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: O objetivo deste trabalho foi avaliar se o plantio de pau-de-balsa e seu manejo nutricional aumentam os estoques de carbono no solo. Os estoques de carbono total do sistema solo-biomassa à profundidade de 0,0-0,30 m foram avaliados em três níveis de adubação, após três e sete anos, e comparados com mata nativa e pastagem degradada. No nível de maior adubação, o pau-de-balsa apresentou estoque de carbono semelhante ao da mata nativa (65,38 Mg ha-1) e, após sete anos, aumentou o estoque de carbono em 18%, no solo, e em 42%, no sistema solo-biomassa.

Abstract: The objective of this work was to evaluate whether balsa wood plantation and its fertilization can improve soil carbon stocks. Total carbon stocks in the soil-biomass system, at 0.0-0.30 m soil depths, were evaluated under three fertilization strategies, after three and seven years, and compared with carbon stocks from native forest and degraded pasture. At the highest fertilization level, balsa wood showed a carbon stock similar to that of the native forest (65.38 Mg ha-1) and, after seven years, it increased carbon stock by 18% in the soil, and by 42% in the soil-biomass system.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar, em condição de chuva natural, a perda de solo e água em sistemas de produção com integração lavoura-floresta ou com sucessão soja-milho. O experimento foi realizado em Latossolo Vermelho-Amarelo com textura muito argilosa, em uma região de transição Cerrado/Amazônia. Os seguintes usos e coberturas do solo foram avaliados: sistema integração lavoura-floresta; lavoura com sucessão soja-milho+braquiária; e solo descoberto. As lavouras foram cultivadas em sistema plantio direto em sucessão soja-milho+braquiária, todos os anos, independentemente do sistema de produção. A perda de solo por erosão hídrica, nos três anos avaliados, foi de 0,215 Mg ha-1 por ano, no sistema integração lavoura-floresta, e de 0,753 Mg ha-1 por ano na lavoura com sucessão soja-milho. Estes valores situaram-se abaixo do limite de tolerância, que é de 11,1 Mg ha-1 por ano, e os menores valores observados com a integração lavoura-floresta apontam para o elevado potencial conservacionista desse sistema.

Abstract The objective of this work was to evaluate, under conditions of natural rainfall, the soil and water losses in crop-forest integration systems or in soybean-corn succession. The experiment was carried out in a clayey Latossolo Vermelho-Amarelo (Oxisol), in a Cerrado/Amazon transition region. The following land use and soil covers were evaluated: crop-forest integration system; soybean-corn+brachiaria succession system; and bare soil. Crops were cultivated under no-tillage in soybean-corn+brachiaria sucession, every year, regardless of the production system. In the three years of evaluation, soil losses by hydraulic erosion were of 0.215 Mg ha-1 per year, in the crop-forest integration system, and of 0.753 Mg ha-1 per year, in the soybean-corn succession system. These values were below the tolerance limit, which is of 11.1 Mg ha-1 per year, and the lowest values for crop-forest integration point towards the great conservation potential of this production system.

ABSTRACT Water erosion is one of the main factors driving soil degradation, which has large economic and environmental impacts. Agricultural production systems that are able to provide soil and water conservation are of crucial importance in achieving more sustainable use of natural resources, such as soil and water. The aim of this study was to evaluate soil and water losses in different integrated production systems under natural rainfall. Experimental plots under six different land use and cover systems were established in an experimental field of Embrapa Agrossilvipastoril in Sinop, state of Mato Grosso, Brazil, in a Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (Udox) with clayey texture. The treatments consisted of perennial pasture (PAS), crop-forest integration (CFI), eucalyptus plantation (EUC), soybean and corn crop succession (CRP), no ground cover (NGC), and forest (FRS). Soil losses in the treatments studied were below the soil loss limits (11.1 Mg ha-1 yr-1), with the exception of the plot under bare soil (NGC), which exhibited soil losses 30 % over the tolerance limit. Water losses on NGC, EUC, CRP, PAS, CFI and FRS were 33.8, 2.9, 2.4, 1.7, 2.4, and 0.5 % of the total rainfall during the period of study, respectively.

Leguminosas utilizadas como adubos verdes são consideradas uma fonte importante de nutrientes para a cultura do cafeeiro, especialmente em solos com baixa disponibilidade de nutrientes. Experimentos de campo foram realizados com o objetivo de avaliar as taxas de decomposição e liberação de nutrientes de leguminosas empregadas como adubos verdes em cafezais sob sistemas agroflorestais na Zona da Mata de Minas Gerais. Os teores iniciais de N e P nos materiais vegetais variaram de 25,7 a 37,0 e de 2,4 a 3,0 g kg-1, respectivamente. As relações lignina/N, lignina/polifenol e (lignina+polifenol)/N apresentaram baixos valores para todas as espécies estudadas. As maiores perdas de matéria seca ocorreram nos primeiros 15 dias de avaliação, quando 25 % do material foi decomposto. Entre 15 e 30 dias de avaliação, houve redução da taxa de decomposição em ambas as propriedades. Na propriedade de Pedra Dourada (PD), a constante de decomposição k aumentou na sequência C. mucunoides < S. aterrimum < S. guianensis < A. pintoi. Já em Araponga (ARA), não houve diferença nas taxas de decomposição das leguminosas estudadas. As taxas de liberação de N variaram entre 0,0036 e 0,0096 d-1. Cerca de 32 % do total de N no material vegetal foi liberado nos primeiros 15 dias. Até os 360 dias, foram liberados pelos adubos verdes, em média, 77,5 % do N em Araponga e 88,5 % em Pedra Dourada. O P apresentou a maior velocidade de liberação, variando de 0,0165 a 0,0394 d-1. As taxas de decomposição e liberação de nutrientes não se correlacionaram com as composições química e bioquímica iniciais, porém as diferenças climáticas entre as duas áreas modificaram as constantes de decomposição dos resíduos das leguminosas.

Leguminous plants used as green manure are an important nutrient source for coffee plantations, especially for soils with low nutrient levels. Field experiments were conducted in the Zona da Mata of Minas Gerais State, Brazil to evaluate the decomposition and nutrient release rates of four leguminous species used as green manures (Arachis pintoi, Calopogonium mucunoides, Stizolobium aterrimum and Stylosanthes guianensis) in a coffee agroforestry system under two different climate conditions. The initial N contents in plant residues varied from 25.7 to 37.0 g kg-1 and P from 2.4 to 3.0 g kg-1. The lignin/N, lignin/polyphenol and (lignin+polyphenol)/N ratios were low in all residues studied. Mass loss rates were highest in the first 15 days, when 25 % of the residues were decomposed. From 15 to 30 days, the decomposition rate decreased on both farms. On the farm in Pedra Dourada (PD), the decomposition constant k increased in the order C. mucunoides < S. aterrimum < S. guianensis < A. pintoi. On the farm in Araponga (ARA), there was no difference in the decomposition rate among leguminous plants. The N release rates varied from 0.0036 to 0.0096 d-1. Around 32 % of the total N content in the plant material was released in the first 15 days. In ARA, the N concentration in the S. aterrimum residues was always significantly higher than in the other residues. At the end of 360 days, the N released was 78 % in ARA and 89 % in PD of the initial content. Phosphorus was the most rapidly released nutrient (k values from 0.0165 to 0.0394 d-1). Residue decomposition and nutrient release did not correlate with initial residue chemistry and biochemistry, but differences in climatic conditions between the two study sites modified the decomposition rate constants.

O uso de adubos verdes pode contribuir para a redução da erosão do solo, o aumento da sua matéria orgânica e a disponibilidade de N para o café produzido na Zona da Mata de Minas Gerais. Objetivou-se avaliar o potencial de produção de biomassa, acúmulo de nutrientes e mineralização de N de quatro leguminosas (Arachis pintoi, Calopogonium mucunoides, Stylozanthes guyanensis e Stizolobium aterrimum) cultivadas nas entrelinhas de café sob diferentes condições edafoclimáticas. A produção de biomassa de C. mucunoides foi influenciada pelo sombreamento do café. Houve tendência de maior mineralização de N para C. mucunoides, comparado com as outras leguminosas, em razão das menores concentrações de polifenóis e da relação polifenol/N. Por ocasião do primeiro corte, A. pintoi apresentou baixa produção de biomassa e fixação de N. A longo prazo, o teor de celulose foi o principal fator controlador da mineralização de N. As características bioquímicas, o acúmulo de nutrientes e a produção de biomassa foram altamente influenciados pela altitude e orientação das áreas de estudo em relação ao sol.

The use of green manure may contribute to reduce soil erosion and increase the soil organic matter content and N availability in coffee plantations in the Zona da Mata, State of Minas Gerais, in Southeastern Brazil. The potential of four legumes (A. pintoi, C. mucunoides, S. aterrimum and S. guianensis) to produce above-ground biomass, accumulate nutrients and mineralize N was studied in two coffee plantations of subsistence farmers under different climate conditions. The biomass production of C. mucunoides was influenced by the shade of the coffee plantation. C. mucunoides tended to mineralize more N than the other legumes due to the low polyphenol content and polyphenol/N ratio. In the first year, the crop establishment of A. pintoi in the area took longer than of the other legumes, resulting in lower biomass production and N2 fixation. In the long term, cellulose was the main factor controlling N mineralization. The biochemical characteristics, nutrient accumulation and biomass production of the legumes were greatly influenced by the altitude and position of the area relative to the sun.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da adubação orgânica e mineral sobre a estabilidade de agregados e a distribuição de C, N e P, em classes de agregados de um Argissolo Vermelho-Amarelo. Os tratamentos consistiram de 0 e 40 m³ ha-1 por ano de adubação orgânica e de 0, 250 e 500 kg ha-1 de adubação mineral N-P-K da fórmula 4-14-8. Uma área sob floresta atlântica foi utilizada como referência. Amostras foram coletadas nas camadas de 0-10 e 10-20 cm. Houve predomínio da classe de agregados entre 4 e 2 mm, que correspondeu a 39,7% do total de agregados separados por via seca no tratamento com composto orgânico. Os teores de C orgânico total para adubação orgânica foram 17,5 e 36,7% maiores para as classes 4-2 e 0,105-0,25 mm. A adubação orgânica contribuiu para teores de N e P totais de 43 e 38,7% (0-10 cm) e 35,4 e 36,8% (10-20 cm), maiores que os dos tratamentos sem adubo orgânico. A relação carbono/nitrogênio se manteve constante entre as classes de agregados de um mesmo tratamento, enquanto a de carbono/fósforo reduziu com o uso de adubo orgânico ou mineral, em relação à mata nativa. Os índices de estabilidade de agregados se correlacionaram positivamente aos teores de carbono orgânico total da classe 4-2 mm.

The aim of this work was to evaluate the effect of mineral and organic fertilization on the soil-water aggregate stability and on the distribution of C, N and P in different classes of aggregates in an Acrisol. The treatments were 0 and 40 m³ ha-1 per year of organic fertilizer and 0, 250 and 500 kg ha-1 of mineral fertilizer N-P-K of the formula 4-14-8. An area under Atlantic forest was used as reference. Soil samples were collected at 0-10 and 10-20 cm depths. The distribution of aggregates showed the highest values from 4 to 2 mm. In the organic fertilizer treatment, the aggregates 4-2 mm corresponded to 39.7% of the total on the soil. For the aggregates 4-2 and 0.105-0.25 mm, the total organic carbon contents were 17.5 and 36.7% higher in the organic fertilizer treatments. The organic fertilization contributed to values of N and P of 43 and 38.7% (0-10 cm) and 35.4 and 36.8% (10-20 cm), which were higher than the treatments without organic fertilizer. The carbon/nitrogen ratio did not vary among the aggregate classes in the same treatment. However, the carbon/phosphorus ratio was reduced with the use of organic and mineral fertilizer. The indexes of aggregates stability were positively correlated with the content of total organic carbon in the 4-2 mm.

Os sistemas de manejo do solo modificam a dinâmica do fósforo alterando o conteúdo das diferentes formas de P. Objetivou-se avaliar o efeito de sistemas de cultivo em longo prazo (16 anos de plantio) sobre as diferentes formas de P no solo. Os tratamentos constaram de combinações entre dois sistemas de cultivo: milho exclusivo (M) e milho consorciado com feijão (MF), com duas doses (0 e 40 m³ ha-1 ano-1) de adubo orgânico (AO), e três doses (0, 250 e 500 kg ha-1) de N-P-K, 4-14-8 (AM). Solo sob um fragmento de Floresta Atlântica foi utilizado como referência de um estado em equilíbrio. Os valores de P orgânico total (Pot) variaram de 184,2 a 280,2 e de 147,9 a 282,9 mg kg-1, em amostras de solo das camadas de 0-10 e 10-20 cm, respectivamente, sendo os maiores valores observados para combinação 500 kg ha-1 + adubação orgânica, correspondendo, em média, a 26,4 % do P total no solo. Houve tendência da relação C/Pot manter-se constante, entre os tratamentos, constatando-se aumento dos valores de Pot com o aumento do teor de carbono orgânico total no solo. O adubo mineral promoveu incremento do P na biomassa microbiana (Pbm) apenas no sistema de milho exclusivo. Em média, o aumento do Pbm foi de 262 e 164 % para o sistema que recebeu o composto orgânico no sistema de milho exclusivo e consorciado com feijão, respectivamente. Em média, a fração de P orgânico solúvel em meio ácido correspondeu a 90 % do Pot predominando sobre a fração solúvel em base. Nos tratamentos com 500 kg ha-1 de 4-14-8 e 500 kg ha-1 + composto orgânico, no sistema de consórcio, foram obtidos aumentos nos valores de P total lábil de 53 e 157 %, respectivamente, comparados aos da testemunha. O P orgânico lábil (Pol) correspondeu, em média, a 3,7 % do Pot para os sistemas de cultivo, já para a Floresta Atlântica, esta relação foi de 10,7 %, nas duas profundidades. Os aumentos nos teores das formas mais lábeis de P, proporcionados pela adubação orgânica, evidenciam a importância deste sistema de manejo no favorecimento da ciclagem de P.

Soil management systems affect the P dynamics in content and forms. The aim of this work was to measure the effect of several cultivations systems in the long term (16 years) on the different soil P forms. The treatments consisted of combinations of the two cultivation systems: sole corn (C) and corn-bean intercrop (CB), with two levels (0 and 1) of organic fertilizer (OF), at rates of 0 and 40 m³ ha-1 year-1 and three levels (0, 1, 2) of mineral fertilizer (MF) N-P-K, in the doses 0, 250 and 500 kg ha-1 of the formula 4-14-8. An area under Atlantic Forest was used as reference of a balanced state. The values of total organic P (Pto) changed from 184.2 to 280.2 and from 184.4 to 282.9 mg kg-1 in 0-10 and 10-20 cm deep soil, respectively. The highest values were observed for 500 kg ha-1 of mineral fertilizer + organic fertilizer, corresponding on average to 26.4 % P in the soil. The C/Pto ratio of the treatments tended to be constant. An increase of the Pto values with the increase of the soil organic carbon content was observed. The mineral fertilizer promoted P increment in the microbial biomass (Pmb) in the sole corn crop system. The increase of Pmb was 262 and 164 % of the system that received the organic compost in the sole corn crop and corn-bean intercrop, respectively. On average, the fraction of organic soluble P corresponded to 90 % Pto, prevailing over the basic soluble fraction. The 500 kg ha-1 of mineral fertilizer and 500 kg ha-1 of mineral fertilizer + organic fertilizer treatments in the intercrop system caused increases in the total labile P (Plt) values of 53 and 157 %, respectively, compared to the reference. The labile organic P fraction (Plo) corresponded to 3.7 % of Pto for the cultivation systems; for the Atlantic Forest soil this relationship was 10.7 % at both depths. The increments in the contents of most labile P forms, owing to the organic manure, demonstrate the importance of this management system for an improvement of the P cycle.