RESUMO A erosão hídrica é um dos principais fatores da degradação dos solos, impactando seu potencial produtivo e capacidade de provisão de serviços ecossistêmicos. O ecótono Cerrado-Amazônia, no norte de Mato Grosso, Brasil, tem sofrido intensas modificações em seu uso e cobertura com impacto na erosão e degradação do solo. Apesar da importância ambiental e agropecuária da região, estudos sobre as perdas de água, solo e nutrientes são escassos. Neste trabalho, testamos a utilidade da integração lavoura-pecuária-floresta (ICLF) para a produção agrícola sustentável no ecótono Cerrado-Amazônia. Foi implantado um experimento de campo no norte de Mato Grosso para quantificar as perdas de solo, água, carbono e nitrogênio durante o período chuvoso de 2012-2013 em parcelas de integração lavoura-floresta (ICF), pastagem (PAST), plantação de eucalipto (EUC), plantio direto com sucessão de culturas (CS) e solo descoberto (BS). As perdas totais de água, solo, carbono e nitrogênio foram, em média, 96,7% maiores em BS, quando comparadas a ICF, EUC, PAST e CS. As perdas de água e solo foram significativamente menores na ICF comparado a CS. As perdas totais de carbono (4.3 - 428.2 kg ha-1) e nitrogênio (1.05 - 10.4 kg ha-1) diferiram significativamente. Os sistemas com um componente arbóreo (EUC e ICF) e PAST tiveram menores perdas de solo e nutrientes em comparação com CS. Nossos resultados demonstraram que ICLF pode evitar a perda de qualidade de solo, melhorando a sustentabilidade da agricultura no ecótono Cerrado-Amazônia.

ABSTRACT Soil, water, and nutrient loss by water erosion are among the main factors leading to land degradation, decreasing soil productivity and the provision of ecosystem services. The Cerrado-Amazon ecotone in western Brazil has suffered rapid land-use cover changes with impacts on soil erosion and land degradation. Despite the importance of the region for Brazilian agriculture and environmental conservation, studies on soil, water, and nutrient loss are still scarce. We tested integrated crop-livestock-forestry (ICLF) as a sustainable agriculture management system for the Cerrado-Amazon ecotone region. A field experiment was established in the north of Mato Grosso state to quantify total soil, water, carbon and nitrogen loss during the rainy season in 2012-2013 in plots of integrated crop-forestry (ICF), pasture (PAST), eucalyptus plantation (EUC), no-tillage crop succession (CS) and bare soil (BS). Total soil, water, carbon and nitrogen losses in BS were, on average, 96.7% higher than in ICF, EUC, PAST, and CS. ICF had significantly lower water loss than CS, EUC and PAST. Total loss of carbon (4.3 - 428.2 kg ha-1) and nitrogen (0.3 - 29.2 kg ha-1) differed significantly among treatments. The production systems with tree components (EUC and ICF) and PAST showed reduced soil and nutrients loss compared to CS. Our results demonstrated that ICLF can avoid soil quality loss and thus improve agriculture sustainability in the Cerrado-Amazon ecotone.

RESUMO A produção de plantas ornamentais em contêineres está enfrentando vários desafios ambientais. Um deles é substituir os substratos amplamente utilizados, mas com sustentabilidade questionável, baseados em turfa, e outro é evitar a contaminação da água por produtos químicos lixiviados do viveiro. Verificou-se que as plantas de petúnia e gerânio podem ser produzidas em meios de crescimento baseados em turfa parcialmente substituídos por vermicomposto (V) e biochar (B) sem diminuir a sua qualidade comercial. Este estudo concentrou-se na análise do lixiviado de uma turfa padrão como controle, utilizado para a produção destas duas espécies ornamentais, e o mesmo substrato ao qual foram adicionados diferentes proporções em volume de V (10% e 20%) e B (4% e 12%). Verificou-se que a quantidade de nitrogenio lixiviado dos substratos misturados foi reduzida em comparação com a testemunha em ambas as espécies (em média 37%). O nitrogênio foi lixiviado principalmente como nitrato-nitrogênio (89% em Petunia e 97% em Pelargonium). Na Petunia a lixiviação de fósforo também foi reduzida (30%) para o tratamento com 10% de V e 4% de B, enquanto a lixiviação de potássio em substrato contendo 20% de V e 12% de B aumentou em 100%. Nossos resultados mostram que esses dois materiais orgânicos testados (V e B) podem ajudar os produtores a reduzir o uso de turfa e fertilizantes químicos, bem como diminuir o risco de contaminação por substâncias químicas, principalmente nitrato.

ABSTRACT Containerized ornamental plant production is facing several environmental challenges. One of them is to replace the widely used, but with questionable sustainability, peat based substrates and another is to avoid water contamination by chemicals leaching from the nursery. Therefore, as have been verified that petunia and pelargonium plants can be produced in peat-based growing media partially replaced by vermicompost (V) and biochar (B) without decreasing commercial quality, this study has focused on analyzing the leachate from a standard peat-based substrate as a control, used for producing these two ornamental species, and those from the same substrate to which different proportions in volume of V (10% and 20%) and B (4% and 12%) have been added. The amount of nitrogen leached from the mixed substrates was reduced compared to the control one in both species (on average 37%). Nitrogen was leached mainly as nitrate-nitrogen (89% in Petunia and 97% in Pelargonium). In Petunia phosphorous leaching was also decreased (30%) for the treatment with 10% V and 4% B, while potassium leaching in substrate containing 20% V and 12% B increased by 100%. Our results show that these two organic materials tested (V and B) can help producers to reduce the use of peat and chemical fertilizers as well as the risk of contamination by chemicals, mainly nitrate.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o conteúdo total de carbono e de nitrogênio no solo, bem como seu conteúdo nas frações carbono particulado e associado a minerais; determinar o estoque de C e suas taxas de sequestro no solo; e verificar o efeito dos conteúdos de C e N sobre a agregação do solo, com diferentes rotações e sequências de culturas, sob plantio direto. O estudo foi realizado por nove anos, em Latossolo Vermelho argiloso. Os tratamentos consistiram de diferentes sistemas de cultivo formados pela combinação de três cultivos de verão (cultivados até março) - monocultura de milho (Zea mays), monocultura de soja (Glycine max) e rotação soja/milho - e sete cultivos de sucessão. Amostras de solo foram retiradas da camada de 0,00-0,10 m para fracionamento físico de C e N, e para determinar a agregação do solo via úmida. A monocultura de soja promoveu aumento de C e N na fração C particulado, enquanto os sistemas com monocultivo de milho x feijão-guandu (Cajanus cajan), monocultivo de milho x crotalária (Crotalaria juncea) e monocultivo de soja x milho em sucessão incrementaram C total no solo. Os maiores sequestros de C no solo foram verificados com a rotação soja/milho e soja em monocultivo, bem como com a crotalária em sucessão no inverno. O aumento do conteúdo total de N aumenta o estoque de C no solo. A agregação do solo foi mais influenciada pela fração C particulado. Aumentos no conteúdo de N no solo promovem a adição de C na fração particulada e aumentam a agregação do solo.

Abstract The objective of this work was to evaluate total soil carbon and nitrogen, as well as their contents in particulate and mineral-associated C fractions; to determine C stock and sequestration rates in the soil; and to verify the effect of C and N contents on soil aggregation, using different crop rotations and crop sequences under no-tillage. The study was carried out for nine years in a clayey Oxisol. The treatments consisted of different cropping systems formed by the combination of three summer crops (cropped until March) - corn (Zea mays) monocropping, soybean (Glycine max) monocropping, and soybean/corn rotation - and seven second crops (crop successions). Soil samples were taken at the 0.00-0.10-m layer for physical fractionation of C and N, and to determine soil aggregation by the wet method. Soybean monocropping increased C and N in particulate C fraction, while the crop systems with corn monocropping x pigeon pea (Cajanus cajan), corn monocropping x sun hemp (Crotalaria juncea), and soybean monocropping x corn as a crop succession increased total C in the soil. Greater rates of soil C sequestration were observed with soybean/corn rotation and with soybean monocropping, as well as with sun hemp as a second crop. The increase in total N increases soil C stock. Soil aggregation was most affected at particulate C fraction. Increases in soil N promote C addition to particulate fraction and enhance soil aggregation.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física de Latossolo sob plantio direto submetido a diferentes rotações de cultura e cultivos de sucessão. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho eutrófico argiloso, durante seis anos, em delineamento de blocos ao acaso, em faixa, com três repetições. Foram avaliados os seguintes atributos físicos, indicadores da qualidade do solo: densidade do solo e conteúdo de carbono, bem como diâmetro médio ponderado e resistência tênsil dos agregados. Os tratamentos consistiram de três rotações com culturas de verão - milho/milho (Zea mays), soja/soja (Glycine max) e soja/milho - e de sete segundos cultivos (sucessão) - milho, girassol (Helianthus annuus), nabo forrageiro (Raphanus sativus), milheto (Pennisetum americanum), feijão-guandu (Cajanus cajan), sorgo (Sorghum bicolor) e crotalária (Crotalaria juncea). As rotações e os cultivos de sucessão não influenciaram o conteúdo de carbono no solo. O milho, como cultivo de verão, incrementou a resistência tênsil e o diâmetro médio ponderado dos agregados, do mesmo modo que o milheto e o sorgo como segundos cultivos. A rotação soja/milho, com crotalária como segundo cultivo, aumenta a qualidade física do solo e promove maior resistência tênsil e menor densidade do solo.

Abstract The objective of this work was to evaluate the physical quality of an Oxisol under no-tillage subjected to different crop rotations and crop sequences. The experiment was carried out in a clayey Oxisol, during six years, in a randomized complete block design, with strip plots and three replicates. The following physical indicators of soil quality were evaluated: soil density and carbon content, as well as mean weight diameter and tensile strength of aggregates. Treatments consisted of three summer crop rotations - corn/corn (Zea mays), soybean/soybean (Glycine max), and soybean/corn - and of seven second crops (crop sequences) - corn, sunflower (Helianthus annuus), oilseed radish (Raphanus sativus), pearl millet (Pennisetum americanum), pigeon pea (Cajanus cajan), grain sorghum (Sorghum bicolor), and sun hemp (Crotalaria juncea). Crop rotations and sequences did not affect soil carbon contents. Corn, as a summer crop, increased the tensile strength and mean weight diameter of aggregates, similarly to pearl millet and sorghum as second crops. Soybean/corn rotation with sun hemp as a second crop increases soil physical quality, promoting higher tensile strengths and lower soil densities.

O cultivo intensivo de sequências de culturas em sistema de semeadura direta proporciona o incremento de carbono (C) e a melhoria da qualidade estrutural do solo. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de sequências de culturas em sistema de semeadura direta sobre o acúmulo de C e as propriedades físicas do solo em um Latossolo em Jaboticabal, SP, Brasil. O delineamento utilizado foi em faixas, com três repetições. Os tratamentos foram constituídos da combinação de três culturas de verão: milho/milho (Zea mays L.) (MM), soja/soja (Glycine max L. Merryll) (SS) e soja/milho (SM); e sete culturas de inverno: milho, girassol (Helianthus annuus L.), nabo-forrageiro (Raphanus sativus L.), milheto (Pennisetum americanum (L.) Leeke), feijão-guandu (Cajanus cajan (L.) Mill sp.), sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), e crotalária (Crotalaria juncea L.). O solo foi amostrado na profundidade de 0-0.10 m, após oito anos de experimentação. O solo sob SM e MM apresentou o maior diâmetro médio ponderado (3,63 e 3,55 mm) e diâmetro médio geométrico (3.55 e 2.92 mm) dos agregados, em comparação ao solo sob SS (3,18 e 2,46 mm). O MM proporcionou o maior teor de C (17,07 g kg-1), o maior estoque de C (15,70 Mg ha-1) e a maior taxa de sequestro de C (0.70 Mg ha-1 ano-1), entre as culturas de verão. Entre as culturas de inverno, o feijão-guandu proporcionou a maior porosidade total (0,50 m³ m-3), enquanto a crotalária propiciou o maior índice de estabilidade de agregados (93,74 %), o maior teor de C (16.82 g kg-1) e a maior taxa de sequestro de C (0,67 Mg ha-1 ano-1). A resistência do solo à penetração representou o limite inferior do intervalo hídrico ótimo, enquanto o limite superior foi representado pela porosidade de aeração para valores de densidade do solo maiores que 1,39 kg dm-3, determinados em todas as sequências de culturas. O milho e o feijão-guandu cultivados no SM proporcionaram o aumento do intervalo hídrico ótimo pela formação de bioporos, pois a resistência do solo à penetração diminuiu com o incremento da densidade do solo.

The no-till system with complex cropping sequences may improve the structural quality and carbon (C) sequestration in soils of the tropics. Thus, the objective of this study was to evaluate the effects of cropping sequences after eight years under the no-till system on the physical properties and C sequestration in an Oxisol in the municipality of Jaboticabal, Sao Paulo, Brazil. A randomized split-block design with three replications was used. The treatments were combinations of three summer cropping sequences - corn/corn (Zea mays L.) (CC), soybean/soybean (Glycine max L. Merryll) (SS), and soybean-corn (SC); and seven winter crops - corn, sunflower (Helianthus annuus L.), oilseed radish (Raphanus sativus L.), pearl millet (Pennisetum americanum (L.) Leeke), pigeon pea (Cajanus cajan (L.) Millsp), grain sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench), and sunn hemp (Crotalaria juncea L.). Soil samples were taken at the 0-10 cm depth after eight years of experimentation. Soil under SC and CC had higher mean weight diameter (3.63 and 3.55 mm, respectively) and geometric mean diameter (3.55 and 2.92 mm) of the aggregates compared to soil under SS (3.18 and 2.46 mm). The CC resulted in the highest soil organic C content (17.07 g kg-1), soil C stock (15.70 Mg ha-1), and rate of C sequestration (0.70 Mg ha-1 yr-1) among the summer crops. Among the winter crops, soil under pigeon pea had the highest total porosity (0.50 m³ m-3), and that under sunn hemp had the highest water stable aggregates (93.74 %). In addition, sunn hemp did not differ from grain sorghum and contained the highest soil organic C content (16.82 g kg-1) and also had the highest rate of C sequestration (0.67 Mg ha-1 yr-1). The soil resistance to penetration was the lower limit of the least limiting water range, while the upper limit was air-filled porosity for soil bulk densities higher than 1.39 kg dm-3 for all cropping sequences. Within the SC sequence, soil under corn and pigeon pea increased least limiting water range by formation of biopores because soil resistance to penetration decreased with the increase in soil bulk density.

A qualidade física dos solos sob clima tropical está sujeita à degradação, após a conversão de mata nativa em sistema de cultivo convencional (SCC). Entretanto, a adoção do sistema de semeadura direta (SSD) com a rotação de culturas proporciona melhorias à qualidade do solo. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar os atributos físicos de um Latossolo Vermelho sob mata nativa, SCC e SSD, envolvendo sequências de culturas de verão: Milho em Monocultura (SSD-MM), Soja em Monocultura (SSD-SM) e rotação soja/milho (SSD-RSM). As sequências de culturas sob SSD e SCC proporcionaram reduções no teor de carbono orgânico, no estoque de carbono, no índice de estabilidade de agregados (IEA), no diâmetro médio ponderado (DMP), na porosidade total (PT), na macroporosidade (MP) e no intervalo hídrico ótimo (IHO); no entanto, aumentaram a densidade do solo (DS) e a resistência tênsil dos agregados (RT), em comparação à mata nativa. O SSD proporcionou ao solo maiores valores de IEA, DMP, DS, RT e microporosidade e menores valores de PT e MP, em comparação ao SCC. O limite inferior do IHO no solo sob SSD e SCC foi a resistência à penetração para todos os valores de DS, enquanto o limite superior foi a porosidade de aeração para valores de DS acima de 1,46; 1,40; 1,42; e 1,41 kg dm-3 no solo sob SCC, SSD-RSM, SSD-MM e SSD-SM, respectivamente. No solo sob SSD-MM e SSD-SM, a redução da resistência à penetração com o aumento da DS pode ser atribuída à formação de bioporos. Além disso, a maior densidade crítica foi verificada sob SSD-MM (1,62 kg dm-3) e SSD-SM (1.57 kg dm-3) quando comparada ao SSD-RSM e SCC (1.53 kg dm-3).

Soils of the tropics are prone to a decrease in quality after conversion from native forest (FO) to a conventional tillage system (CT). However, the adoption of no-tillage (NT) and complex crop rotations may improve soil structural quality. Thus, the aim of this study was to evaluate the physical properties of an Oxisol under FO, CT, and three summer crop sequences in NT: continuous corn (NTcc), continuous soybean (NTcs), and a soybean/corn rotation (NTscr). Both NT and CT decreased soil organic carbon (SOC) content, SOC stock, water stable aggregates (WSA), geometric mean diameter (GMD), soil total porosity (TP), macroporosity (MA), and the least limiting water range (LLWR). However they increased soil bulk density (BD) and tensile strength (TS) of the aggregates when compared to soil under FO. Soil under NT had higher WSA, GMD, BD, TS and microporosty, but lower TP and MA than soil under CT. Soil under FO did not attain critical values for the LLWR, but the lower limit of the LLWR in soils under CT and NT was resistance to penetration (RP) for all values of BD, while the upper limit of field capacity was air-filled porosity for BD values greater than 1.46 (CT), 1.40 (NTscr), 1.42 (NTcc), and 1.41 (NTcs) kg dm-3. Soil under NTcc and NTcs decreased RP even with the increase in BD because of the formation of biopores. Furthermore, higher critical BD was verified under NTcc (1.62 kg dm-3) and NTcs (1.57 kg dm-3) compared to NTscr and CT (1.53 kg dm-3).

A qualidade física do solo é um importante fator para a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as propriedades físicas do solo e o carbono orgânico em um Latossolo Vermelho distrófico, sob sistema de integração lavoura-pecuária-floresta. O experimento foi conduzido no Mato Grosso do Sul, Brasil. Os tratamentos consistiram de sete sistemas: integração lavoura-pecuária-floresta, com 357 árvores ha-1 e altura de pastejo de 30 cm (CLF357-30); integração lavoura-pecuária-floresta, com 357 árvores ha-1 e altura do pastejo de 45 cm (CLF357-45); integração lavoura-pecuária-floresta, com 227 árvores ha-1 e altura do pastejo de 30 cm (CLF227-30); integração lavoura-pecuária-floresta, com 227 árvores ha-1 e altura do pastejo de 45 cm (CLF227-45); integração lavoura-pecuária, com a altura do pastejo de 30 cm (CL30); integração lavoura-pecuária, com a altura do pastejo de 45 cm (CL45); e vegetação nativa (NV). As propriedades do solo foram avaliadas nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm. Todos os tratamentos com pastagem aumentaram a densidade do solo (r b) e resistência à penetração (RP) e diminuíram a porosidade total (¦t) e macroporosidade (¦ma), em comparação com a NV. Os valores de r b (1,18-1,47 Mg m-3), ¦ma (0,14-0,17 m³ m-3) e PR (0,62-0,81 MPa) na profundidade de 0-10 cm não foram restritivos ao crescimento de plantas. A mudança de uso do solo a partir NV para CL ou CLF diminuiu o carbono orgânico (SOC) e o estoque de carbono orgânico (SOCpool). Todos os tratamentos com pastagem apresentaram SOCpool similar na profundidade de 0-10 cm e foram menores em comparação à NV (17,58 Mg ha-1).

Soil physical quality is an important factor for the sustainability of agricultural systems. Thus, the aim of this study was to evaluate soil physical properties and soil organic carbon in a Typic Acrudox under an integrated crop-livestock-forest system. The experiment was carried out in Mato Grosso do Sul, Brazil. Treatments consisted of seven systems: integrated crop-livestock-forest, with 357 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF357-30); integrated crop-livestock-forest with 357 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF357-45); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF227-30); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF227-45); integrated crop-livestock with pasture height of 30 cm (CL30); integrated crop-livestock with pasture height of 45 cm (CL45) and native vegetation (NV). Soil properties were evaluated for the depths of 0-10 and 10-20 cm. All grazing treatments increased bulk density (r b) and penetration resistance (PR), and decreased total porosity (¦t) and macroporosity (¦ma), compared to NV. The values of r b (1.18-1.47 Mg m-3), ¦ma (0.14-0.17 m³ m-3) and PR (0.62-0.81 MPa) at the 0-10 cm depth were not restrictive to plant growth. The change in land use from NV to CL or CLF decreased soil organic carbon (SOC) and the soil organic carbon pool (SOCpool). All grazing treatments had a similar SOCpool at the 0-10 cm depth and were lower than that for NV (17.58 Mg ha-1).

A compactação é um importante problema dos solos sob pastejo e pode levar à insustentabilidade da atividade pecuária. O objetivo desta pesquisa foi estudar o impacto da compactação do solo na produtividade e qualidade de braquiária (Urochloa brizantha cv. Marandu). O experimento foi conduzido em um Latossolo Vermelho no Estado de Mato Grosso. Os tratamentos consistiram de quatro níveis de compactação do solo: não compactado (NC), baixa compactação (BC), média compactação (MC) e alta compactação (AC). As propriedades físicas avaliadas nas profundidades de 0-0,05 e 0,05-0,10 m foram: agregação, densidade do solo (DS), macroporosidade (MA), microporosidade (MI), porosidade total (PT) e densidade relativa (DR); na forragem, avaliaram-se o teor de proteína bruta (PB), a fibra em detergente neutro (FDN), a fibra em detergente ácido (FDA) e a produtividade de matéria seca (MS). O solo submetido à AC teve maior DS e DR e menor PT na profundidade de 0-0,05 m. A MS e PB foram influenciadas pela AC e foram correlacionadas com a DS. As maiores MS (6,96 Mg ha-1) e PB (7,8 %) foram observadas no tratamento MC (DS de 1,57 Mg m-3 e DR de 0,91 Mg m-3), na profundidade de 0-0,05 m. A maior DS de 1,57 Mg m-3 na profundidade de 0-0,05 m não inibiu o crescimento de plantas. A concentração de N na biomassa de braquiária diferiu significativamente entre os tratamentos e foram de 8,72; 11,20; 12,48; e 10,98 g kg-1 em NC, BC, MC e AC, respectivamente. As maiores MS e PB no tratamento MC podem ser atribuídas à maior absorção de N em solos de textura arenosa.

Compaction is an important problem in soils under pastoral land use, and can make livestock systems unsustainable. The objective of this research was to study the impact of soil compaction on yield and quality of palisade (UROCHLOA BRIZANTHA cv. Marandu). The experiment was conducted on an Oxisol in the State of Mato Grosso, Brazil. Treatments consisted of four levels of soil compaction: no compaction (NC), slight compaction (SC), medium compaction (MC) and high compaction (HC). The following soil properties were evaluated (layers 0-0.05 and 0.05-0.10 m): aggregate size distribution, bulk density (BD), macroporosity, microporosity, total porosity (TP), relative compaction (RC), and the characteristics of crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and dry matter yield (DMY) of the forage. Highly compacted soil had high BD and RC, and low TP (0-0.05 m). Both DMY and CP were affected by HC, and both were strongly related to BD. Higher DMY (6.96 Mg ha-1) and CP (7.8 %) were observed in the MC treatment (BD 1.57 Mg m-3 and RC 0.91 Mg m-3, in 0-0.05 m). A high BD of 1.57 Mg m-3 (0-0.05 m) did not inhibit plant growth. The N concentration in the palisade biomass differed significantly among compaction treatments, and was 8.72, 11.20, 12.48 and 10.98 g kg-1 in NC, SC, MC and HC treatments, respectively. Increase in DMY and CP at the MC level may be attributed to more absorption of N in this coarse-textured soil.