Cover crops in soybean crop rotation systems: nutrient cycling and soil quality

Abstract

The interactions promoted by the species diversity between crops contribute an efficient agriculture in the nutrients use, soil carbon and microbial biomass management, with cover crops in no-tillage as a fundamental factor for these processes. The objective of this work was to evaluate the potential of annual and cover crops grown in the second crop to promote nutrient cycling, improve soil chemical indicators and increase the yield of soybean sown in succession under long-term in no-tillage in the Cerrado of Mato Grosso. The treatments consisted of MC: monocropped; CS1: Crotalaria spectabilis (Roth); CS2: Pennisetum glaucum (L.) (millet); CS3: Urochloa ruziziensis (Germain & Evrard); CS4: Cajanus cajan (L.) Millsp. (pigeon pea); and MIX: all four crops intercropped (C. spectabilis+P. glaucum+U. ruziziensis+C. cajan). Intercropping cover crops (MIX) and single U. ruziziensis (CS3) increased all evaluated soil chemical attributes through nutrient cycling and SDM production under long-term NTS. MIX, U. ruziziensis (CS3), and C. cajan (CS4) were associated with increases in soybean yield after the stabilization phase of the system, i.e., in the sixth and seventh year of NTS implementation. Crotalaria spectabilis is an important cover crop to increase soybean yield by N fixation in the establishment phase of no-tillage system. Shoot nutrient accumulation and release are important indicators of the nutrient cycling process and the potential to increase soybean yield in succession under NTS. The species diversity in MIX favored soybean yield and carbon sequestration, as evidenced by improvements in resistance to soil penetration, carbon from biomass and soil microbial biomass. U. ruziziensis was important for enhancing the activity of enzymes that degrade organic residues, particularly β-glucosidase activity, in no-tillage soybean production in the Cerrado, with a positive influence on carbon increase in the system. The monocropped (MC) is not indicated for use in the Cerrado because it is not able to improve the physical and biochemical characteristics of the soil and the soybean yield.

As interações promovidas pela diversidade florística entre as culturas contribuem para uma agricultura eficiente no uso de nutrientes, carbono do solo e manejo da biomassa microbiana, tendo as plantas de cobertura em plantio direto como fator fundamental para esses processos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de culturas anuais e de cobertura cultivadas na segunda safra para promover a ciclagem de nutrientes, melhorar os indicadores químicos do solo e aumentar a produtividade da soja semeada em sucessão sob longo prazo em plantio direto no Cerrado do Mato Grosso. Os tratamentos consistiram em MC: monocultivo; CS1: Crotalaria spectabilis (Roth); CS2: Pennisetum glaucum (L.) (milheto); CS3: Urochloa ruziziensis (Germain & Evrard); CS4: Cajanus cajan (L.) Millsp. (feijão guandu); MIX: C. spectabilis+P. glaucum+U. ruziziensis+C. cajan. O consórcio de culturas de cobertura (MIX) e U. ruziziensis (CS3) aumentou todos os atributos químicos do solo avaliados através da ciclagem de nutrientes e produção de SDM sob SPD de longo prazo. MIX, U. ruziziensis (CS3) e C. cajan (CS4) foram associados a aumentos na produtividade da soja após a fase de estabilização do sistema, ou seja, no sexto e sétimo ano de implantação do SPD. Crotalaria spectabilis é uma planta de cobertura importante para aumentar a produtividade da soja pela fixação de N na fase de estabelecimento do sistema plantio direto. O acúmulo e a liberação de nutrientes na parte aérea são importantes indicadores do processo de ciclagem de nutrientes e do potencial de aumentar a produtividade da soja em sucessão sob SPD. A diversidade de espécies no MIX favoreceu a produtividade da soja e o sequestro de carbono, evidenciado por melhorias na resistência à penetração do solo, carbono da biomassa e biomassa microbiana do solo. U. ruziziensis foi importante por aumentar a atividade de enzimas que degradam resíduos orgânicos, principalmente a atividade da β-glicosidase, na produção de soja em plantio direto no Cerrado, com influência positiva no aumento de carbono no sistema. O monocultivo (MC) não é indicado para uso no Cerrado por não ser capaz de melhorar as características físicas e bioquímicas do solo e a produtividade da soja.