Insights sobre o ciclo do carbono do solo em sistemas de milho-forragem intercalados afetados pelo nitrogênio

Resumo

O cultivo intercalar de milho com gramíneas forrageiras é uma prática econômica e ambientalmente correta que está sendo cada vez mais adotada para aumentar a resiliência na agricultura tropical. Embora a intensificação de sistemas de cultivo integrados possa aumentar o sequestro de carbono (C) de resíduos vegetais, também libera o priming do C antigo do solo, aumentando o ciclo de C, particularmente sob fertilização com nitrogênio (N). No entanto, a extensão desses processos concorrentes em sistemas intercalados de milho-forragem é pouco compreendida. Este estudo de quatro anos avaliou se novas entradas de C do milho ( Zea mays ) intercaladas com ruzigrass ( Urochloa ruziziensis ), capim-paliçada ( Urochloa brizantha ) ou capim-guiné ( Megathyrsus maximum ) na presença ou ausência de fertilização com N afetam a agregação do solo e o ciclo de C no solo e dentro de macroagregados (>0,250 mm) e microagregados (<0,250 mm) no perfil do solo. O ciclo de C foi avaliado medindo variações na abundância do isótopo natural ¹³ C. A fertilização com N dos sistemas de milho-forragem consorciados reduziu a proporção de agregados > 2 mm e o diâmetro médio do peso dos agregados ao reduzir o pH do solo. Sob fertilização com N, o diâmetro médio geométrico dos agregados foi 42% maior sob paliçada do que sob capim-guiné. Novas entradas de C do milho consorciado com gramíneas forrageiras promoveram o ciclo de C no solo a granel, matéria orgânica particulada (POM), matéria orgânica associada a minerais (MAOM) e macro e microagregados, embora esses efeitos tenham sido restritos ao solo superficial. A ausência de fertilização com N aumentou a entrada de C do capim-ruzigrass na MAOM sem nenhuma ligação clara com o enriquecimento ^{de 13} C, sugerindo que a fertilização com N não prejudica a estabilização de C neste reservatório. Agregados > 2 mm e > 0,5 mm foram os principais sumidouros de C e N até uma profundidade de solo de 40 cm neste sistema consorciado. Nossas descobertas fornecem insights sobre a extensão do ciclo de C em conjuntos e agregados de MOS, e o papel do manejo de N em sistemas de forragem de milho intercalados.

Abstract

Intercropping maize with forage grasses is an economical and environmentally friendly practice that is increasingly being adopted to increase resilience in tropical agriculture. Although intensification of integrated cropping systems can increase carbon (C) sequestration from plant residues, it also releases the priming of ancient soil C, increasing C cycling, particularly under nitrogen (N) fertilization. However, the extent of these competing processes in intercropped corn-forage systems is poorly understood. This four-year study evaluated whether new C inputs from corn (Zea mays) interspersed with ruzigrass (Urochloa ruziziensis), palisade grass (Urochloa brizantha) or guinea grass (Megathyrsus maximum) in the presence or absence of N fertilization affect the soil aggregation and the C cycle in the soil and within macroaggregates (>0.250 mm) and microaggregates (<0.250 mm) in the soil profile. C cycling was assessed by measuring variations in the abundance of the natural isotope 13 C. N fertilization of intercropped corn-forage systems reduced the proportion of aggregates > 2 mm and the average weight diameter of aggregates by reducing soil pH. Under N fertilization, the geometric mean diameter of aggregates was 42% larger under palisade than under guineagrass. New C inputs from corn intercropped with forage grasses promoted the C cycle in bulk soil, particulate organic matter (POM), organic matter associated with minerals (MAOM) and macro- and microaggregates, although these effects were restricted to the topsoil. The absence of N fertilization increased C input from ruzigrass into MAOM without any clear link to 13C enrichment, suggesting that N fertilization does not impair C stabilization in this reservoir. Aggregates > 2 mm and > 0.5 mm were the main sinks of C and N up to a soil depth of 40 cm in this intercropped system. Our findings provide insights into the extent of C cycling in SOM pools and aggregates, and the role of N management in intercropped corn forage systems.