Long-term crop diversity improves soil chemical attributes, nutrient cycling and soybean yield

Resumo

As plantas de cobertura têm potencial para reduzir o uso de insumos agrícolas, mas os impactos de longo prazo das plantas de cobertura sobre as propriedades químicas do solo e a ciclagem de nutrientes em sistemas tropicais ainda não são totalmente compreendidos. Este estudo avaliou o impacto de diferentes sistemas de plantas de cobertura sob plantio direto de longa duração sobre a produção de massa seca da parte aérea (MSPA), a ciclagem de nutrientes, as propriedades químicas do solo e a produtividade da soja em sucessão, na região do Cerrado do estado de Mato Grosso, Brasil. Os tratamentos consistiram em diferentes segundas safras após o cultivo da soja: MC (soja em monocultivo), pousio; CS1, Crotalaria spectabilis; CS2, Pennisetum glaucum; CS3, Urochloa ruziziensis; CS4, Cajanus cajan; e MIX, C. spectabilis + P. glaucum + U. ruziziensis + C. cajan. A MSPA foi avaliada aos 0, 90, 105, 120, 150, 180 e 210 dias após a dessecação química das plantas de cobertura com herbicidas, nos anos agrícolas de 2014/15 a 2020/21. As propriedades químicas do solo foram avaliadas após a colheita da soja de 2019/20. O MIX aumentou a MSPA em aproximadamente 22% em comparação com CS2 e CS3 e em 60% em comparação com MC. Nos anos 6 e 7, a produtividade da soja foi significativamente maior em MIX, CS3 e CS4 do que em MC, com aumento de aproximadamente 840 kg ha−1. O MIX resultou nas maiores melhorias de longo prazo na capacidade de troca catiônica do solo, no pH, na liberação e na concentração de nutrientes, na matéria orgânica e na produtividade da soja. Mesmo quando cultivadas isoladamente, U. ruziziensis, C. cajan e C. spectabilis também tiveram efeitos positivos sobre esses parâmetros. Assim, sucessões de culturas com plantas de cobertura promovem melhorias na fertilidade do solo e constituem uma estratégia sustentável de longo prazo para aumentar a produtividade da soja no Cerrado brasileiro.

Abstract

Cover crops have the potential to reduce agricultural inputs, but the long-term impacts of cover crops on soil chemical properties and nutrient cycling in tropical systems are not fully understood. This study evaluated the impact of different cover crop systems under long-term no-tillage on shoot dry mass (SDM) production, nutrient cycling, soil chemical properties, and soybean yield in succession in the Cerrado region of Mato Grosso State, Brazil. The treatments consisted of different second crops after soybean cultivation: MC (soybean monocropped), fallow; CS1, Crotalaria spectabilis; CS2, Pennisetum glaucum; CS3, Urochloa ruziziensis; CS4, Cajanus cajan; and MIX, C. spectabilis + P. glaucum + U. ruziziensis + C. cajan. SDM was evaluated at 0, 90, 105, 120, 150, 180, and 210 days after chemical desiccation of the cover crop using herbicides in the crop years from 2014/15 to 2020/21. Soil chemical properties were evaluated after the 2019/20 soybean harvest. MIX increased SDM by approximately 22% compared with CS2 and CS3 and 60% compared with MC. In years 6 and 7, soybean yields were significantly higher in MIX, CS3, and CS4 than in MC, increasing by approximately 840 kg ha−1. MIX resulted in the greatest long-term improvements in soil cation exchange capacity, pH, nutrient release and concentration, organic matter, and soybean yield. Even when grown individually, U. ruziziensis, C. cajan, and C. spectabilis also had positive effects on these parameters. Thus, crop successions with cover crops promote improvements in soil fertility and are a sustainable long-term strategy to enhance soybean productivity in the Brazilian Cerrado.