Os impactos da diversidade de culturas no funcionamento do ecossistema podem variar de acordo com as condições ambientais e o histórico de uso da terra. Conduzimos um experimento de dois anos para avaliar os efeitos de duas práticas de diversificação — adubação verde com ervilhaca e aveia e consórcio de pepino e ervilha — na ciclagem de nitrogênio (N) e na produtividade ao longo de um gradiente de manejo agrícola. O experimento de campo abrangeu 14 fazendas no sul do Brasil com diferentes históricos de manejo, variando de sistemas convencionais de tabaco a sistemas agroecológicos mistos de cultivo e pecuária. Ao longo desse gradiente, solos com históricos mais longos de manejo agroecológico apresentaram maior carbono orgânico do solo, carbono potencialmente mineralizável e fósforo extraível, capturados por um componente principal que reflete a “fertilidade biológica do solo”. Descobrimos que os benefícios das práticas de diversificação para a ciclagem de N no solo e a produtividade foram ecologicamente relevantes em todo o gradiente agrícola durante os dois anos de nosso experimento, com o melhor desempenho geral nas fazendas agroecológicas. Primeiro, a adubação verde com ervilhaca e aveia dobrou as entradas médias de N no solo em comparação com os pousios em todas as fazendas. Após a incorporação das plantas de cobertura, a mineralização de N foi duas vezes maior nas fazendas agroecológicas do que nas fazendas em transição ou convencionais. No plantio das hortaliças, o uso de misturas de plantas de cobertura explicou 67% da variação na disponibilidade de N no solo, após contabilizar os efeitos da fertilidade de fundo. Finalmente, os consórcios de hortaliças tiveram maior produtividade do que os monocultivos em todas as fazendas e anos (RAE médio = 1,19), com um sobressalimento mais forte no segundo ano (RAE médio = 1,27). Em um subconjunto de fazendas, o baixo pH do solo restringiu o desempenho de ambas as práticas de diversificação, reduzindo a fixação de N₂ pela ervilhaca e o rendimento dos consórcios de hortaliças (Razão de Área Equivalente, RAE). Embora pesquisas anteriores tenham enfatizado a facilitação entre culturas diversificadas em solos de menor fertilidade, nossos resultados sugerem que as vantagens da diversificação para a ciclagem de nutrientes e a produtividade são robustas a diversas condições do solo e se acumulam ao longo do curso das transições para o manejo agroecológico.
The impacts of crop diversity on ecosystem functioning can vary across environmental conditions and land use histories. We conducted a two-year experiment to assess the effects of two diversification practices—vetch-oat cover cropping and cucumber-snow pea intercropping—on nitrogen (N) cycling and productivity across a farm management gradient. The field experiment spanned 14 farms in southern Brazil with different long-term management histories, ranging from conventional tobacco to agroecological mixed crop-livestock systems. Along this gradient, farm soils with longer histories of agroecological management had higher soil organic carbon, potentially mineralizable carbon, and extractable phosphorus, captured by a principal component reflecting “biological soil fertility.” We found that benefits of diversification practices for soil N cycling and productivity were ecologically relevant across the farm gradient within the two-year span of our experiment, with the greatest overall performance on agroecological farms. First, vetch-oat cover crops doubled mean N inputs to soil compared to fallows across all farms. Following cover crop incorporation, N mineralization was twice as high on agroecological farms as on transitioning or conventional farms. At vegetable planting, use of cover crop mixtures explained 67% of the variation in soil N availability, after accounting for the effects of background fertility. Finally, vegetable intercrops had higher productivity than monocrops across farms and years (mean LER=1.19), with stronger overyielding in the second year (mean LER=1.27). On a subset of farms, low soil pH constrained the performance of both diversification practices, reducing vetch N2 fixation and vegetable intercrop yield (Land Equivalent Ratio, LER). While prior research has emphasized facilitation between diversified crops in lower fertility soils, our results suggest that diversification’s advantages for nutrient cycling and productivity are robust to varied soil conditions and accrue over the course of transitions to agroecological management.