ABSTRACT Conventional tillage and intensive machinery traffic are the major causes of physical soil degradation in sugarcane fields. This study evaluates the impact of adopting conservation management practices during sugarcane planting on soil physical properties and stalk yield of sugarcane in the municipality of Ibitinga, state of São Paulo, Brazil. The experimental design (split-block) included four cover crops and three soil tillage systems, with three repetitions. For comparison purposes, a control treatment was also included (without cover crop and under conventional tillage). Sampling for soil physical analysis was performed in three layers that coincide with soil horizons A (0.00-0.20 m), AB (0.20-0.30 m), and Bt (0.30-0.70 m), during cane-plant and first sugarcane ratoon cycles. The results showed that cultivation of sunn hemp associated with deep subsoiling induced high stalk yield of sugarcane in both production cycles, cane plant (116 Mg ha -1 ) and first ratoon (114 Mg ha -1 ), with a net gain of 11 and 9 Mg ha -1 compared with the control treatment, respectively. However, these results were not sufficient to induce significant differences in sugarcane yield. Nonetheless, the use of sunn hemp and millet, associated with subsoiling (at 0.40 or 0.70 m depth) during sugarcane planting, are promising management strategies to sustain better soil’s physical quality when compared to traditional management, conventional soil tillage without cover crops and/or cash crop, as peanuts, that increase the risks of soil compaction and physical degradation.

O preparo mecânico do solo é uma das práticas agrícolas que contribuem para o aumento da perda de carbono via emissão de CO2 do solo (FCO2). Com este trabalho objetivou-se investigar o efeito de três sistemas de preparo do solo na FCO2, temperatura e umidade do solo em área de reforma da cultura de cana-de-açúcar. A área experimental foi constituída de três parcelas, cada uma recebendo um dos preparos do solo: preparo convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL). A FCO2, temperatura e a umidade do solo foram avaliadas durante o período total de 17 dias. A FCO2 foi maior no preparo PC (0,75 g CO2 m-2 h-1). A temperatura do solo não diferiu (p > 0,05) entre as subsolagens: SL (26,2 ºC) e SC (25,9 ºC). A umidade do solo foi maior na SL (24%), seguida pela SC (21,8%) e preparo PC (18,3%). Apenas no preparo PC foi observada correlação significativa (r = –0,71; p < 0,05) entre FCO2 e a temperatura do solo. O preparo PC apresentou emissão total (2.864,3 kg CO2 ha-1), superior às emissões nas subsolagens: SC (1.970,9 kg CO2 ha-1) e SL (1.707,7 kg CO2 ha-1). A conversão do sistema de preparo PC para a SL diminuiu as emissões de CO2 do solo, reduzindo a contribuição da agricultura para o aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera.

Soil tillage is one of the agricultural practices that may contribute to increase the loss of carbon through emission of CO2 (FCO2). The aim of this study was to investigate the effect of three soil tillage systems on FCO2, soil temperature and soil moisture in a sugarcane area under reform. The experimental area consisted of three tillage plots: conventional tillage (CT), conventional subsoiling (CS), and localized subsoiling (LS). FCO2, soil temperature and soil moisture were measured over a period of 17 days. FCO2 showed the highest value in CT (0.75 g CO2 m-2 h-1). Soil temperature presented no significant difference (p > 0.05) between LS (26.2 °C) and CS (25.9 °C). Soil moisture was higher in LS (24%), followed by CS (21.8%) and CT (18.3%). A significant correlation (r= ‒0.71; p < 0.05) between FCO2 and soil temperature was observed only in CT. The conventional tillage presented a total emission (2,864.3 kg CO2 ha-1) higher than the emissions observed in CS (1,970.9 kg CO2 ha-1) and LS (1,707.7 kg CO2 ha-1). The conversion from CT to LS decreased soil CO2 emissions, reducing the contribution of agriculture in increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere.

A emissão de CO2 do solo (FCO2) em áreas agrícolas é resultante da interação de diversos fatores, sendo alterada pela prática de manejos do solo e da cultura, além das condições edafoclimáticas locais. Neste estudo, objetivou-se quantificar a FCO2 em função da calagem e posição da aplicação (antiga linha e entrelinha) da cultura da laranja em área de conversão para a cultura da cana-de-açúcar, no município de Frutal-MG. Os tratamentos avaliados foram: Linha/CC (linha com aplicação de calcário); Entrelinha/CC (entrelinha com aplicação de calcário); Linha/SC (linha sem aplicação de calcário), e Entrelinha/SC (entrelinha sem aplicação de calcário). FCO2, temperatura do solo (Ts) e umidade do solo (Us) foram avaliadas durante 12 dias. O maior valor médio da FCO2 ao longo do período de estudo foi observado no tratamento Linha/CC (9,63 µmol m-2 s-1); e o menor, no tratamento Entrelinha/CC (5,92 µmol m-2 s-1), segundo teste de Tukey. A FCO2 foi negativamente correlacionada à Us na Linha/CC (r = - 0,56; p < 0,05) e na Linha/SC (r = - 0,66; p < 0,05). Entre a FCO2 e a Ts, verificou-se correlação positiva e significativa na Linha/CC (r = 0,76; p < 0,001), na Linha/SC (r = 0,89; p < 0,001) e na Entrelinha/SC (r = 0,66; p < 0,05). Observou-se que a calagem e a posição de aplicação (linha e entrelinha) influenciaram nas emissões de CO2 do solo.

The soil CO2 emission (FCO2) in agricultural areas is resulting from the interaction of several factors, as amended by the practice of soil management practices and crop, in addition to the local edaphoclimatic conditions. In this study, we aimed to quantify FCO2 influenced by liming and application position (row and interrow old) of the orange crop in conversion area for cultivation of sugar cane in the municipality of Frutal-MG. The treatments evaluated were: Row/CC (row with lime application), Interrow/CC (interrow with application of lime), Row/SC (row without liming) and Interrow/SC (interrow without liming). FCO2, temperature (Ts) and soil moisture (Us) were evaluated over 12 days. The highest average value of FCO2 over the study period was observed in the treatment Row/CC (9.63 µmol m-2 s-1) and the lowest in Interrow/CC (5.92 µmol m-2 s-1) according to the Tukey test. The FCO2 was negatively correlated with Us in Row/CC (r = - 0.56, p < 0.05) and in Row/SC (r = - 0.66, p < 0.05). It was also observed a significant and positive correlation between FCO2 and Ts in Row/CC (r = 0.76, p < 0.001), Row/SC (r = 0.89, p < 0.001) and in Interrow/SC (r = 0.66, p < 0.05). It was observed that liming and position of application (row and interrow) influenced the soil CO2 emissions.

Melhores condições de trabalho, produção sustentável e competitividade levaram a mudanças substanciais no sistema de colheita de cana-de-açúcar. Tais mudanças alteraram uma série de atributos do solo, incluindo os óxidos de ferro e a matéria orgânica, assim como alguns atributos químicos como a capacidade máxima de adsorção de P no solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a relação entre óxidos de ferro e a qualidade da matéria orgânica nos sistemas de colheita de cana-de-açúcar. Para este fim, duas parcelas de 1 ha em áreas colhidas mecanicamente e manualmente foram utilizadas para obter amostras de solo da camada de 0,00-0,25 m em 126 pontos diferentes. Os resultados das análises mineralógicas, químicas e físicas foram submetidos às análises da estatística descritiva, com teste de comparação de médias, estatísticas multivariadas e análises de componentes principais. A aplicação da estatística multivariada possibilitou a divisão de todos os atributos estudados de acordo com o sistema de colheita: colheita manual com a queima dos resíduos da cana e colheita mecanizada sem queima. O sistema de colheita mecânica promoveu condições pedoambientais, que conduzem a mudanças na cristalinidade dos óxidos de ferro, no aumento no grau de humificação da matéria orgânica e na diminuição relativa de adsorção de P nessa área, em relação ao sistema de cana queimada.

Improvements in working conditions, sustainable production, and competitiveness have led to substantial changes in sugarcane harvesting systems. Such changes have altered a number of soil properties, including iron oxides and organic matter, as well as some chemical properties, such as the maximum P adsorption capacity of the soil. The aim of this study was to characterize the relationship between iron oxides and the quality of organic matter in sugarcane harvesting systems. For that purpose, two 1 ha plots in mechanically and manually harvested fields were used to obtain soil samples from the 0.00-0.25 m soil layer at 126 different points. The mineralogical, chemical, and physical results were subjected to descriptive statistical analyses, such as the mean comparison test, as well as to multivariate statistical and principal component analyses. Multivariate tests allowed soil properties to be classified in two different groups according to the harvesting method: manual harvest with the burning of residual cane, and mechanical harvest without burning. The mechanical harvesting system was found to enhance pedoenvironmental conditions, leading to changes in the crystallinity of iron oxides, an increase in the humification of organic matter, and a relative decrease in phosphorus adsorption in this area compared to the manual harvesting system.

A gestão adequada dos resíduos de culturas agrícolas pode produzir benefícios em um mundo mais quente e mais propenso à seca. Experimentos de campo foram conduzidos em áreas de produção de cana-de-açúcar no Sudeste do Brasil a fim de avaliar a influência dos resíduos de cultura na superfície do solo, em emissões de CO2 de curto prazo. O estudo foi conduzido por um período de 50 dias após a instalação das 6 parcelas com e sem resíduos de cultura aplicados sobre a superfície do solo. Os efeitos dos resíduos da cana-de-açúcar sobre as emissões de CO2 foram imediatos; as emissões das parcelas cobertas com restos vegetais de cultura e densidades equivalentes a 3 (D50) e 6 (D100) t ha-1 (massa seca) foram inferiores quando comparadas às parcelas sem cobertura vegetal (D0). Além disso, as parcelas cobertas com restos vegetais tiveram a temperatura do solo mais baixa e a umidade do solo mais elevada para a maioria dos dias de estudo, especialmente durante o período sem chuvas. As emissões totais foram tão elevadas quanto 553,62 ± 47,20 g CO2 m-2, e tão baixas quanto 384,69 ± 31,69 g CO2 m-2 nas parcelas sem cobertura vegetal e com uma densidade equivalente a 3 t ha-1, respectivamente. Os resultados indicam redução significativa das emissões de CO2 do solo, indicando a conservação de carbono no solo durante o período de curto prazo após a aplicação de resíduos de cana-de-açúcar na superfície do solo.

The proper management of agricultural crop residues could produce benefits in a warmer, more drought-prone world. Field experiments were conducted in sugarcane production areas in the Southern Brazil to assess the influence of crop residues on the soil surface in short-term CO2 emissions. The study was carried out over a period of 50 days after establishing 6 plots with and without crop residues applied to the soil surface. The effects of sugarcane residues on CO2 emissions were immediate; the emissions from residue-covered plots with equivalent densities of 3 (D50) and 6 (D100) t ha-1 (dry mass) were less than those from non-covered plots (D0). Additionally, the covered fields had lower soil temperatures and higher soil moisture for most of the studied days, especially during the periods of drought. Total emissions were as high as 553.62 ± 47.20 g CO2 m-2, and as low as 384.69 ± 31.69 g CO2 m-2 in non-covered (D0) and covered plot with an equivalent density of 3 t ha-1 (D50), respectively. Our results indicate a significant reduction in CO2 emissions, indicating conservation of soil carbon over the short-term period following the application of sugarcane residues to the soil surface.

A avaliação e adequação do potencial agrícola são realizadas com base na visão unidimensional do perfil do solo, porém a produção sustentável tem estimulado estudos sobre técnicas e métodos de avaliação do potencial agrícola em escalas detalhadas, que sejam mais rápidos e precisos. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o potencial da suscetibilidade magnética do solo na identificação de compartimentos da paisagem em escala detalhada na região de Jaboticabal (SP). A área estudada possui duas curvaturas de relevo: côncava e linear, sendo subdividida em três compartimentos da paisagem: encosta superior (ES), meia encosta (ME) e encosta inferior (EI). Foram amostrados 20 pontos em cada compartimento, de forma aleatória, a partir de um banco de dados composto por 207 amostras oriundas de um gradeado amostral regular instalado em cada compartimento da paisagem. Foram avaliados os atributos físicos e químicos, a emissão de CO2 (FCO2) e a suscetibilidade magnética (SM), representada por: suscetibilidade magnética da terra fina seca ao ar (SM TFSA), da fração areia total (SM AT) e da fração argila (SM ARG), na profundidade de 0,00 - 0,15 m. Os resultados, obtidos por meio da análise de componentes principais, demonstraram que a SM é um importante atributo, capaz de ser empregado na identificação dos compartimentos da paisagem, pois a correlação desse atributo dentro do primeiro componente principal foi alta. A análise de cluster, método hierárquico, permitiu identificar dois grupos, segundo as variáveis selecionadas por meio da análise de componentes principais, entre os quais três das seis variáveis selecionadas correspondem à suscetibilidade magnética. A distinção dos compartimentos da paisagem na análise de componentes principais foi similar à do agrupamento formado na análise de cluster utilizando-se somente os atributos de maior poder discriminatório. A submissão da SM TFSA, SM AT e SM Arg à análise de cluster possibilitou a formação de três grupos que concordam com a divisão de compartimentos estabelecida em campo. O agrupamento observado na análise de cluster evidencia a possibilidade de a SM ser utilizada como ferramenta que facilite a identificação de compartimentos da paisagem e viabilize o mapeamento de áreas mais homogêneas em locais semelhantes.

The agricultural potential is generally assessed and managed based on a one-dimensional vision of the soil profile, however, the increased appreciation of sustainable production has stimulated studies on faster and more accurate evaluation techniques and methods of the agricultural potential on detailed scales. The objective of this study was to investigate the possibility of using soil magnetic susceptibility for the identification of landscape segments on a detailed scale in the region of Jaboticabal, São Paulo State. The studied area has two slope curvatures: linear and concave, subdivided into three landscape segments: upper slope (US, concave), middle slope (MS, linear) and lower slope (LS, linear). In each of these segments, 20 points were randomly sampled from a database with 207 samples forming a regular grid installed in each landscape segment. The soil physical and chemical properties, CO2 emissions (FCO2) and magnetic susceptibility (MS) of the samples were evaluated represented by: magnetic susceptibility of air-dried fine earth (MS ADFE), magnetic susceptibility of the total sand fraction (MS TS) and magnetic susceptibility of the clay fraction (MS Cl) in the 0.00 - 0.15 m layer. The principal component analysis showed that MS is an important property that can be used to identify landscape segments, because the correlation of this property within the first principal component was high. The hierarchical cluster analysis method identified two groups based on the variables selected by principal component analysis; of the six selected variables, three were related to magnetic susceptibility. The landscape segments were differentiated similarly by the principal component analysis and by the cluster analysis using only the properties with higher discriminatory power. The cluster analysis of MS ADFE, MS TS and MS Cl allowed the formation of three groups that agree with the segment division established in the field. The grouping by cluster analysis indicated MS as a tool that could facilitate the identification of landscape segments and enable the mapping of more homogeneous areas at similar locations.

A variabilidade espacial da emissão de CO2 é determinada pela variação de atributos do solo relacionados à produção e ao transporte de CO2 no interior do solo. Considerando que a distribuição espacial destes atributos ocorre por influência da topografia, o objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade espacial da emissão de CO2 do solo em três diferentes posições topográficas em área sob cultivo de cana-de-açúcar, após colheita mecanizada da cana crua. Selecionou-se uma área na forma côncava e outras duas em posições contrastantes na forma linear (encosta superior e encosta inferior), nas quais foram instaladas três malhas de amostragem, uma em cada área, contendo 69 pontos e medindo 90 x 90 m cada uma. Caracterizou-se a variabilidade espacial da emissão de CO2 por meio da semivariância. A estrutura de variabilidade espacial da emissão de CO2 foi descrita por modelo exponencial na forma côncava e por modelos esféricos nas áreas situadas na forma linear. O grau de dependência espacial foi moderado nas três áreas e o alcance da dependência espacial da emissão na área côncava foi de 44,5 m, superior ao valor médio obtido para as áreas situadas na forma linear (20,65 m). Houve maior descontinuidade da distribuição espacial da emissão de CO2 do solo na forma linear em relação à forma côncava.

The spatial variability of soil CO2 emission is controlled by several properties related to the production and transport of CO2 inside the soil. Considering that soil properties are also influenced by topography, the objective of this work was to investigate the spatial variability of soil CO2 emission in three different topographic positions in an area cultivated with sugarcane, just after mechanical harvest. One location was selected on a concave-shaped form and two others on linear-shaped form (in back-slope and foot-slope). Three grids were installed, one in each location, containing 69 points and measuring 90 x 90 m each. The spatial variability of soil CO2 emission was characterized by means of semivariance. Spatial variability models derived from soil CO2 emission were exponential in the concave location while spherical models fitted better in the linear shaped areas. The degree of spatial dependence was moderate in all cases and the range of spatial dependence for the CO2 emission in the concave area was 44.5 m, higher than the mean value obtained for the linear shaped areas (20.65 m). The spatial distribution maps of soil CO2 emission indicate a higher discontinuity of emission in the linear form when compared to the concave form.