Acúmulo de carbono e nitrogênio no solo em sistemas de cultura em plantio direto

Abstract

Resumo: O sequestro de carbono da atmosfera está associado também ao manejo da matéria orgânica do solo, a qual possui o carbono como principal constituinte. Um dos principais desafios da produção agrícola sustentável é melhorar os sistemas de culturas manejados em plantio direto para maximizar a produção primária líquida e promover sequestro de carbono no solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de sistemas de culturas em acumular carbono e nitrogênio no solo até 3 m de profundidade. O estudo foi realizado a partir de um experimento de longa duração (34 anos), composto por sete sistemas de culturas sob plantio direto, em um Latossolo Vermelho do subtrópico brasileiro (Ponta Grossa PR). A sucessão [i] trigo (Triticum aestivum L.) - soja (Glycine max L. Merr.) foi a referência, melhorada com a inclusão de plantas de cobertura e milho nos sistemas [ii] aveia preta (Avena strigosa) - milho (Zea mays) - trigo - soja, [iii] ervilhaca (Vicia sativa L.) - milho - trigo – soja e [iv] ervilhaca – milho - aveia preta – soja –trigo – soja; ou modificada com a inclusão de forrageiras de inverno para feno nos sistemas [v] azevém (Lolium multiflorum Lam.) - milho – azevém - soja, [iv] alfafa (Medicago sativa L.) por 2,5 anos - milho, ou pelo [iv] sistema "aberto" com trigo, soja, aveia, milho. O sistema trianual Er-Mi-Av-So-Tr So apresentou maior estoque de C em relação ao Tr-So até as profundidades de 30 cm (78,9 Mg C ha-1) e 100 cm (163,3 Mg C ha-1) e maiores estoques de N até 300 cm (14,04 Mg N ha-1) em relação a sucessão. Os sistemas de culturas com forrageiras para corte, Az-Mi-Az-So (226,2 Mg C ha-1) e Alf-Mi (231,9 Mg C ha-1), apresentaram aumento de carbono no solo para a camada de 0-200 cm, quando comparados ao sistema de sucessão trigo-soja (215,1 Mg C ha-1), e até mesmo em relação aos sistemas com plantas de cobertura de inverno e milho no verão (Av-Mi-Tr-So: 222,7 Mg C ha-1; Er-Mi-Tr-So: 214,2 Mg C ha-1; e Er-Mi-Av-So-Tr-So: 221,0 Mg C ha-1). O sistema Alf-Mi apresentou eficiência em estocar N (14,59 Mg N ha-1) até 300 cm de profundidade em relação ao Tr-So e aos demais sistemas, exceto Er-Mi-Tr-So (14,05 Mg N ha-1) e Er-Mi-Av-So-Tr-So (14,04 Mg N ha-1). Esses resultados proporcionam uma compreensão aprofundada da dinâmica do carbono no solo em função dos diferentes sistemas de cultivo implementados e em profundidade além de 1 metro

Abstract: Carbon sequestration from the atmosphere is also associated with soil organic matter management, as carbon is its main constituent. One of the major challenges of sustainable agricultural production is to improve cropping systems under no-till management to maximize net primary production and promote carbon sequestration soil. This study aimed to evaluate the capacity of different cropping systems to accumulate carbon and nitrogen in the soil up to a depth of 3 meters. The research was conducted within a long-term experiment (34 years) consisting of seven no-till cropping systems on a Brazilian subtropical Ferralsols (Ponta Grossa, PR). The [i] wheat (Triticum aestivum L.) - soybean (Glycine max L. Merr.) succession was used as a reference and improved with the inclusion of cover crops and maize in the systems: [ii] black oat (Avena strigosa) - maize (Zea mays) - wheat - soybean, [iii] hairy vetch (Vicia sativa L.) - maize - wheat - soybean, and [iv] hairy vetch - maize - black oat - soybean - wheat - soybean. Additionally, modifications included the integration of winter forages for hay in the systems: [v] ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) - maize - ryegrass - soybean, [vi] alfalfa (Medicago sativa L.) for 2.5 years followed by maize, and [vii] an "open" system with wheat, soybean, oat, and maize. The triennial system Er-Mi-Av-So-Tr-So showed higher carbon stocks compared to the Tr-So system at depths of 30 cm (78.9 Mg C ha?¹) and 100 cm (163.3 Mg C ha?¹), as well as higher nitrogen stocks up to 300 cm (14.04 Mg N ha?¹). Cropping systems with forage species for cutting, Az-Mi-Az-So (226.2 Mg C ha?¹) and Alf-Mi (231.9 Mg C ha?¹), exhibited increased soil carbon storage in the 0-200 cm layer compared to the wheat-soybean succession system (215.1 Mg C ha?¹) and even in relation to systems incorporating winter cover crops and summer maize (Av-Mi-Tr-So: 222.7 Mg C ha?¹; Er-Mi-Tr-So: 214.2 Mg C ha?¹; and Er-Mi-Av-So-Tr-So: 221.0 Mg C ha?¹). The Alf-Mi system demonstrated the highest nitrogen storage efficiency (14.59 Mg N ha?¹) up to 300 cm depth compared to Tr-So and other systems, except for Er-Mi-Tr-So (14.05 Mg N ha?¹) and Er-Mi-Av-So-Tr-So (14.04 Mg N ha?¹). These findings provide an in-depth understanding of soil carbon dynamics in response to different cropping systems and at depths beyond 1 meter