Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de duas leguminosas (Crotalaria juncea e Mucuna pruriens), usadas como plantas de cobertura, e de vegetação espontânea, como tratamento-controle, sobre as emissões de NOx, N2O e CO2 de um Latossolo Vermelho cultivado com milho, em sistemas convencional e de plantio direto, na região do Cerrado, no Brasil Central. As variações dos fluxos de CO2 no solo foram explicadas principalmente pela umidade do solo e, nas leguminosas, sob sistema convencional, pela concentração de N-NH4+. Parcelas com leguminosas em sistema plantio direto mostraram maiores emissões anuais de CO2, NOx e N2O do que a vegetação espontânea. Os resultados mostram que o uso de leguminosas como plantas de cobertura favorece as emissões de N-NOx + N-N2O e C-CO2. Entretanto, ao se considerar o potencial de mitigação de emissões de CO2 e de óxidos de nitrogênio oriundas do solo, é importante avaliar as variações nos estoques de carbono e nitrogênio no solo.

Abstract The objective of this work was to evaluate the effect of two legumes (Crotalaria juncea and Mucuna pruriens), as cover crops, and of natural fallow, as a control treatment, on the emissions of NOx, N2O, and CO2 from an Oxisol cultivated with corn, under conventional and no-tillage systems, in the Cerrado region, in Central Brazil. Variations of CO2 fluxes in the soil were explained mainly by soil humidity and, in the legumes, under conventional system, by soil NH4+-N concentration. Plots with legumes under no-tillage system had higher annual emissions of CO2, NOx, and N2O than natural fallow. Results show that the use of legumes as cover crops favors the emissions of NOx-N + N2O-N and CO2-C. However, when considering the potential for mitigation of CO2 and nitrogen oxide emissions from the soil, it is important to evaluate changes in soil carbon and nitrogen stocks.

ABSTRACT Changes in carbon stocks in different compartments of soil organic matter of a clayey Latossolo Vermelho Distrófico (Typic Haplustox), caused by the substitution of native savanna vegetation (cerrado sensu stricto) by agroecosystems, were assessed after 31 years of cultivation. Under native vegetation, a stock of 164.5 Mg ha-1 C was estimated in the 0.00-1.00 m layer. After 31 years of cultivation, these changes in soil C stocks were detected to a depth of 0.60 m. In the case of substitution of cerrado sensu stricto by no-tillage soybean-corn rotation, a reduction of at least 11 % of the soil C pools was observed. However, the adoption of no-tillage as an alternative to tillage with a moldboard plow (conventional system) reduced CO2 emissions by up to 12 %.

Frações de P desempenham papel fundamental na manutenção da produtividade dos Latossolos ácidos do Cerrado e são influenciadas pelas práticas de manejo. O objetivo deste estudo foi quantificar as diferentes formas de P em um Latossolo Vermelho-Amarelo do Cerrado, sob sistemas de manejo com plantas de cobertura em rotação com milho. Três plantas de cobertura (Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan (L.) e Raphanus sativus L.) foram estudadas. Essas plantas de coberturas foram comparadas com vegetação espontânea. As formas inorgânicas NaHCO3-iP e NaOH-iP representaram mais da metade do P total nas amostras coletadas na profundidade de 5-10 cm, durante a estação chuvosa, quando o milho foi cultivado. A concentração de P inorgânico de maior disponibilidade (NaHCO3-iP e NaOH-iP) foi maior no solo sob plantio direto na profundidade de 5-10 cm, durante a estação chuvosa. As concentrações de P orgânico foram maiores durante a estação seca, quando as plantas de cobertura foram cultivadas. Nessa estação, o P orgânico constituiu 70 % do P lábil no solo plantado com C. cajan, sob plantio direto. As plantas de cobertura foram capazes de manter maiores frações de P disponível para o milho, resultando em redução de perdas de P para compartimentos indisponíveis, principalmente em sistemas de plantio direto.

Phosphorus fractions play a key role in sustaining the productivity of acid-savanna Oxisols and are influenced by tillage practices. The aim of this study was to quantify different P forms in an Oxisol (Latossolo Vermelho-Amarelo) from the central savanna region of Brazil under management systems with cover crops in maize rotation. Three cover crops (Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan (L.), and Raphanus sativus L.) were investigated in maize rotation systems. These cover crops were compared to spontaneous vegetation. The inorganic forms NaHCO3-iP and NaOH-iP represented more than half of the total P in the samples collected at the depth of 5-10 cm during the rainy season when the maize was grown. The concentration of inorganic P of greater availability (NaHCO3-iP and NaOH-iP) was higher in the soil under no-tillage at the depth of 5-10 cm during the rainy season. Concentrations of organic P were higher during the dry season, when the cover crops were grown. At the dry season, organic P constituted 70 % of the labile P in the soil planted to C. cajan under no-tillage. The cover crops were able to maintain larger fractions of P available to the maize, resulting in reduced P losses to the unavailable pools, mainly in no-tillage systems.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes plantas de cobertura sobre a fertilidade do solo, particularmente sobre os estoques de carbono e nitrogênio de um Latossolo Vermelho sob preparo convencional e Sistema Plantio Direto. Considerou-se a hipótese de que o Sistema Plantio Direto associado à utilização de plantas de cobertura promove uma manutenção ou incremento nos estoques de carbono e nitrogênio e melhora a fertilidade do solo. Não houve diferença significativa entre os estoques de carbono e nitrogênio entre os sistemas de preparo do solo, porém, o Sistema Plantio Direto apresentou maiores concentrações de bases trocáveis, maiores valores de CTC e saturação por bases na camada superficial do solo, principalmente na presença de Canavalia brasiliensis em sucessão ao milho. Os estoques de carbono e nitrogênio na camada de 0-40 cm diferiram significativamente na comparação entre plantas de cobertura e as espécies Mucuna pruriens e Canavalia brasiliensis foram as que apresentaram maiores valores de estoques de carbono e nitrogênio entre as espécies avaliadas. O uso do Sistema Plantio Direto resultou em acúmulo de matéria orgânica na camada 0-5 cm e promoveu melhoria na fertilidade do solo. A utilização das plantas de cobertura Canavalia brasiliensis ou Mucuna pruriens no Sistema Plantio Direto em sucessão ao milho é uma alternativa para o sequestro de carbono e melhoria da qualidade do solo no Cerrado.

The aim of the present study was to evaluate the effects of cover crops on the soil's chemical fertility, in particular its carbon and nitrogen content, in a Typic Acrustox under conventional and no-tillage corn systems. We hypothesized that the no-tillage system associates with cover crops maintains or increases soil carbon and nitrogen stocks and enhance soil fertility. The no-tillage system did not present higher carbon and nitrogen stocks than conventional tillage, but resulted in higher concentrations of exchangeable bases, higher CEC, and higher base saturation in the surface soil layer, mainly under use of Canavalia brasiliensis. Carbon and nitrogen stocks (up to 40 cm depth) differ significantly between the different cover crop species. The use of Mucuna pruriens and Canavalia brasiliensis allows maintain or increase soil C and N stocks. The no-tillage system results in higher accumulation of soil organic matter (0-5 cm), and appears very likely to enhance soil fertility. The use of Canavalia brasiliensis and Mucuna pruriens in succession to corn promotes carbon sequestration and can be used to enhance soil quality in Cerrado agroecosystems.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da composição química de plantas de cobertura por RMN de 13C CPMAS no estado sólido sobre os estoques de C e N, bem como, razões C/N e C/P em Latossolo Vermelho-Amarelo sob preparo convencional e sistema plantio direto. Amostras de tecidos das plantas de cobertura Crotalaria juncea, Canavalia brasiliensis, Mucuna pruriens, e Raphanus sativus foram analisadas por RMN de 13C CPMAS no estado sólido. Amostras de solo para caracterização dos teores de C, N e P foram coletadas em duas épocas e nas camadas de 0-5 e 5-10 cm. A espécie Mucuna pruriens apresentou maiores concentrações de carbono do grupo de compostos aromáticos no tecido vegetal, refletindo uma menor decomposição desse material lignificado. Os estoques de carbono foram mais elevados na camada superficial no sistema plantio direto. Os incrementos da razão C/N no solo cultivado com Mucuna pruriens, na estação seca, resultaram da decomposição mais lenta dos resíduos vegetais que apresentaram maior concentração de compostos recalcitrantes (aromáticos) no tecido vegetal. A decomposição mais lenta do resíduo de Mucuna pruriens, principalmente, pela composição química com menor proporção de polissacarídeos em relação aos compostos aromáticos, também pode ter resultado nos valores de C/P mais elevados encontrados no solo cultivado com essa leguminosa. Os maiores valores de C/P na camada de 0-5 cm devem-se aos maiores teores de P (Mehlich-1) na camada de 5-10 cm (25 mg kg-1) e também à maior concentração de C na superfície do solo pelo acúmulo dos resíduos vegetais.

The objective of this study was to investigate the chemical composition of cover crops by solid-state CPMAS 13C NMR spectroscopy and its effects on carbon, nitrogen and phosphorus in a Typic Acrustox. Cover crops (Crotalaria juncea, Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan, Mucuna pruriens and Raphanus sativus) and natural fallow were studied in rotation with maize under conventional and no-tillage regimes. Tissues of Crotalaria juncea, Canavalia brasiliensis, Mucuna pruriens and Raphanus sativus were analyzed using CPMAS 13C NMR spectroscopy. Soil samples were collected at the end of the growing season of the cover crops (September 2002) and during the grain filling period in corn from 0-5 and 5-10 cm layers. Cajanus cajan presented the lowest content of polysaccharides and along with Mucuna pruriens presented the highest percentage of aromatic carbon compounds, reflecting the slow decomposition of highly lignified material. Carbon stocks were higher in the superficial soil layer and under no-tillage due to the accumulation and slower decomposition of plant tissues under these conditions. Increases in the C/N ratio of the soil with Mucuna pruriens and the C/P ratio with Cajanus cajan in the dry season were also related to slower rates of decomposition, caused by the large concentration of aromatic compounds in the tissues of these species. The higher C/P ratios found at 0-5 cm layer are due to higher values of P (Mehlich-1) at 5-10 cm (25 mg kg-1) layer and the higher concentration of carbon in the superficial soil layer as a result of the accumulation of plant residues.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de regimes de queima e cobertura vegetal sobre a dinâmica e a estrutura de comunidades microbianas do solo, por meio da análise de perfis de ácidos graxos de fosfolipídeos (PLFA). Compararam-se áreas nativas com diferentes coberturas vegetais (cerrado stricto sensu e campo sujo), sob diferentes regimes de queima e uma pastagem de capim-braquiária de 20 anos, no Planalto Central do Brasil. A biomassa microbiana foi maior nas parcelas com vegetação nativa que na pastagem, e os maiores valores mensais foram observados durante a estação chuvosa nas parcelas nativas. Apesar de não terem sido observadas diferenças significativas como consequência das queimadas ou entre as vegetações nativas, a análise de componentes principais separou as comunidades microbianas pela cobertura vegetal (nativa x pastagem) e pela sazonalidade (chuvosa x seca), tendo explicado 45,8 e 25,6%, respectivamente, da variabilidade de PLFA total. Mudanças na cobertura do solo e a sazonalidade na precipitação têm efeito significativo sobre a densidade total e a abundância de grupos de microrganismos do solo no Cerrado, especialmente bactérias Gram-negativas e Gram-positivas

The objective of this work was to evaluate the effects of fire regimes and vegetation cover on the structure and dynamics of soil microbial communities, through phospholipid fatty acid (PLFA) analysis. Comparisons were made between native areas with different woody covers ("cerrado stricto sensu" and "campo sujo"), under different fire regimes, and a 20-year-old active palisadegrass pasture in the Central Plateau of Brazil. Microbial biomass was higher in the native plots than in the pasture, and the highest monthly values were observed during the rainy season in the native plots. No significant differences were observed between fire regimes or between communities from the two native vegetation types. However, the principal component (PC) analysis separated the microbial communities by vegetation cover (native x pasture) and season (wet x dry), accounting for 45.8% (PC1 and PC3) and 25.6% (PC2 and PC3), respectively, of the total PLFA variability. Changes in land cover and seasonal rainfall in Cerrado ecosystems have significant effects on the total density of soil microorganisms and on the abundance of microbial groups, especially Gram-negative and Gram-positive bacteria.

A degradação dos solos pode ocorrer pelo seu preparo intensivo, combinado com monocultivos que produzem pequenas quantidades de resíduos vegetais com decomposição acelerada. O objetivo deste estudo foi avaliar a decomposição dos resíduos vegetais, em Latossolo Vermelho-Amarelo sob cultivo de milho em sucessão a plantas de cobertura, nos sistemas plantio direto e com incorporação desses resíduos. As espécies vegetais cultivadas em sucessão ao milho foram: crotalária juncea (Crotalaria juncea L.), feijão-bravo-do-ceará (Canavalia brasiliensis M. e Benth), guandu cv. Caqui (Cajanus cajan (L.) Millsp), mucuna-cinza (Mucuna pruriens (L.) DC), girassol (Helianthus annuus L.), milheto BN-2 (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) e nabo-forrageiro (Raphanus sativus L.). A testemunha foi ausência de culturas em sucessão ao milho (vegetação espontânea). Sacolas de tela de náilon com dez gramas de matéria seca de cada espécie foram colocadas na superfície do solo e cobertas com resíduos vegetais. Durante as operações de preparo do solo e de aplicação de herbicida, as sacolas de serapilheira foram retiradas do campo e mantidas em câmara fria. Depois da semeadura do milho, essas sacolas foram reintegradas às respectivas subparcelas, colocadas em superfície, no sistema plantio direto, e enterradas a 10 cm de profundidade, quando sob o manejo com incorporação dos resíduos vegetais. As taxas de decomposição foram determinadas na seca (60 e 90 dias) e no período de chuva (180, 210 e 240 dias). Os resíduos vegetais de guandu, milheto, mucuna-cinza e vegetação espontânea apresentaram menores taxas de decomposição na maioria dos períodos avaliados. A incorporação dos resíduos vegetais acelerou o processo de decomposição em relação à sua manutenção na superfície do solo no sistema plantio direto, exceto para o nabo forrageiro. O milho cultivado em sucessão ao feijão-bravo-do-ceará apresentou maior rendimento.

Soil degradation occurs as a consequence of intensive preparation associated with monocropping systems with deposition of residues that are rapidly decomposed. The objective of this study was to investigate the decomposition rates of different cover plants residues in Latosol (Oxisol) under conventional and no-tillage systems. The cover plants (Crotalaria juncea, Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan, Mucuna pruriens, Helianthus annuus, Pennisetum glaucum, Raphanus sativus and natural fallow, as a control) were used in a succession with maize. The cover plants were cut when flowering reached approximately 50 % and remained on the soil until the sowing of the maize. In the conventional system, plant residues were incorporated in subplots with plough. Litter bags with 10 g of dry matter of each species were placed on the soil surface and covered with plant residues to determine the decomposition rate along the dry (60 and 90 days of incubation) and wet seasons (180, 210 and 240 days of incubation) under both systems. During soil preparation and herbicide application before the sowing of maize, the remaining bags were removed from the field and kept in cold storage (0 ºC). After the sowing of maize, these bags were returned to the respective subplots, either on the surface for the no-tillage treatment or buried at 10 cm depth when under the incorporation treatment. The lowest decomposition rates were found for residues of Cajanus cajan Pennisetum glaucum, Mucuna pruriens, and natural fallow. Incorporation of plant residues accelerated the decomposition time, when compared to no-tillage system, except for Raphanus sativus. Maize yield was highest after the rotation with Canavalia brasiliensis.

O objetivo deste trabalho foi avaliar emissões de NO e N2O até cinco dias após a primeira fertilização de cobertura com uréia em milho, em Latossolo Vermelho argiloso distrófico, sob plantio convencional e direto. A adubação de cobertura foi de 60 kg ha-1 de N. O experimento foi conduzido na Embrapa Cerrados, Planaltina, DF, com delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, sendo o terceiro cultivo de milho, em rotação com soja. Os fluxos de NO e N2O foram medidos em câmaras de PVC instaladas em cada parcela. Houve emissão alta de NO imediatamente após (5,4 ng N cm-2 h-1) e no terceiro dia (4,8 ng N cm-2 h-1) após aplicação de uréia e irrigação. Um dia após fertilização, a emissão de NO reduziu-se a 1,9 ng N cm-2 h-1, e cinco dias depois, alcançou 1,2 ng N cm-2 h-1. Os fluxos de N2O ficaram abaixo do limite de detecção de 0,6 ng N cm-2 h-1. Não houve diferença significativa entre os plantios convencional e direto quanto à emissão dos óxidos de nitrogênio.

The objective of this work was to evaluate the NO and N2O emissions up to five days after the first nitrogen broadcasting fertilization with urea in a cornfield, in a Red Latosol, under conventional and no-tillage systems. The level of nitrogen broadcasting fertilization was of 60 kg ha-1. The experiment was conducted at Embrapa Cerrados, Planaltina, DF, Brazil, in a randomized block design, with three replications, beeing the third corn crop in rotation with soybean. NO and N2O fluxes were measured using PVC chambers installed in each plot. Higher NO fluxes were found immediately after (5.4 ng N cm-2 h-1) and three days (4.8 ng N cm-2 h-1) after N fertilization and irrigation. In the first day after fertilization, the NO emission decreased significantly to 1.9 ng N cm-2 h-1, and after five days, reached 1.2 ng N cm-2 h-1. N2O fluxes values were below the detection limit of 0.6 ng N cm-2 h-1. No significant differences in nitrogen oxides fluxes were found between plots under conventional and no-tillage systems.

O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do fogo sobre as taxas de mineralização líquida de N e biomassa microbiana do solo em áreas de cerrado stricto sensu. O estudo foi realizado entre abril de 1998 e abril de 2000. O pH foi maior na área queimada enquanto o teor de umidade do solo foi maior na área sem queima (P<0,05). A razão C/N do solo foi de 22/1. A concentração de N nítrico disponível ficou entre 1,5 e 2,8 mg kg-1 de matéria seca enquanto a de N amoniacal variou entre 3 e 34 mg kg-1 de matéria seca na área queimada e entre 3 e 22 mg kg-1 de matéria seca na área sem queima. A concentração de N amoniacal aumentou significativamente após o fogo (P<0,05). Pequenos acúmulos de N nítrico no solo ocorreram somente durante curto período na estação chuvosa. A biomassa microbiana teve seu pico máximo em novembro de 1998, chegando a 850 mg kg-1 de C no solo da área queimada. Os dados indicam que o pico da atividade microbiana ocorreu no início das chuvas, com um período inicial de imobilização seguido de mineralização líquida. Ambas as áreas apresentaram um mesmo padrão de mineralização/imobilização, mas com menor produção anual de N mineral na área queimada (14,7 kg ha-1 por ano na área sem queima e 3,8 kg ha-1 por ano na área queimada), um ano após a queima.

The objective of this work was to study the effects of fire on net N mineralization and soil microbial biomass in burned and unburned cerrado stricto sensu sites. The study was carried out from April 1998 to April 2000. The pH values were significantly higher in the burned site while soil moisture content was significantly higher in the unburned site (P<0.05). The soil C/N ratio was 22/1 and the available NO3-N ranged between 1.5 and 2.8 mg kg-¹ dry weight. However, the NH4-N concentration ranged between 3 and 34 mg kg-1 dry weight in the burned site and between 3 and 22 mg kg-1 dry weight in the unburned site. The NH4-N increased after fire, but no significant changes were observed for NO3-N (P<0.05). The NO3-N accumulation occurred in short periods during the rainy season. The rates of net N mineralization increased during the rainy season while reductions in soil microbial biomass were observed at both sites. This suggested that the peak in microbial activities occurred with the first rain events, with an initial net immobilization followed by net mineralization. Both sites presented the same pattern for mineralization/immobilization, however, the amount of inorganic-N cycled annually in unburned site was 14.7 kg ha-1 per year while the burned site presented only 3.8 kg ha-¹ of inorganic-N, one year after the burning.