Managing soil acidity and carbon emission in crop systems

Resumo

A calagem é essencial para alcançar altas produtividades em solos ácidos tropicais, mas a dissolução do calcário libera CO2, ao passo que a escória silicatada não libera, enquanto o gesso melhora a fertilidade do subsolo. Embora os benefícios desses corretivos para a fertilidade do solo sejam bem conhecidos, seus efeitos combinados sobre as emissões de CO2 e o acúmulo de carbono (C) no solo em sistemas de cultivo permanecem pouco claros. Avaliamos os efeitos do calcário e do silicato aplicados isoladamente ou em combinação com gesso em um sistema de soja (Glycine max L.) em sucessão com milho (Zea mays L.) consorciado com Urochloa ruziziensis, sob plantio direto (PD) e preparo convencional (PC), em dois experimentos de campo lado a lado. Os experimentos foram conduzidos em um Typic Haplorthox (Latossolo) no sudoeste do Brasil ao longo de 2 anos. Os tratamentos incluíram (i) calcário, (ii) escória silicatada, (iii) calcário + gesso, (iv) escória silicatada + gesso e (v) controle. A massa seca de raízes e da parte aérea, o aporte de carbono (C) pelas plantas, as emissões de CO2 e os estoques de C no solo foram medidos na safra de soja do segundo ano. A aplicação dos corretivos aumentou a massa seca da parte aérea e das raízes e o aporte de C sob PD e PC, mas não alterou os estoques totais de C ao longo do perfil do solo. As emissões acumuladas de CO2 não foram afetadas pelos corretivos sob PD; entretanto, as emissões aumentaram com calcário + gesso sob PC. A correção da acidez do solo em sistemas de cultivo tropicais por meio da aplicação de calcário, silicato e de sua combinação com gesso pode aumentar a produtividade das culturas e, ao mesmo tempo, reduzir as emissões de CO2 escalonadas pela produtividade (normalizadas).

Abstract

Liming is essential for achieving high crop yields in tropical acidic soils, but lime dissolution releases CO2, whereas silicate slag does not, while gypsum improves subsoil fertility. Although the benefits of these amendments for soil fertility are well known, their combined effects on CO2 emissions and soil carbon (C) accumulation in cropping systems remain unclear. We evaluated the effects of lime and silicate applied alone or in combination with gypsum, in a soybean (Glycine max L.) double-cropped with maize (Zea mays L.) intercropped with Urochloa ruziziensis system under no-till (NT) and conventional tillage (CT), in two side-by-side field experiments. The experiments were conducted on a Typic Haplorthox in Southwestern Brazil over 2 years. Treatments included (i) lime, (ii) silicate slag, (iii) lime + gypsum, (iv) silicate slag + gypsum, and (v) control. Root and shoot dry matter, plant carbon (C) input, CO2 emissions, and soil C stocks were measured in the second-year soybean season. The application of soil amendments increased shoot and root dry matter and C inputs under NT and CT but did not alter total C stocks across the soil profile. Cumulative CO2 emissions were not affected by soil amendments under NT; however, emissions increased with lime + gypsum under CT. Alleviating soil acidity in tropical cropping systems through the application of lime, silicate, and their combination with gypsum can enhance crop yields while reducing yield-scaled (normalized) CO2 emissions.