Forage Radish Cover Crops Improve Soil Quality and Fruit Yield of Lycium barbarum L. in an Arid Area of Northwest China

Resumo

O consórcio de pomares com culturas de cobertura é uma prática importante para alcançar o manejo sustentável do solo. No entanto, poucas pesquisas abordaram o desenvolvimento de um índice de qualidade do solo (IQS) para avaliar os efeitos das culturas de cobertura na qualidade do solo do pomar. O objetivo deste estudo foi verificar se o cultivo de cobertura melhora a qualidade do solo e o rendimento de frutos de Goji (Lycium barbarum L.), enquanto reduz ou substitui a aplicação de fertilizante orgânico. Os tratamentos principais foram o manejo tradicional de L. barbarum como monocultivo (M) e o consórcio de Goji com rabanete (Raphanus sativus L.) como uma cultura de cobertura anual (I). Dentro dos tratamentos principais, diferentes níveis de fertilizante orgânico foram aplicados a 0 kg·planta⁻¹ (M0), 2 kg·planta⁻¹ (M1) e 4 kg·planta⁻¹ (M2). Após seis anos de plantio, analisamos as mudanças na qualidade do solo causadas pelo cultivo de cobertura com diferentes níveis de fertilizante orgânico com base no método IQS. Os rendimentos de Goji foram usados para validação do IQS derivado de um conjunto mínimo de dados de indicadores de qualidade do solo. Em contraste com o monocultivo tradicional, o cultivo de cobertura aumentou o nitrogênio total do solo, o nitrogênio disponível e os teores de fósforo disponível (em 78,60%, 30,30% e 138,08%, respectivamente). Houve também aumentos nos teores de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana (em 79,01% e 184,01%, respectivamente), atividades de urease e sacarase aumentadas (em 41,02% e 56,81%, respectivamente) e densidade do solo reduzida (em 1,92%) no solo como resultado do cultivo de cobertura. Em comparação com o tratamento IM0, os teores de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo aumentaram consideravelmente sob o tratamento IM1, enquanto os teores de nitrogênio e potássio disponíveis no solo, bem como a condutividade elétrica, aumentaram sob o tratamento IM2. O IQS, que variou entre os tratamentos na ordem IM1 > IM2 > MM2 > MM1 > IM0 > MM0, foi positivamente correlacionado com o rendimento do Goji. A partir da perspectiva da qualidade do solo e do rendimento do Goji, o cultivo de cobertura com um nível médio de fertilizante orgânico é a prática de manejo do solo ideal para o sistema de plantio de L. barbarum em áreas áridas de Ningxia, Noroeste da China.

Abstract

Intercropping orchards with cover crops is an important practice for achieving sustainable soil management. However, little research has addressed the development of a soil quality index (SQI) to evaluate cover crop effects on orchard soil quality. The aim of this study was to ascertain whether cover cropping improves soil quality and fruit yield of Goji (Lycium barbarum L.) while reducing or replacing organic fertilizer application. The main treatments were the traditional management of L. barbarum as a monocrop (M) and intercropping Goji with radish (Raphanus sativus L.) as an annual cover crop (I). Within the main treatments, different levels of organic fertilizer were applied at 0 kg·plant−1 (M0), 2 kg·plant−1 (M1), and 4 kg·plant−1 (M2). After six years of planting, we analyzed the changes in soil quality caused by cover cropping with different organic fertilizer levels based on the SQI method. Goji yields were used for validation of the SQI derived from a minimum data set of soil quality indicators. In contrast with traditional monocropping, cover cropping increased soil total nitrogen, available nitrogen, and available phosphorus contents (by 78.60%, 30.30%, and 138.08%, respectively). There were also increased microbial biomass carbon and nitrogen contents (by 79.01% and 184.01%, respectively), enhanced urease and sucrase activities (by 41.02% and 56.81%, respectively), and reduced bulk density (by 1.92%) in the soil as a result of cover cropping. Compared with IM0 treatment, soil microbial biomass carbon and nitrogen contents considerably increased under IM1 treatment, whereas soil available nitrogen and potassium contents as well as electrical conductivity increased under IM2 treatment. The SQI, which varied among treatments in the order IM1 > IM2 > MM2 > MM1 > IM0 > MM0, was positively correlated with Goji yield. From the soil quality and Goji yield perspective, cover cropping with a medium level of organic fertilizer is the optimal soil management practice for the L. barbarum planting system in arid areas of Ningxia, Northwest China.