Decomposition of leaf litter in the Brazilian savanna on limestone and sandstone Neosols.

Litter decomposition in the soil is an important stage of the nutrient cycling process that interferes with functioning of terrestrial ecosystems. Soil fertility and litter nutritional quality are fundamental factors that affect decomposition efficiency of plant residues. We evaluated decomposition in two areas of 'cerrado sensu stricto', each with a type of Neosol - limestone (eutrophic) and sandstone (dystrophic). In a rural area located in the municipality of Ituiutaba (MG, Brazil), 10 plots were randomly selected to install litter bags with 10 g of mixture of dry leaves that were used to estimate rate and time of leaf-litter decomposition from October/2015 to January/2016. Decomposition rate in the limestone cerrado was significantly higher than in the sandstone cerrado. This difference mustn't be explained by the edaphic texture between areas, since it was similar between them. But may be explained through aluminum absence and higher soil fertility in the limestone cerrado, especially phosphorus that is highly limiting in dystrophic cerrados like the sandstone cerrados, in which decay of decomposing leaf-litter was directly proportional to the levels of phosphorus. Limestone presence reduces aluminum toxicity and circumvent phosphorus limitation in the cerrado, favoring decomposition. Such influence is probably an important feature for limestone cerrados.

Effects of phosphate, carbonate, and silicate anions on CO2 emission in a typical oxisol from cerrado region / Efeitos dos ânions fosfato, carbonato e silicato na emissão de CO 2 em um latossolo típico da região do cerrado

The effects of agricultural practices on greenhouse gases emissions (e.g. CO2) at the soil-atmosphere interface have been highlighted worldwide. The use of ground limestone has been considered as the main responsible for CO2 emission from soils. However, liming is need as conditioner of acidic soils and the CO2 emission can be compensated due to carbon sequestration by plants. This study simulated under laboratory conditions the effects of two common agricultural practices in Brazil (P-fertilization and liming) on soil CO2 emission. Columns made of PVC tubes containing 1 kg of a typical Dystrophic Red Latosol from Cerrado region were incubated with CaCO3 (simulating liming), CaSiO3 (simulating slag), and different doses of KH2PO4 (simulating P-fertilization). The soil columns were moistened to reach the field capacity (0.30 cm3cm-3) and, during 36 days, CO2 emissions at the soil surface were measured using a portable Licor LI-8100 analyzer coupled to a dynamic chamber. The results showed that CO2 emission was influenced by phosphate, carbonate, and silicate anions. When using CaSiO3, accumulated CO2 emission (36-day period) was 20% lower if compared to the use of CaCO3. The same amount of phosphate and liming (Ca-carbonate or Ca-silicate) added to the soil provided the same amount of CO2 emission. At the same P dose, as Si increased the CO2emission increased. The highest CO2 emission was observed when the soil was amended with the highest phosphate and silicate doses. Based on this experiment, we could oppose the claim that the use of limestone is a major villain for CO2 emission. Also, we have shown that other practices, such as fertilization using P + CaSiO3, contributed to a higher CO2 emission. Indeed, it is important to emphasize that the best practices of soil fertility management will undoubtedly contribute to the growth of crops and carbon sequestration.

Os efeitos das práticas agrícolas nas emissões de gases de efeito estufa (e.g., CO2) na interface solo-atmosfera têm sido destacados em todo o mundo. O uso de calcário tem sido considerado oprincipal responsável pela emissão de CO2 em solos. Entretanto, a calagem é necessária como condicionador de solos ácidos e a emissão de CO2 pode ser compensada devido ao sequestro de carbono pelas plantas. Este estudo simulou, em condições de laboratório, os efeitos de duas práticas agrícolas comuns no Brasil (adubação fosfatada e calagem) na emissão de CO2 do solo. Colunas de tubos de PVC, contendo 1 kg de amostra de um Latossolo Vermelho Distrófico típico da região de Cerrado, foram incubadas com CaCO3 (simulando calagem), CaSiO3 (simulando escória) e diferentes doses de KH2PO4 (simulando fertilização com P). As colunas de soloforam umedecidas para atingir a capacidade de campo (0,30 cm3 cm-3) e, durante 36 dias, as emissões de CO2na superfície do solo foram medidas usando um analisador portátil Licor LI-8100 acoplado a uma câmara dinâmica. Os resultados mostraram que a emissão de CO2 foi influenciada pelos ânions fosfato, carbonato esilicato. Ao usar CaSiO3, a emissão de CO2 acumulada (período de 36 dias) foi 20% menor se comparado ao uso de CaCO3. A mesma quantidade de fosfato e calcário (Ca-carbonato ou Ca-silicato) adicionado ao solo proporcionou a mesma quantidade de emissão de CO2. Na mesma dose de P, o Si aumentou a emissão de CO2. A maior emissão de CO2 foi observada quando o solo foi alterado com as maiores doses de fosfato e silicato. Com base neste experimento, nega-se que o uso de calcário em solos é um grande vilão para a emissão de CO2. Além disso, foi mostrado que outras práticas, como a fertilização usando P + CaSiO3, contribuíram para uma maior emissão de CO2. Assim, é importante enfatizar que práticas adequadas de manejo da fertilidade do solo, sem dúvida, contribuirão para o crescimento das culturas e o sequestro de carbono.

Recalcitrant carbon and nitrogen in agriculture soi ls with residue accumulation and fertilization under tropical conditions / Carbono recalcitrante e nitrogênio em solos com acumulação e fertilização de resíduos em condições tropicais

Soil organic matter has a strong relation to total organic carbon, and about 85% of organic carbon consists of humic substances (HS), classified as humin (HU), humic (HA) and fulvic acids (FA), and denominated as recalcitrant carbon in soil. HS are formed by complex, heterogeneous and polydisperse molecules, which have significant influence on the soil physical and chemical characteristics. The study evaluates the hypothesis that agricultural soils treated with organic residues may present higher carbon stocks as presented in forest soils. The aim of this study was to evaluate alterations in recalcitrant carbon and nitrogen stocks in Oxisol (Forest - FL, unfertilized Brachiaria - UB, and fertilized Brachiaria - FB) and Cambisol (Forest - FC, Coastcross - CC, sugarcane - CA, and silage corn - SM) at surface (0.0 - 0.1) and subsurface (0.1 - 0.2 m), in the Zona da Mata in Minas Gerais state, Brazil. Result shows that fertilization, low soil disturbance and residual removal promoted increase of C and N content in HS, being close to native forests. Both, carbon and nitrogen recalcitrant, presented reduction with soil depth. HU ranged from 10.5 to 16.7 g kg-1 and presented the highest concentration compared to FA and HA. In Oxisol, FL and FB presented the highest SH concentration and demonstrate the positive effect of fertilization on carbon stocks improving soil quality in well-managed and productive areas. While, In Cambisol, FC and CC presented higher carbon and nitrogen in HS, mainly for HU and HA fractions, and SM showed the lowest concentrations in all fractions. Our results suggest that soil managements with lower soil disturbance and residual removal promotes increasing of carbon and nitrogen in recalcitrant fraction, with concentration close to native forests. Pasture should be fertilized to improve recalcitrant carbon and nitrogen stocks, avoiding process of degradation in tropical soil. It is an important outcome due to high levels of degraded areas in Brazil caused by inadequate use of soil mainly with pasture.

A matéria orgânica do solo tem uma forte relação com o carbono orgânico total, cerca de 85% do carbono orgânico é composto por substâncias húmicas (HS), classificadas como humina (HU), ácidos húmicos (HA) e fúlvicos (FA), denominadas como carbono recalcitrante no solo. As HS são formadas por moléculas complexas, heterogêneas e polidispersas, que exercem influência significativa nas características físicas e químicas do solo. O estudo avalia a hipótese de que solos agrícolas tratados com resíduos orgânicos podem apresentar maiores estoques de carbono como os encontrados em solos florestais. O objetivo destetrabalho foi avaliar as alterações nos estoques de carbono e nitrogênio recalcitrantes em Latossolo (Floresta - FL, Brachiaria não fertilizada ­ UB, e Brachiaria fertilizada - FB) e Cambissolo (Floresta - FC, coastcross - CC, cana-de-açúcar e milho para silagem - SM) na superfície (0,0 - 0,1) e sub-superfície (0,1 - 0,2 m), na Zona da Mata em Minas Gerais, Brasil. Os resultados mostram que a adubação, a baixa perturbação do solo e a remoção dos resíduos promoveram aumento do teor de C e N na HS, estando próximos às florestas nativas. Ambos, carbono e nitrogênio recalcitrantes, apresentaram redução com a profundidade do solo. A HU variou de 10,5 a 16,7 g kg-1 e apresentou a maior concentração em relação à FA e HA. Em Latossolo, FL e FB apresentaram a maior concentração de SH e demonstraram o efeito positivo da adubação nos estoques de carbono, melhorando a qualidade do solo em áreas bem manejadas e produtivas. Enquanto, no Cambissolo, FC e CC apresentarammaiores teores de carbono e nitrogênio nas HS, principalmente nas frações HU e HA, e SM apresentou as menores concentrações em todas as frações. Nossos resultados mostram que manejos de solo com menor perturbação e remoção de resíduos promovem o aumento de carbono e nitrogênio em frações recalcitrantes, com concentração próxima às florestas nativas. A pastagem deve ser fertilizada para melhorar o estoque de carbono e nitrogênio recalcitrante, evitando o processo de degradação do solo tropical. Este é um resultado importante devido aos altos níveis de áreas degradadas no Brasil causadas pelo uso inadequado do solo,principalmente com pastagens.

Simulation of use and management effects on the soil organic matter pools of the atlantic forest biome, Brazil / Simulação dos efeitos do uso e manejo sobre os compartimentos da matéria orgânica no solo no bioma da florestal atlântica, Brasil

Soil organic matter simulation in areas under long term use provides an important tool to test future scenarios, enabling the adoption of less impressive management to environment. The purposes of the present study were: a) to simulate, with the Century model, the impacts on soil organic matter, according to the adoption of different crop management, with forage purposes, in two different soils and; b) to validate the Century model for these managements and soils by comparing the simulated values with those measured in the field. The following treatments were evaluated: in the Oxisol area ­ brachiaria pasture with fertilizer (BPw) and without fertilizer (BPwo), the Incept area ­ corn for silage (CS), Coast Cross pasture (CC) and sugar cane field (SC). The microbial biomass represented the active compartment of carbon and nitrogen, the particle free light fraction represented the slow compartment of carbon and nitrogen and the passive pools were determined by the difference of the total minus the active and the slow pools (passive = total ­ (active + slow)). The Century model showed great potential to simulate the dynamics of the total C and N stocks for tropical soils, which was confirmed by similarity between the simulated values and those measured in the field.

Simulação da matéria orgânica no solo em longo prazo é uma ferramenta importante para testar cenários futuros, permitindo a adoção de uma gestão menos impactante ao meio ambiente. Os objetivos do presente estudo foram: (a) simular o modelo do CENTURY, com os impactos sobre a matéria orgânica do solo em função do manejo diferente em culturas com fins de forragem em dois solos diferentes e, (b) comparar o estoque simulado com os reais de matéria orgânica, medidos no campo. Foram avaliados os seguintes tratamentos: na área de Latossolo Vermelho em uso de pastagem com fertilizantes (BPW) e sem fertilizante (BPwo), no Cambissolo - testou os usos com milho para silagem (CS), e pastagem com coast cross (CC) e um plantio de cana-de-açúcar (SC). A biomassa microbiana ativa representa compartimento de carbono e do nitrogênio, a fração leve livre de partículas representada o compartimento lento do carbono e de nitrogênio e os compartimentos passivos foram determinadas pela diferença do total menos o ativo e os compartimentos lentos (Passivo Total = - Ativo + Lento). O modelo Century demonstrou grande potencial para simular a dinâmica do C total e estoques de N para solos tropicais, o que foi comprovado por semelhança entre os valores simulados e medidos no campo.

Efeito de coberturas vegetais sobre os atributos físicos do solo e características agronômicas do sorgo granífero / Effect of cover crops on soil physical attributes and agronomic characteristics of grain sorghum

Objetivou-se com a realização deste trabalho avaliar os atributos físicos de solo e as principais características agronômicas do sorgo granífero no sistema de plantio direto em área com diferentes coberturas vegetais. O experimento foi conduzido durante dois anos agrícolas (2008/09 e 2009/10). No primeiro ano foram semeadas sete espécies de gramíneas em consórcio com o sorgo para formação de pastagem, além do sorgo solteiro definindo os oito tratamentos. As coberturas vegetais foram roçadas simulando um pastejo diferido. No segundo ano agrícola, por ocasião da semeadura direta do sorgo, as forragens existentes na área experimental foram previamente dessecadas com herbicida para o plantio direto do sorgo. As áreas que representavam o plantio convencional foram gradeadas novamente. Em relação aos atributos físicos do solo, o experimento foi conduzido sob um delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 8 (tratamentos) x 3 (profundidades) com quatro repetições. Para os dados relacionados às características agronômicas do sorgo o experimento foi conduzido em um delineamento em blocos casualizados com quatro repetições. Concluiu-se que as diferentes forrageiras usadas na formação de cobertura vegetal para o plantio direto afetam tanto os atributos físicos do solo como a produtividade de grãos do sorgo granífero. O sistema radicular das gramíneas forrageiras promove a melhoria da qualidade física do solo, principalmente a porosidade, sendo necessário manejo adequado da adubação nitrogenada no plantio direto, em função da grande produção de palhada e elevada relação C/N e caule/folha das forrageiras.

The objective of this work was evaluated the physical attributes of soil and the main agronomic characteristics of sorghum for grain in no-tillage under different vegetation cover. The experiment was conducted during two growing seasons. In the first years were sown seven grass species in intercropping with sorghum for pasture establishment and the sorghum single defining the eight treatments. In the second season, when direct sowing of sorghum, forages available in the trial were previously desiccated for no-till sorghum. The areas representing the tillage had been barred again. In relation to soil physical properties, experiments were conducted under a randomized block design in factorial 8 (treatments) x 3 (depths) with four replications. Data related to the agronomic characteristics of the sorghum experiment was conducted in a randomized block design with four replications. It concluded with the work that the various forages used in the formation of vegetation for no-tillage affects both soil physical properties such as grain yield of sorghum.

Densidade, agregação e porosidade do solo em áreas de conversão do cerrado em floresta de pinus, pastagem e plantio direto / Density, porosity and soil aggregation in areas of cerrado conversion in pine forest, pasture and no-tillage

Os estudos de impactos nas propriedades do solo decorrentes da conversão de áreas naturais para áreas agrícolas são importantes para a compreensão e desenvolvimento de sistemas sustentáveis. O objetivo do presente trabalho foi quantificar as modificações impostas sobre a densidade, agregação, porosidade e consequentemente a compactação do solo, em áreas de cerrado (CE), floresta de Pinus caribeae (FP), pastagem (PA) e semeadura direta (SD), no município de Uberlândia-MG. O solo foi classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, de textura argilosa e foram coletadas amostras deformadas na profundidade de 0-0,10 m e 0,10-0,20 m para a determinação do carbono orgânico total (COT) e da textura do solo; e indeformadas para as análises de densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt), macro e microagregados. Estimou-se o diâmetro médio geométrico (DMG), diâmetro médio de partículas (DMP), índice de estabilidade de agregados (IEA), porcentagem de agregados estáveis (AGRI) e determinou-se a resistência à penetração do solo. Os resultados indicaram que o COT foi maior em PA e SD e menor em PI. A SD apresentou a maior Ds e menor porosidade total em relação às demais áreas. Os maiores valores de DMG e DMP seguiram a ordem decrescente: CE>FP>PA>SD. As áreas com CE e FP na camada de 0-0,10 m apresentaram maior IEA e AGRI. A menor resistência à penetração foi encontrada no solo cultivado com FP e os maiores valores de compactação foram encontrados na PA e SD na camada de 0,15-0,40 m de profundidade.

Manejo da água e do nitrogênio em cultivo de capim-elefante / Water and nitrogen management in the cultivation of elephant grass

A intensificação do manejo do solo, visando ao aumento da produtividade de forrageiras pode contribuir para a degradação física e química do solo se mal conduzida. Neste contexto, o presente estudo objetivou avaliar a produção de MS, os conteúdos acumulados dos nutrientes na parte aérea de capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum.) e as alterações nos atributos físicos e químicos do solo após a adição de doses de nitrogênio e aplicação ou não da irrigação. Para tanto, amostras de planta e solo foram coletadas em área experimental de pastagem com capim-elefante no quarto ano de cultivo sob doses crescentes de nitrogênio (100; 200; 300 e 400 kg ha-1 de N, anualmente no período de verão) em sistema irrigado e não irrigado. Os resultados mostraram que após quatro anos de cultivo de capim-elefante o manejo com sistema irrigado combinado com adubação nitrogenada propiciou maior produção de MS da parte aérea, o que determinou maiores extrações de K, Ca e P pela planta, redução no teor de P extraível por Mehlich 1 no solo e incrementos nos teores de carbono orgânico total, K e Ca trocáveis. O solo com sistema não irrigado apresentou maior densidade.

The aim of this experiment was to evaluate the dry matter production and the content of nutrients accumulated in the aerial part of the elephant grass (Pennisetum purpureum Schum.) and alterations in the density and fertility of the soil after four years of fertilization with increasing nitrogen doses in an irrigated or non-irrigated cultivation area. For this purpose, plant and soil samples were collected from an experimental area of pasture with elephant grass in the fourth year of cultivation under increasing doses of nitrogen (100, 200, 300, and 400 kg ha-1 N, yearly in the summer) in both systems. The results showed that after four years of elephant grass cultivation, the irrigated system combined with nitrogen fertilization presented larger production of dry matter of the aerial part, which determined larger contents of the mineral elements K, Ca, and P in the plant. Also higher reduction in the content of P and increase of total organic C, K and Ca were observed in the irrigated soil in comparison to the non-irrigated system. The density was larger in the non-irrigated system.