ABSTRACT: The spatial variability of soil organic matter, plant water availability, and soil nitrogen (N) availability are drivers of crop response to mineral N fertilizer. The complex interaction of these factors is responsible for within-field corn and wheat yield variability. The hairy vetch (HV) cover crop is an economic, environmentally friendly, and efficient N source capable of conciliating crop yield and soil health. Nevertheless, the HV effects to mitigate yield gap of management zone (MZ) have not yet been documented. This study evaluated the effects of HV and mineral N fertilization, in single or combined input, on alleviating crop yield gap. The study was carried out in two croplands southern Brazil. The experimental design was a complete randomized block in a split plot having MZ (high, medium, and low yield) and N fertilizer rates. Wheat and corn N uptake and grain yield had a quadratic adjustment with N fertilizer input, but there was a significant MZ effect, where low yield zone (LYZ) was less responsive. Consequently, mineral N fertilization as a single input to mitigate the yield gap in this MZ was not efficient. On the other hand, HV increased corn N uptake and grain yield mainly in LYZ compared to MYZ and HYZ. HV fully mitigated the yield gap between MYZ and HYZ. The combined use of HV and mineral N fertilization rate adjusted according to N legume credit and MZ was an efficient strategy to boost yield, favoring soil health and environmental protection.

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.

ABSTRACT Improvement of soil chemical properties in dystrophic Oxisols managed under long-term no-tillage system (NTS) with surface broadcast lime has been, frequently, restricted to a shallow topsoil layer. As a consequence, a sharply-defined chemical quality gradient is created, with deterioration from the surface towards deeper layers in Oxisols in southern Brazil. The aim of this study was to assess the temporal effects of gypsum, applied alone or in combination with lime, on Ca2+ content and Al3+ saturation in the rooting zone (RZ) (0.00-0.40 m). Four experiments were conducted from 2009 to 2014 in Typic Hapludox soils with distinct chemical qualities in the RZ managed under a long-term NTS (over 20 years) in Rio Grande do Sul (subtropical region). A randomized block experimental design with three replications was used. Experiments I and II were implemented in 2009, with treatments consisting of gypsum rates ranging from 0.0 to 6.5 Mg ha-1. The other two experiments were implemented in 2011. In experiment III, a split-plot design was used, with plots received gypsum rates ranging from 0.0 to 5.0 Mg ha-1, and the subplots received two lime rates (0.0 and 2.0 Mg ha-1). A split-plot design was also used in experiment IV, with plots receiving gypsum rates ranging from 0.0 to 6.0 Mg ha-1, and subplots receiving four lime rates, ranging from 0.0 to 4.8 Mg ha-1. Soil samples were stratified in layers at depth from 0.00 to 0.60 m and taken during the period of the experiment. The use of gypsum increased the Ca2+ and SO42−-S contents, proportional to the rate applied, and lowered Al3+ saturation throughout the soil profile evaluated. However, an increase in base saturation of the subsoil (0.25-0.60 m layer) was only observed at high rates of gypsum (>5.0 Mg ha-1) in the medium-term and through accumulation of a high rainfall volume. A faster and more pronounced effect of subsoil improvement was observed when the chemical quality of the topsoil layer was already high and when gypsum and lime were applied in combination. Greater improvement in subsoil chemical quality induced by gypsum, alone or in combination with lime, was found in a period exceeding 30 months (Experiments III and IV), remaining for up to 54 months (Experiments I and II). The combination of gypsum with lime was an effective strategy to increase vertical movement of bases in the RZ, mitigating the gradient of chemical quality in dystrophic Oxisol, avoiding discontinuity in the NTS.

ABSTRACT Modern maize, wheat, and soybean cultivars are usually characterized by a short cycle, high shoot-root ratio, and high responsiveness to nutrient input. Continuous no-tillage management (NTS) frequently leads to a steep gradient in soil chemical quality with depth, thus decreasing yield under conditions of acid subsoil and water stress. This study aimed to evaluate the effect of gypsum, applied separately or in combination with lime, on the yield of cultivars used in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The study consisted of four experiments conducted on a typic Hapludox under NTS. The experiment was arranged in a randomized block design with three replications. Experiments I and II were carried out on soils with a satisfactory chemical soil quality and tested treatments of gypsum applications ranging from 0.0 to 6.5 Mg ha-1. The other experiments were carried out on acid soil (experiment III) and a soil with an abrupt drop in chemical quality (experiment IV). Experiment III was arranged in a split plot design, where plots corresponded to gypsum rates between 0.0 and 5.0 Mg ha-1, and subplots to two lime rates (0.0 and 2.0 Mg ha-1). Experiment IV was conducted in a split plot design, with plots consisting of gypsum rates from 0.0 to 6.0 Mg ha-1 and subplots of lime rates from 0.0 to 4.8 Mg ha-1. Of a set of 17 harvests investigated during the experimental period, 82 % responded with yield increases to gypsum and lime inputs. The gypsum rate that induced the highest grain yield was high (4.7 Mg ha-1) and similarly, the maximum technical efficiency of lime was higher than the currently recommended. Furthermore, the combined application of lime and gypsum increased yield. There was a correlation between grain yield with the chemical quality of the soil layer 0.25-0.40 m in experiment I, 0.00-0.40 m in experiment II, and the 0.00-0.25 m in experiment IV. Only in experiment III, where the surface layer was acidic, the diagnostic layer usually sampled (0.00-0.10 m) was correlated with grain yield. Therefore, the use of the 0.00-0.25 m soil layer with critical base saturation values of 65 % and maximum Al saturation of 5 % could improve the current recommendations for soil correction. To exploit the yield potential of modern grain cultivars on dystrophic Oxisol, the formation of a thicker layer with high chemical quality is an efficient strategy.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar as relações da condutividade elétrica aparente (CEa), determinada por sensoriamento em tempo real, com os atributos do solo e com a produção vegetal, além de espacializar de forma indireta e em alta resolução os componentes da acidez de um Latossolo Vermelho distrófico no Sul do Brasil. O sensoriamento do solo foi realizado em duas áreas agrícolas, com o sensor Veris 3100. O solo foi amostrado à profundidade de 0,00-0,15 m, com trado calador. Avaliou-se o índice de vigor do milho (IV) com um sensor óptico, e a produtividade com sensores de produtividade e umidade. A associação dos atributos da acidez do solo com a produtividade do milho e com a CEa foi determinada por meio de análises de correlação e de componentes principais. A CEa relacionou-se ao IV e à produtividade de milho. Além disso, na área com qualidade química inferior, a CEa apresentou relação positiva com os conteúdos de Ca2+, Mg2+, com pH em água, saturação e soma de bases, e com a capacidade de troca catiônica; e negativa com os valores de Al3+, saturação por alumínio e de H+Al3+. Na área com melhor qualidade química, a CEa apresentou relação com Ca2+, Mg2+, matéria orgânica do solo e teor de argila.

Abstract The objective of this work was to evaluate the relationships between the apparent electric conductivity (ECa), measured by on-the-go sensing, with soil attributes and plant production, besides indirectly mapping with high resolution, the main acidity attributes of an Oxisol in South Brazil. Soil sensing was performed in two crop fields using the Veris 3100 sensor. Soil was sampled at the 0.00-0.15-m soil depth using a hand auger. The corn vigor index (VI) was measured with an optical sensor, and yield was determined using grain yield and moisture sensors. The association of soil acidity attributes with corn yield and ECa was determined with correlation and principal component analyses. ECa was associated with the VI and corn yield. Moreover, in the area with low chemical quality, ECa had a positive relationship with Ca2+ and Mg2+ contents, pH in water, base saturation, sum of bases, and cation exchange capacity; and a negative relationship with Al3+, aluminum saturation, and H+Al3+ values. In the area with better chemical quality, ECa was related to Ca2+ and Mg2+ contents, soil organic matter, and clay content.

RESUMO: Em decorrência da instabilidade da produtividade das principais culturas associada ao déficit hídrico, tem se tornado cada vez mais frequente a necessidade do uso de tecnologias como a irrigação e a agricultura de precisão (AP). O presente trabalho objetivou avaliar a variabilidade espacial da produtividade de grãos de milho e sua correlação com variáveis explicativas de planta em área irrigada. O estudo foi conduzido nas safras agrícolas 2010/2011 e 2011/2012, em área de 35ha, manejada em sistema plantio direto e irrigação por pivô central. Os componentes de produtividade e a produtividade de grãos foram avaliados seguindo uma malha amostral de 100x100m. A produtividade de grãos e a maior parte dos componentes de produtividade apresentaram baixa dispersão dos dados, condicionando a normalidade dos dados. A produtividade de grãos, mesmo com a irrigação, apresentou elevada variabilidade espacial. Na análise de trilha, verificaram-se altos coeficientes de determinação dos componentes de produtividade com a produtividade de grãos.

ABSTRACT: Due to yield instability of main crops associated to drought, the use of technologies such irrigation and precision agriculture (PA) have been recently adopted in large scale. This study had the objective to assess the spatial variability of corn yield and its correlation with explanatory plant variables in an irrigated field. The study was carried out during the growing seasons 2010/2011 and 2011/2012, in an area of 35ha managed under no-till and center-pivot irrigation. Corn yield and yield components were evaluated following a sampling grid of 100x100m. Grain yield and most yield components showed low dispersion data, resulting in data normality. Even under irrigation, corn yield showed high spatial variability. In path analysis, it was found high determination coefficients of corn yield with yield components.

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.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a acurácia na caracterização da variabilidade espacial de fósforo e potássio disponíveis no solo, pelo uso de diferentes dimensões de malhas amostrais, bem como a similaridade dos mapas temáticos gerados. O estudo foi conduzido em área de Latossolo Vermelho de 41,96 ha, em Boa Vista das Missões, RS. A amostragem de solo foi realizada na camada de 0,00-0,10 m, tendo-se utilizado sete dimensões de malha amostral: 50x50, 75x75, 100x100, 125x125, 150x150, 175x175 e 200x200 m. Os dados de P e K foram submetidos às análises de estatística descritiva e de geoestatística, e a similaridade dos mapas temáticos gerados foi analisada pelo coeficiente de desvio relativo e pela matriz de correlação de Pearson. A redução da dimensão da malha amostral aumenta a acurácia na caracterização da variabilidade espacial de P e K e, consequentemente, a qualidade das informações geradas por meio dos mapas temáticos. Malhas amostrais ≤100x100 m são recomendadas para planos de amostragem de solo adotados nas áreas de agricultura de precisão no Estado do Rio Grande do Sul.

The objective of this work was to evaluate the accuracy in the characterization of the spatial variability of soil phosphorus and potassium, using different sampling grid sizes, as well as the similarity of the thematic maps generated. The study was carried out in a 41.96 ha Oxisol area in the municipality of Boa Vista das Missões, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Soil sampling was done at the 0.00-0.10 m layer, using seven sampling grid sizes: 50x50, 75x75, 100x100, 125x125, 150x150, 175x175, and 200x200 m. P and K data were subjected to descriptive statistics and geostatistical analyses, and the similarity of the thematic maps generated was analyzed by the coefficient of relative deviation and Pearson's correlation matrix. The reduction in the size of the sampling grid increases the accuracy in the characterization of the spatial variability of P and K and, consequently, the information generated by the thematic maps. Sampling grid sizes ≤100x100 m are recommended for soil sampling plans adopted in precision agriculture areas in the state of Rio Grande do Sul, Brazil.

Frequentemente, a compactação limita a produtividade das culturas anuais em solos mecanizados, sendo a sua distribuição na lavoura regionalizada. Em área manejada sob sistema plantio direto (SPD) por longo prazo, foi investigada a variabilidade espacial da resistência à penetração (RP), a eficiência de escarificadores mecânicos e o seu efeito na produtividade da soja. O solo foi Latossolo Vermelho argiloso localizado no planalto do RS. O clima é subtropical Cfa com precipitação pluvial anual de 1.750 mm e temperatura média anual de 18,7 ºC. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com quatro tratamentos e duas repetições. Os tratamentos foram implantados em faixas paralelas de 100 × 20 m. Os tratamentos investigados foram: escarificador sítio-específico com profundidade de atuação variada em razão da RP (ESEV); escarificador convencional (EC) com profundidade fixa; escarificador sítio-específico com profundidade fixa (ESEF); e testemunha - sem escarificação (SE). Para avaliar a RP, utilizou-se um penetrômetro digital com leituras georrefenciadas em malha de 50 × 50 m realizadas manualmente em duas épocas. A produtividade da soja foi obtida por meio de uma colhedora equipada com sensor de produtividade e antena receptora de sinal de GPS. A RP apresentou valores médios de 1,4 e 2,1 MPa, para leituras realizadas após o manejo da cultura de cobertura e após a colheita, respectivamente. A RP determinada após o manejo da cultura de cobertura e a produtividade da soja apresentaram baixa correlação (r² = -0,297; p<0,05). Os valores de RP de 3,0 e 5,0 MPa resultaram em decréscimos de aproximadamente 10 e 38 % na produtividade da soja, respectivamente. A escarificação mecânica, independentemente do equipamento utilizado, não incrementou a produtividade da soja em relação à testemunha. Esse resultado foi atribuído à RP da área a ser classificada, quando da instalação dos tratamentos, como baixa/moderada, à ocorrência de frequente precipitação pluvial e às favoráveis condições físico-hídricas proporcionadas pelo SPD de longa duração.

Frequently, soil compaction limits the yield of grain crops in mechanized lands, and its spatial distribution in the cropland is usually regionalized. In an area managed under long-term no-tillage, we investigated the relationship between soil penetration resistance (PR) and soybean yield, the effectiveness of types of chisel plows, and their effect on soybean yield. The soil from the plateau region of the state of Rio Grande do Sul, Brazil, was classified as a clayey Oxisol. The climate is subtropical (Cfa - Köppen classification), with annual rainfall of 1,750 mm and mean annual temperature of 18.7 ºC. A completely randomized block experimental design was used with four treatments and two replications. The treatments, arranged in parallel strips of 100 × 20 m, were: a) site-specific chisel plow with variable depth according to soil penetration resistance (PR) (ESEV); b) conventional chisel plow (EC) with fixed depth; c) site-specific chisel plow with fixed depth (ESEF); d) control - without chisel plowing (SE). To evaluate PR, a digital penetrometer with georeferenced readings with a 50 × 50 m grid was used, with two evaluation periods. Soybean grain yield was obtained through a combine equipped with a yield sensor and GPS satellite receiver. A mean value of 1.4 MPa was observed for RP after cover crop management practices and a mean value of 2.1 after harvest. The RP reading after cover crop management and soybean grain yield exhibited poor correlation (r² = -0.297; p<0.05). The PR values of 3.0 and 5.0 MPa resulted in decreases of approximately 10 and 38 % of soybean grain yields, respectively. Chisel plowing, regardless of the piece type of equipment used, did not increase soybean yield compared to the control without soil tillage. This result was attributed to the frequent rainfall and good physical and hydraulic conditions of long-term no-till.

O sucesso do sistema plantio direto (SPD) está alicerçado na rotação de culturas, que proporciona elevada adição de diferentes tipos de resíduos culturais ao solo. Entretanto, cada resíduo cultural tem uma cinética específica de decomposição, o que é determinante na mineralização e imobilização líquida de nitrogênio (N) no solo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a taxa de decomposição e a liberação de N de plantas de cobertura de inverno, quando diferentes quantidades de fitomassa da parte aérea foram aportadas à superfície do solo. O experimento foi conduzido em Argissolo arênico na área do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), com delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições, durante as safras de 2003/04 e 2004/05. Avaliou-se a decomposição e liberação de nitrogênio (N) dos resíduos de aveia preta, nabo forrageiro e ervilhaca através de bolsas de decomposição contendo quantidades equivalentes a 3, 6 e 9 Mg ha-1 de matéria seca e dispostos em parcelas com 80 m², contendo os mesmos níveis de resíduos das bolsas. As coletas das bolsas foram realizadas aos 7, 14, 28, 42, 63, 84, 113 e 141 dias após o manejo das plantas de cobertura. As quantidades de resíduos aportadas não influenciaram as taxas de decomposição. Entretanto, os processos de mineralização e imobilização de N foram afetados pelo nível de aporte de resíduos e governados, principalmente, pela relação C/N. A maior taxa de decomposição dos resíduos e a maior liberação de N seguiram a ordem: ervilhaca, nabo forrageiro e aveia preta. A relação C/N dos resíduos influenciou a magnitude dos compartimentos lábil e recalcitrante da fitomassa das plantas de cobertura.

The no-tillage system success relies on higher addition of different types of crop residues to the soil, each one with specific decomposition kinetics which drives the net mineralization and immobilization of the nitrogen (N) in the soil. This manuscript had as objective to evaluate the decomposition rate and N released from winter cover crops residues under different above ground biomass input to the soil. The experiment was carried out in the experimental area of the Soil Department at Federal University of Santa Maria, in random complete block design, with three replications, during 2003/04 and 2004/05. The decomposition and the N released from black oat, oil radish and hairy vetch residues were investigated using mesh bags of decomposition containing fitomass equivalent to 3, 6 and 9 Mg of dry matter ha-1 placed in plots with 80 m² with the same level of crop residues used in the mesh bags. They were collected at 7, 14, 28, 42, 63, 84, 113 and 141 days after cover crops management. The amount of residues input did not influence the decomposition rate. However, the N mineralization and immobilization processes were affected by the level of residues input and they were driven by C/N ratio. The larger decomposition residues rate and higher N release followed the order: vetch, radish oil and black oat. The C/N ratio drives the size of labil and recalcitrant compartiments of cover crops fitomass.

Visando selecionar práticas de manejo que incrementem a eficiência do uso de nitrogênio (EUN) em agroecossistemas, faz-se necessário avaliar vários índices agronômicos de eficiência da fertilização. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EUN no milho, sob sistema plantio direto na região Sudeste do Paraguai. Neste trabalho, investigou-se a fertilização integral na semeadura do milho com doses variando de 0 até 180 kg de N, durante duas safras (2010 e 2011). O delineamento foi de blocos ao acaso, com três repetições. Com os dados de produtividade de grãos e matéria seca e o N absorvido, realizaram-se os cálculos dos seguintes índices: eficiência agronômica do uso de N (EAN), eficiência aparente da recuperação de N (ERN), eficiência fisiológica do N (EFN), produtividade parcial do fator (PPF) e balanço parcial do nutriente (BPN). As condições climáticas foram favoráveis ao desenvolvimento da cultura do milho na primeira safra e desfavoráveis na segunda. Os índices PPF e EAN, conforme esperado, apresentaram valores decrescentes em razão do incremento das doses de N. Na análise conjunta dos índices, observou-se, na primeira safra, que com a dose máxima (180 kg ha-1) obteve-se a maior produtividade e também alcançaram-se índices eficientes de EFN, ERN e EAN. Já na segunda, a dose de N mais eficiente (60 kg ha-1) foi três vezes menor do que a primeira, indicando forte influência das condições climáticas sobre a EUN. Com isso, dada a variabilidade temporal das condições climáticas do Sudeste do Paraguai, a fertilização nitrogenada antecipada no milho não seria recomendada por causa da variabilidade temporal da dose de N ótima, que visa alcançar elevada EAN.

In order to select soil management practices that increase the nitrogen-use efficiency (NUE) in agro-ecosystems, the different indices of agronomic fertilizer efficiency must be evaluated under varied weather conditions. This study assessed the NUE indices in no-till corn in southern Paraguay. Nitrogen fertilizer rates from 0 to 180 kg ha-1 were applied in a single application at corn sowing and the crop response investigated in two growing seasons (2010 and 2011). The experimental design was a randomized block with three replications. Based on the data of grain yield, dry matter, and N uptake, the following fertilizer indices were assessed: agronomic N-use efficiency (ANE), apparent N recovery efficiency (NRE), N physiological efficiency (NPE), partial factor productivity (PFP), and partial nutrient balance (PNB). The weather conditions varied largely during the experimental period; the rainfall distribution was favorable for crop growth in the first season and unfavorable in the second. The PFP and ANE indices, as expected, decreased with increasing N fertilizer rates. A general analysis of the N fertilizer indices in the first season showed that the maximum rate (180 kg ha-1) obtained the highest corn yield and also optimized the efficiency of NPE, NRE and ANE. In the second season, under water stress, the most efficient N fertilizer rate (60 kg ha-1) was three times lower than in the first season, indicating a strong influence of weather conditions on NUE. Considering that weather instability is typical for southern Paraguay, anticipated full N fertilization at corn sowing is not recommended due the temporal variability of the optimum N fertilizer rate needed to achieve high ANE.

Erosão ainda causa degradação do solo em todo o mundo e é uma das mais importantes fontes de poluição ambiental. Para atenuar esse problema, a mudança de manejo do solo é indicada, e o sistema plantio direto é a principal ferramenta utilizada. Com o objetivo de avaliar as alterações temporais das taxas de escoamento da água e das perdas de solo provocadas pela transição do preparo convencional do solo para o sistema plantio direto (SPD), um experimento de longa duração foi conduzido em um Argissolo Vermelho distrófico, na Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil. Os tratamentos testados foram: BS - solo descoberto; GL - campo nativo; WF - pousio invernal; M+VB - consórcio de milho e mucuna-preta; M+JB - consórcio de milho e feijão de porco; FR - nabo forrageiro como cultura de cobertura de inverno; e RG+CV - consórcio de culturas de cobertura de inverno, azevém e ervilhaca. Os resultados evidenciaram que o preparo do solo promoveu aumento da erosão e do escoamento da água; consequentemente, os efeitos desses permaneceram significativos pelo menos três anos após a adoção do SPD. Também apresentaram que o uso de culturas de cobertura de inverno ou de verão gerou estabilização mais rápida do solo, bem como menores perdas de solo e água do que o pousio invernal, nos primeiros anos após o preparo do solo. O SPD associado a plantas de cobertura do solo ocasionou a estabilização progressiva do solo; após três anos de sua implantação, a perda de solo foi semelhante e o escoamento de água foi menor, em comparação ao solo sob campo nativo. O uso de culturas de cobertura de inverno ou de verão reduziu a perda de solo, em 99,7 e 66,7 %, e do escoamento de água, em 96,8 e 71,8 %, em comparação ao solo descoberto e o pousio invernal, respectivamente.

Soil erosion is one of the chief causes of agricultural land degradation. Practices of conservation agriculture, such as no-tillage and cover crops, are the key strategies of soil erosion control. In a long-term experiment on a Typic Paleudalf, we evaluated the temporal changes of soil loss and water runoff rates promoted by the transition from conventional to no-tillage systems in the treatments: bare soil (BS); grassland (GL); winter fallow (WF); intercrop maize and velvet bean (M+VB); intercrop maize and jack bean (M+JB); forage radish as winter cover crop (FR); and winter cover crop consortium ryegrass - common vetch (RG+CV). Intensive soil tillage induced higher soil losses and water runoff rates; these effects persisted for up to three years after the adoption of no-tillage. The planting of cover crops resulted in a faster decrease of soil and water loss rates in the first years after conversion from conventional to no-tillage than to winter fallow. The association of no-tillage with cover crops promoted progressive soil stabilization; after three years, soil losses were similar and water runoff was lower than from grassland soil. In the treatments of cropping systems with cover crops, soil losses were reduced by 99.7 and 66.7 %, compared to bare soil and winter fallow, while the water losses were reduced by 96.8 and 71.8 % in relation to the same treatments, respectively.

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.

O objetivo deste trabalho foi investigar a mudança da relação do carbono (C) e cálcio (Ca) com a aplicação de doses de gesso e calcário na forma isolada ou combinada em plantio direto no Rio Grande do Sul (RS) e a relação dos tratamentos com a produtividade do milho. Dois experimentos foram realizados na principal região produtora de grãos do RS em Latossolo. O delineamento experimental em ambas as áreas foi de blocos ao acaso, com três repetições. No primeiro experimento avaliou-se combinações de gesso + calcário nas doses de 0,0 + 0,0; 2,6 + 2,0 e 5,0 + 2,0 Mg ha-1, respectivamente. O segundo constituiu-se de sete doses de gesso variando de 0 a 6,5 Mg ha-1. As fontes de Ca foram gesso e calcário que continham 205 g kg-1 e 300 g kg-1 de Ca, respectivamente. Em ambas as áreas o C foi investigado nas profundidades: 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,15; 0,15-0,25; 0,25-0,40 e 0,40-0,60 m transcorridos 6 meses após a aplicação superficial dos insumos. Os resultados foram submetidos à análise de variância (Anova), utilizando o software Sisvar 5.0 e as médias comparadas pelo teste de Tukey (p <0,05). A análise de regressão foi realizada utilizando JMP IN versão 7.0.1. A aplicação superficial de gesso e calcário incrementou o teor de Ca+2 no solo. O teor de Ca+2 foi relacionado com o C do solo para o gesso + calcário (p<0,0001) e gesso (p<0,0001). A porcentagem de Ca na CTCpH 7,0 também foi relacionado com o C para o gesso + calcário (p<0,0001) e gesso (p<0,0001). No tratamento 5,0 + 2,0 Mg ha-1 de gesso + calcário verificou-se aumento de C até a profundidade de 0-0,40 m em relação a testemunha. O maior incremento de C do solo foi observado, quando a saturação por Ca na CTCpH 7,0 foi de 56,1 e 64,3% para Exp. 1 e 2, respectivamente. No experimento 1, em relação a testemunha, a produtividade da cultura do milho foi 8,6 e 9,9% superior nos tratamentos 2,6 + 2,0 e 5,0 + 2,0 Mg ha-1 de gesso + calcário, respectivamente. No experimento 2, em relação a testemunha, a aplicação de 2,0; 3,0 e 5,0 Mg ha-1 de gesso alcançaram incrementos de 437; 599 e 670 kg ha-1 de grãos de milho, respectivamente. O incremento de rendimento de grãos de milho foi significativamente relacionado aos atributos químicos do solo (saturação por Ca na CTC pH7,0 e saturação por alumínio).

The objective of this experiment was to study the effects of different rates of single or combined lime and gypsum soilapplications on the changes in soil carbon (C) and calcium (Ca) and on maize yields under no-tillage in Rio Grande do Sul (RS). maizeTwo experiments were carried out in the main grain production area of Rio Grande do Sul (RS) under a Typic Hapludox. The experimental design in both areas was a randomized block design with three replications. The first experiment evaluated combinations of lime + gypsum at rates of 0.0 + 0.0; 2.6 + 2.0 and 5.0 + 2.0 Mg ha-1, respectively. The second experiment consisted of seven rates of gypsum ranging from 0 to 6.5 Mg ha-1.The gypsum and lime materials had 205 and 300 g kg-1 of Ca, respectively. The soil C was sampled at depths: 0-0.05; 0.05-0.10; 0.10-0.15; 0.15-0.25; 0.25-0.40 and 0.40-0.60 m 6 months after amendment application. The results were submitted to analysis of variance (ANOVA) using the SISVAR 5.0 software and treatment means were compared by the Tukey test (p<0.05). The regression analyses were performed using JMP IN version 7.0.1. In most depths, broadcast gypsum and lime under no-till increased soil Ca content. Soil Ca content showed a linear relationship with soil C under gypsum+lime (p<0.0001) and gypsum applications (p<0.0001). The Ca saturation in the CEC pH 7,0 also showed a relationship with soil C under gypsum+lime (p<0.0001) and gypsum applications (p<0.0001). The treatment with 5.0 + 2.0 Mg ha-1 gypsum + lime showed increases in soil C up to the 0.40 m-depth compared to the check plot. The highest increase in soil C was observed when Ca saturation in the CEC pH 7.0 was 56.1 and 64.3% for Exp 1 and 2, respectively. In experiment 1, the productivity of maize was 8.6 and 9.9% higher in treatments 2.6 + 2.0 and 2.0 + 5.0 Mg ha-1 gypsum + lime compared to the control, respectively. In experiment 2, the application of 2.0, 3.0 and 5.0 Mg ha-1 gypsum reached maize yield increments of 437, 599 and 670 kg ha-1 , respectively, compared to the control. The increase in maize grain yield was significantly related to soil chemical properties (saturation of calcium in CTCpH7,0 and aluminum saturation).