Rotação de culturas em latossolo subtropical em plantio direto : carbono orgânico e produtividade das culturas

Abstract

O impacto do manejo do solo na matéria orgânica e no sequestro de carbono (C) no solo é crucial no desenvolvimento de sistemas de produção agrícola com características de elevada produtividade. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de sequestro de C em um Latossolo subtropical em plantio direto com sistemas de rotação de culturas e o impacto destes na produtividade da soja, milho e cevada em comparação a sistemas de monocultura na região Centro-Sul do Paraná. O estudo foi baseado em experimento de longa duração (20 anos) com sistemas de monocultura de soja ou milho no verão com cevada no inverno, e de rotação de soja e milho no verão, e de cevada com trigo, aveia branca, canola ou nabo forrageiro no inverno. Foi amostrado o solo até a profundidade de 40 cm em 5 camadas para determinar o C pelo método de combustão a seco. Os sistemas de culturas apresentaram impacto expressivo no conteúdo de C orgânico do solo (COS) na maioria das camadas até 40 cm no solo, mas seu efeito mais expressivo foi na camada superficial do solo (0-5 cm). O estoque de COS na camada de 0-40 cm variou de 114,0 a 131,8 Mg ha-1 (CS-1 a CS-5), resultando em taxas anuais de sequestro de C variando de 0,36 a 0,89 Mg ha1ano-1 (CS-2 a CS-5) em comparação ao solo sob monocultura de soja, com taxa média de 0,44 Mg ha-1 por ano. Na média, a cada unidade (1 Mg ha-1 ) de C adicionado anualmente pelos resíduos vegetais a mais na rotação de culturas, 0,2 Mg ha-1 de C foi acumulada adicionalmente no solo. Em geral, a soja (3.352 a 3.517 kg ha-1 ), milho (8.441 a 12.185 kg ha-1 ) e cevada (3.132 a 4.020 kg ha-1 ) apresentaram maiores produtividades quando cultivadas em rotação de culturas do que em monocultura, e o impacto na produtividade foi relacionado à diversidade de espécie na rotação. A estabilidade da produtividade do milho e da cevada foi maior também com a maior diversidade de espécies, mas a soja não foi influenciada pelo arranjo cultural. Os maiores benefícios das rotações de culturas sobre o rendimento de grãos das culturas foram observados em safras com ocorrência de déficit hídrico (baixo índice de satisfação da necessidade de água, ISNA) do que nas safras com adequado suprimento de água (alto ISNA), e a diferença na produtividade das culturas em rotação em relação à monocultura aumentou ao longo do período de 20 anos. Além de ampliar o sequestro de C em solos em plantio direto, a diversidade de espécies em sistemas de rotação contribui para a maior produtividade das culturas, principalmente em anos secos.

The influence of soil management on organic matter dynamics and carbon (C) sequestration is a crucial topic for the development of high-yield and climatesmart agriculture systems. We assessed the potential of crop rotations on increasing soybean, maize, and barley yield, and to increment soil organic C (SOC) stocks and annual C sequestration rates in a subtropical clayey Hapludox under no-till in comparison to soybean-barley monocropping. The study was based on a long-term experiment with monocropping of soybean and maize in summer and barley in winter, and crop rotations of maize and soybean in summer and barley with oat, wheat and canola or folder radish in winter in the Centersouth region of Paraná State. The soil was sampled to a depth of 40 cm for five layers; the C was determined by the dry combustion method in a Thermo CN Flash 2000 analyzer. Cropping systems had an expressive impact on SOC content in most layers until 40 cm, but its main effect was in the topsoil layer (0- 5 cm). The SOC stock of 0-40 cm layer ranged from 114.0 to 131.8 Mg ha-1 (CS1 to CS-5), resulting in annual C sequestration rates ranging from 0.36 to 0.89 Mg ha-1yr-1 (CS-2 to CS-5) in comparison to soybean monocropping, with an average rate of 0.44 Mg ha-1 . In average, for each unit (1 Mg ha-1 ) of C added per year by plant residues more than in monocropping, an additional rate of 0.2 Mg ha-1 yr-1 of C was accumulated in the soil. In general, the yield of soybean (from 3,352 to 3,517 kg ha-1 ), maize (8,441 to 12,185 kg ha-1 ), and barley (3132 to 4020 kg ha-1 ) was higher when grown in crop rotation than in monocropping, and the impact on grain yield had a close relationship with crop diversity. The yield stability of maize and barley increased with crop diversity, but soybean had similar stability of yield grown in crop rotation or monocropping. The higher benefits of crop rotation on grain yield of crops were observed in drought growing seasons (low water requirement satisfaction index, WRSI) than moist growing seasons (high WRSI), and the difference of crop rotation related to monocropping increased over the 20 years. Thus, in addition to increase the potential of C sequestration in no-till soils from subtropical regions, the increase of crop diversity in crop rotation systems brings several benefits to crop yield and can reduce the impact of climate change on crop yields and improve food security.