RESUMO Apesar de sua relevância, o nitrogênio apresenta reduzido aproveitamento pela planta quando aplicado de forma inadequada. Assim, objetivou-se avaliar a produtividade e a eficiência do uso de nitrogênio (EUN) no milho em resposta a doses e parcelamentos da adubação nitrogenada. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso, com três repetições. Foram aplicadas doses de 0, 30, 60 e 180 kg ha-1 de nitrogênio em semeadura visando criar diferentes condições nutricionais das plantas de milho e assim obter diferentes níveis de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) medidos com sensor óptico “GreenSeeker®”. As subparcelas com doses de nitrogênio em cobertura de 0, 30, 60 e 90 kg ha-1 em V8 e uma dose de 60 kg ha-1 em V12 foram alocadas experimentalmente nas parcelas com doses de 0, 30, 60 e 180 kg ha-1 de nitrogênio em semeadura. Além disso, foi calculado no experimento a EUN através de índices agronômicos determinados a partir das aplicações de N em cobertura tardia (V8 e V12) e contrastado às possíveis combinações nas doses de 60, 90 e 120 kg ha-1 de nitrogênio total aplicado. Os resultados mostraram que houve relação linear entre dose de adubo nitrogenado e o NDVI, tanto no estádio V8, como em V12. As adubações em cobertura tardia (V12) não provocaram decréscimo na produtividade de grãos quando combinadas com as doses de nitrogênio na semeadura, inclusive apresentaram uma maior EUN. O parcelamento das doses de nitrogênio demonstrou melhores EUN que as combinações onde o nitrogênio não foi aplicado em semeadura ou cobertura. O atraso das coberturas nitrogenadas pode ser uma alternativa para o planejamento do momento da fertilização com N de acordo com a previsão climática em cada região.

ABSTRACT Despite its relevance, nitrogen is poorly utilized by the plants when improperly applied. Thus, the objective of this study was to evaluate the yield and nitrogen use efficiency (NUE) in corn in response to doses and split application of nitrogen fertilization. The experimental design was a randomized block design, with three replications. Doses of nitrogen of 0, 30, 60 and 180 kg ha-1 were applied at sowing in order to create different nutritional status of corn plants and to obtain different values of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) measured with “Greenseeker®” optical sensor. The subplots with nitrogen doses in topdressing of 0, 30, 60 and 90 kg ha-1 at V8 and a dose of 60 kg ha-1 at V12 were placed in experimental plots with doses of 0, 30, 60 and 180 kg ha-1 of nitrogen at sowing. Moreover, NUE was calculated in the experiment using agronomic indexes determined by applications of nitrogen in late topdressing (V8 and V12) and contrasted to the possible combinations at doses of 60, 90 and 120 kg ha-1 of total N applied. The results showed the occurrence of a linear relationship between nitrogen fertilizer dose and NDVI at V8 as well as at V12 stages. Late topdressing fertilizations (V12) did not cause a decrease in grain yield when combined with nitrogen fertilization at sowing, moreover resulted in higher NUE. Split the nitrogen dose showed better NUE than the combinations where nitrogen was not applied at sowing or in topdressing. The delay of nitrogen topdressing can be an alternative for the planning of the moment of the N fertilization according to the climate forecast in each region.

RESUMO A eficiência da fertilização nitrogenada no milho geralmente é baixa, impactando negativamente a nutrição de plantas, o retorno econômico e o meio ambiente. A dose variada de nitrogênio, prescrita por sensores de planta, tem sido proposta em substituição à dose uniforme de nitrogênio tradicionalmente utilizada pelos agricultores. Este estudo testou a hipótese de que a dose variada de nitrogênio, prescrita por sensor óptico, aumenta a eficiência de uso do nitrogênio e a produtividade de grãos em relação à dose variável de nitrogênio. Os seguintes tratamentos foram avaliados: 0, 70, 140 e 210 kg ha-1 a dose uniforme de nitrogênio e 140 kg ha-1 a dose variada de nitrogênio. A fonte de N foi ureia aplicada a lanço com um distribuidor de fertilizantes acoplado ao sensor óptico de plantas. Neste estudo, a produtividade de grãos variou de 10,2 a 15,5 Mg ha-1, com resposta linear às doses de nitrogênio. A dose variável de nitrogênio proporcionou aumento de 11,8 e 32,6% na quantidade de nitrogênio absorvido e na eficiência de uso do nitrogênio, respectivamente, em comparação à dose uniforme de nitrogênio. Porém, o incremento na produtividade não foi significativo, indicando que o principal efeito da dose variada de nitrogênio foi a redução do risco de impacto ambiental do fertilizante.

ABSTRACT The efficiency of nitrogen fertilizer in corn is usually low, negatively affecting plant nutrition, the economic return, and the environment. In this context, a variable rate of nitrogen, prescribed by crop sensors, has been proposed as an alternative to the uniform rate of nitrogen traditionally used by farmers. This study tested the hypothesis that variable rate of nitrogen, prescribed by optical sensor, increases the nitrogen use efficiency and grain yield as compared to uniform rate of nitrogen. The following treatments were evaluated: 0; 70; 140; and 210 kg ha-1 under uniform rate of nitrogen, and 140 kg ha -1 under variable rate of nitrogen. The nitrogen source was urea applied on the soil surface using a distributor equipped with the crop sensor. In this study, the grain yield ranged from 10.2 to 15.5 Mg ha-1, with linear response to nitrogen rates. The variable rate of nitrogen increased by 11.8 and 32.6% the nitrogen uptake and nitrogen use efficiency, respectively, compared to the uniform rate of nitrogen. However, no significant increase in grain yield was observed, indicating that the major benefit of the variable rate of nitrogen was reducing the risk of environmental impact of fertilizer.

A fertilização nitrogenada à dose variada (FDV) com base em sensores de espectrometria óptica é uma inovação tecnológica que pode incrementar a eficiência do uso do nitrogênio (NUE) e reduzir seu impacto ambiental. Porém, ainda são escassas as pesquisas sobre a utilização desses sensores na agricultura brasileira. Este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência do sensor óptico de planta (N-Sensor® ALS) em estimar o estado nutricional do milho e comparar a eficiência da fertilização nitrogenada à dose variada prescrita com o sensor óptico com o método-padrão com dose uniforme. Este trabalho foi composto por três experimentos conduzidos nas safras agrícolas de 2008/09 e de 2010/11, em que se avaliou a resposta do milho à fertilização nitrogenada, comparando-se a dose variada prescrita pelo sensor óptico com a dose uniforme. Os atributos avaliados foram: produção de matéria seca, teor de nitrogênio (N) na matéria seca, absorção total de N, teor de clorofila relativo (SPAD) na folha e índice de vegetação determinado com o sensor óptico. As avaliações foram feitas em V4, V8, V10, V12 e florescimento. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com cada local sendo analisado isoladamente. O sensor foi eficiente em captar a variabilidade espacial na nutrição de N do milho, no estádio V8. O índice de vegetação do sensor óptico se relacionou diretamente com a produção de matéria seca (R² = 0,91; p<0,0001), absorção total de N (R² = 0,87; p<0,0001) e a leitura de SPAD na folha (R² = 0,63; p<0,0001), mas foi inversamente relacionado com o teor de N na matéria seca (R² = 0,53; p<0,0001). O efeito da fertilização nitrogenada foi influenciado pelas condições climáticas predominantes em cada local. A estratégia FDV apresentou similar eficiência ao sistema tradicional utilizado pelos agricultores nos locais 1 e 2. No entanto, no local 3, onde as condições climáticas foram favoráveis ao desenvolvimento do milho, o sensor óptico na prescrição da FDV proporcionou incremento de 12 % na quantidade de N absorvido pelo milho, em relação à dose uniforme de N tradicionalmente utilizada pelos agricultores, indicando o potencial desta tecnologia na melhoria do NUE.

Variable-rate nitrogen fertilization (VRF) based on optical spectrometry sensors of crops is a technological innovation capable of improving the nutrient use efficiency (NUE) and mitigate environmental impacts. However, studies addressing fertilization based on crop sensors are still scarce in Brazilian agriculture. This study aims to evaluate the efficiency of an optical crop sensor to assess the nutritional status of corn and compare VRF with the standard strategy of traditional single-rate N fertilization (TSF) used by farmers. With this purpose, three experiments were conducted at different locations in Southern Brazil, in the growing seasons 2008/09 and 2010/11. The following crop properties were evaluated: above-ground dry matter production, nitrogen (N) content, N uptake, relative chlorophyll content (SPAD) reading, and a vegetation index measured by the optical sensor N-Sensor® ALS. The plants were evaluated in the stages V4, V6, V8, V10, V12 and at corn flowering. The experiments had a completely randomized design at three different sites that were analyzed separately. The vegetation index was directly related to above-ground dry matter production (R² = 0.91; p<0.0001), total N uptake (R² = 0.87; p<0.0001) and SPAD reading (R² = 0.63; p<0.0001) and inversely related to plant N content (R² = 0.53; p<0.0001). The efficiency of VRF for plant nutrition was influenced by the specific climatic conditions of each site. Therefore, the efficiency of the VRF strategy was similar to that of the standard farmer fertilizer strategy at sites 1 and 2. However, at site 3 where the climatic conditions were favorable for corn growth, the use of optical sensors to determine VRF resulted in a 12 % increase in N plant uptake in relation to the standard fertilization, indicating the potential of this technology to improve NUE.

Geralmente, em agroecossistemas tropicais e subtropicais, a eficiência da fertilização nitrogenada para culturas agrícolas anuais é baixa, o que promove variabilidade temporal na produtividade das culturas, perdas econômicas e impacto ambiental. A fertilização à dose variada de nitrogênio (VRF) com base em sensores de culturas por espectrometria óptica pode aumentar a eficiência de uso do nitrogênio (NUE). Este estudo teve o objetivo de avaliar a produtividade do milho e a eficiência da VRF prescrita por um sensor óptico, em comparação com a fertilização à dose uniforme de nitrogênio (TSF). Com este propósito, três experimentos com milho sob sistema plantio direto foram conduzidos durante as safras agrícolas 2008/09 e 2010/11 sobre um Latossolo do sul do Brasil. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com cada local sendo analisado isoladamente. Os seguintes atributos foram avaliados: produção de matéria seca, acúmulo de N na biomassa no pleno florescimento do milho, produtividade de grãos de milho e índice de vegetação (VI) medido pelo sensor óptico N-Sensor® ALS. Independentemente do local investigado, a fertilização nitrogenada incrementou a quantidade de N absorvido pelas plantas, resultando em incremento da produção de matéria seca e da produtividade de milho. Os menores incrementos na produtividade de milho foram observados na área 2, que apresentou déficit hídrico em estádio fenológico crítico. A VRF aumentou a eficiência de recuperação aparente de N (NRE) e a eficiência agronômica do uso de NAE pelo milho. Nas áreas 1 e 3, que não foram interferidas pela restrição hídrica, verificaram-se aumentos de 28,0 e 41,3 % na NAE e NRE, respectivamente, promovido pela VRF, em relação à TSF. Apesar desses resultados, não foi verificado aumento de produtividade do milho pelo uso da VRF, em comparação a TSF.

Generally, in tropical and subtropical agroecosystems, the efficiency of nitrogen (N) fertilization is low, inducing a temporal variability of crop yield, economic losses, and environmental impacts. Variable-rate N fertilization (VRF), based on optical spectrometry crop sensors, could increase the N use efficiency (NUE). The objective of this study was to evaluate the corn grain yield and N fertilization efficiency under VRF determined by an optical sensor in comparison to the traditional single-application N fertilization (TSF). With this purpose, three experiments with no-tillage corn were carried out in the 2008/09 and 2010/11 growing seasons on a Hapludox in South Brazil, in a completely randomized design, at three different sites that were analyzed separately. The following crop properties were evaluated: aboveground dry matter production and quantity of N uptake at corn flowering, grain yield, and vegetation index determined by an N-Sensor® ALS optical sensor. Across the sites, the corn N fertilizer had a positive effect on corn N uptake, resulting in increased corn dry matter and grain yield. However, N fertilization induced lower increases of corn grain yield at site 2, where there was a severe drought during the growing period. The VRF defined by the optical crop sensor increased the apparent N recovery (NRE) and agronomic efficiency of N (NAE) compared to the traditional fertilizer strategy. In the average of sites 1 and 3, which were not affected by drought, VRF promoted an increase of 28.0 and 41.3 % in NAE and NRE, respectively. Despite these results, no increases in corn grain yield were observed by the use of VRF compared to TSF.

A compactação é uma das principais causas de decréscimo da produtividade dos solos agrícolas. A escarificação mecânica tem sido sugerida para reduzir a compactação do solo em áreas sob sistema de semeadura direta consolidada. Outra opção para aliviar a compactação é o uso de plantas de cobertura com sistema radicular pivotante e bem desenvolvido, como o nabo-forrageiro, com capacidade de crescer em camadas compactadas, formar bioporos estáveis e melhorar os atributos físicos do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do método mecânico (escarificador) e do método biológico (nabo-forrageiro) de descompactação do solo, ou de ambos associados, em promover a melhoria dos atributos físicos de um Latossolo de textura muito argilosa e o rendimento de grãos da cultura da soja manejada sob semeadura direta. Os tratamentos utilizados foram: aveia-preta em semeadura direta (SD-Av), consórcio de nabo-forrageiro e aveia-preta em semeadura direta (SD-Nb+Av), aveia-preta em solo escarificado (ESC-Av) e consórcio de nabo-forrageiro e aveia-preta em solo escarificado (ESC-Nb+Av). Foram avaliadas a densidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total do solo nas camadas 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,15; e 0,15-0,20 m, resistência do solo à penetração, umidade gravimétrica e infiltração de água no solo, no momento do pleno florescimento da soja. Além disso, foram determinadas a produção de matéria seca das plantas de cobertura de solo de inverno e o rendimento de soja no verão. Os tratamentos não afetaram significativamente a densidade do solo em nenhuma das camadas avaliadas, no entanto os tratamentos SD-Nb+Av e ESC-Nb+Av duplicaram os valores de macroporosidade do solo na média da camada 0-0,20 m, com efeitos mais pronunciados nas camadas mais superficiais do solo. Os tratamentos SD-Nb+Av e ESC-Nb+Av reduziram a resistência do solo à penetração em relação ao tratamento SD-Av, enquanto o tratamento ESC-Av teve comportamento intermediário. Os tratamentos SD-Nb+Av e ESC-Nb+Av aumentaram, em média, 46,6 % a lâmina de água infiltrada em relação aos tratamentos SD-Av e ESC-Av. O maior rendimento de grãos de soja foi observado no tratamento ESC-Nb+Av (3,73 Mg ha-1), que não diferiu significativamente do SD-Nb+Av (3,49 Mg ha-1). A escarificação mecânica do solo teve efeito temporário, e não foram constatadas melhores condições físicas do solo após nove meses, com exceção do aumento da porosidade total e macroporosidade do solo na camada 0-0,05 m. Por outro lado, a escarificação biológica aumentou a macroporosidade do solo, diminuiu sua resistência à penetração e melhorou a infiltração de água. A escarificação mecânica foi uma alternativa eficiente em melhorar as condições físicas do Latossolo textura muito argilosa quando associada à escarificação biológica, que preveniu a reconsolidação do solo.

Compaction is one of the main causes of yield decreases in agricultural soils. Mechanical chiseling has been suggested to reduce soil compaction in long-term no-tillage systems. Another option to alleviate soil compaction is the use of cover crops, such as forage radish, with a well-developed tap root system and the capacity of growing into soil compacted layers, forming stable biopores and improving the soil physical properties. This study aimed to evaluate the efficiency of a mechanical (chisel plow) and biological (forage radish) soil decompaction method or the combination of both to improve the physical properties of a very clayey texture Oxisol and to increase soybean grain yield under no-tillage. The treatments were: black oat on no-till (NT-O), consortium of forage radish and black oat on no-till (NT-R+O), black oat on chiseled soil (CH-O) and consortium of forage radish and black oat on chiseled soil (CH-R+O). The following properties were evaluated: soil bulk density, macroporosity, microporosity and total porosity in the layers 0-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.15 and 0.15-0.20 m, soil penetration resistance, soil moisture and soil water infiltration at soybean flowering. The winter cover biomass production and soybean yield were also measured. The treatments did not affect the soil bulk density significantly at any of the soil depths. However, the treatments NT-R+O and CH-R+O doubled the mean soil macroporosity values in the 0-0.20 m layer, with more pronounced effects in the upper soil layers. The treatments NT-R+O and CH-R+O reduced soil penetration resistance compared to NT+O, while treatment CH-O had intermediate results. The treatments NT-R+O and CH-R+O increased the accumulated infiltrated water by 44.6 as compared to treatments NT-O and CH-O .The highest soybean yields were observed in the treatment CH-R+O (3.73 Mg ha-1), which did not differ significantly from treatment NT-R+O (3.49 Mg ha-1). The effect of winter mechanical chiseling was temporary and nine months later no soil physical improvements were observed, apart from the increase of total porosity and macroporosity in the 0-0.05 m layer. Biological chiseling increased soil macroporosity, reduced soil penetration resistance and improved soil water infiltration. Mechanical chiseling was only efficient to improve the soil physical conditions when associated with biological chiseling, which prevented soil reconsolidation.