No Nordeste da China, as práticas de preparo convencional envolvem a remoção dos resíduos das culturas após a colheita e antes da aração com aiveca; isso tem demonstrado causar um declínio no carbono orgânico do solo (COS) e a degradação da estrutura do solo. O plantio direto tem sido sugerido como uma forma eficaz de aumentar o armazenamento de COS, mas sua eficácia em alguns solos e climas tem sido questionada. Diferentes sistemas de cultivo também influenciam o armazenamento de COS. Por isso, estabelecemos um experimento para avaliar como uma combinação de diferentes sistemas de preparo e cultivo poderia melhorar a agregação do solo e o armazenamento de carbono orgânico. Incluímos cinco tratamentos: a) NTMS: plantio direto com rotação milho (Zea mays L.)-soja (Glycine max Merr.) (MS); b) MPMS: aração com aiveca com rotação milho-soja; c) NTMM: plantio direto com milho contínuo (MM); d) MPMM: aração com aiveca com milho contínuo; e) CTMM: preparo convencional com milho contínuo (a prática agrícola convencional no Nordeste da China). Todos os resíduos das culturas foram devolvidos ao solo, exceto no tratamento CTMM. A devolução dos resíduos ao solo aumentou significativamente o armazenamento de COS em todos os sistemas de preparo/cultivo, com o NTMM apresentando a maior taxa de aumento no armazenamento de COS, de 0,80 Mg C ha⁻¹ ano⁻¹ em relação ao início do experimento. O CTMM esgotou o armazenamento de SOC a uma taxa de 0,52 Mg C ha⁻¹ ano⁻¹ em relação ao início do experimento. O solo sob NTMS exibiu um declínio significativo de SOC em profundidade (5-30 cm), mas o armazenamento total de COS no perfil de 0-30 cm foi igual ao do MPMS. O NTMM teve o maior armazenamento de COS e a maior proporção e carbono orgânico (CO) associado em microagregados ocluídos (53-250 μm, dentro de agregados de 250 μm) em todos os tratamentos experimentais. O CO em microagregados ocluídos foi muito maior do que aquele associado a microagregados não protegidos (53-250 μm, fora de agregados de 250 μm). Os efeitos do preparo no tamanho dos agregados e na concentração de OC ocorreram principalmente na camada superficial (0-5 cm), enquanto o efeito do sistema de cultivo no tamanho dos agregados e na concentração de CO ocorreu em profundidades maiores. O sistema de cultivo MS aumentou a proporção de silte-argila (<53 μm, fora de agregados de 250 μm) em relação ao MM, enquanto a silte-argila ocluída (<53 μm, dentro de agregados de 250 μm) no MM foi maior do que no MS em todas as camadas. Os tratamentos NTMM melhoraram o armazenamento de COS e a agregação em relação aos outros tratamentos.
In Northeast China, conventional tillage practices involve removal of crop residue after harvest and prior to moldboard plowing; this has been shown to cause a decline of soil organic carbon (SOC) and degradation of soil structure. No-tillage has been suggested to be an effective way to increase SOC storage but its effectiveness in some soils and climates has been questioned. Different cropping systems also influence SOC storage. Hence, we established an experiment to evaluate how a combination of different tillage and cropping systems could improve soil aggregation and organic carbon storage. We included five treatments: a) NTMS: no tillage with maize (Zea mays L.)-soybean (Glycine max Merr.) (MS) rotation; b) MPMS: moldboard plowing with maize-soybean rotation; c) NTMM: no tillage with continuous maize (MM); d) MPMM: moldboard plowing with continuous maize; e) CTMM: conventional tillage with continuous maize (the conventional farming practice in Northeast China). All crop residues were returned to the soil except in the CTMM treatment. Returning residue to the soil significantly increased SOC storage in all tillage/cropping systems with NTMM having the highest increase in rate of SOC storage at 0.80 Mg C ha−1 yr−1 relative to the start of the experiment. The CTMM depleted SOC storage at rate of 0.52 Mg C ha−1 yr−1 relative to the start of the experiment. Soil under NTMS exhibited a significant SOC decline deep in the soil (5–30 cm) but overall SOC storage in 0–30 cm profile was equal to that under MPMS. The NTMM had the highest SOC storage and the highest proportion and associated organic carbon (OC) in occluded micro-aggregates (53–250 μm, inside of 250 μm aggregates) across all experimental treatments. The OC in occluded micro-aggregates was much higher than that associated with unprotected micro-aggregates (53–250 μm, outside of 250 μm aggregates). The effects of tillage on aggregate size and OC concentration occurred mainly in the surface layer (0–5 cm) whereas the effect of cropping system on aggregate size and OC concentration occurred at deeper depths. The MS cropping system increased the proportion of silt-clay (<53 μm, outside of 250 μm aggregates) over MM while occluded silt-clay (<53 μm, inside of 250 μm aggregates) in MM was greater than in MS in all layers. The NTMM treatments improved SOC storage and aggregation over the other treatments.