Free Standard AU & NZ Shipping For All Book Orders Over $80!
Register      Login
Soil Research Soil Research Society
Soil, land care and environmental research
RESEARCH ARTICLE

Soil physical attributes and organic matter accumulation under no-tillage systems in the Cerrado

J. L. R. Torres https://orcid.org/0000-0003-4211-4340 A , J. C. Mazetto Júnior B , J. Silva Júnior B , D. M. S. Vieira B , Z. M. Souza C , R. L. Assis D and E. M. Lemes https://orcid.org/0000-0001-6807-0644 B E
+ Author Affiliations
- Author Affiliations

A Federal Institute of Triângulo Mineiro (IFTM), Campus Uberaba, St. João Batista Ribeiro, No. 4000, Uberaba, MG, 38064-790, Brazil.

B Agrarian Sciences Institute (ICIAG), Federal University of Uberlândia (UFU), Campus Gloria, BR 050, km 78, Uberlândia, MG, 38400-000, Brazil.

C Agrarian Engineering School (FEAGRI), Campinas State University (UNICAMP), Av. Cândido Rondon, No. 501, Campinas, SP, 13083-875, Brazil.

D Federal Institute Goiano (IFG), Campus Iporá, Av. Oeste, No. 350, Iporá, GO, 76.200-000, Brazil.

E Corresponding author. Email: ernanefito@gmail.com

Soil Research 57(7) 712-718 https://doi.org/10.1071/SR19047
Submitted: 25 February 2019  Accepted: 2 May 2019   Published: 13 August 2019

Abstract

Soil management has a major effect on soil physical characteristics, and consequently on soil organic matter (SOM) content, which are important for the success of crop production. The aim of this study was to evaluate the soil physical attributes and the accumulation of SOM in no-tillage systems (NTS) with different periods of implantation in a conventional tillage area and to compare them with native forest (NF) in the Cerrado biome. The experiment was planned in a 3 × 4 factorial scheme, consisting of three soil treatments (NTS for 17 years (NTS17), NTS for 5 years (NTS5) and NF) and four soil depths (0–0.1, 0.1–0.2, 0.2–0.3 and 0.3–0.4 m), with a completely randomised design and four replicates. At deep soil layers (0.2–0.4 m) the NTS17 area had a greater soil density than the NTS5 and NF areas, and greater SOM compared with the NTS5 area. Soil macroporosity in the NTS5 area was below 10% at all soil depths evaluated. The NF area had the greatest total organic carbon content (1.39 dag kg–1), stock of carbon (16.63 Mg ha--1), amount of soil organic matter (28.66 Mg ha--1) and equivalent carbon credits (60.96 Mg ha–1). Carbon stocks were similar in the NTS areas in all soil depths evaluated. The results indicate that conventional tillage areas can be successfully recovered under the Cerrado edaphoclimatic conditions with the implantation of an NTS.

Additional keywords: carbon sequestration, degraded pasture, soil physics, soil porosity, tillage.


References

Andrade RG, Bolfe EL, Victoria DC, Nogueira SF (2016) Geotecnologia - recuperação de pastagens no Cerrado. Agroanalysis 36, 30–33.

Balin NM, Ziech ARD, de Oliveira JPM, Girardello VC, Stumpf L, Conceição PC (2017) Frações da matéria orgânica, índice de manejo do carbono e atributos físicos de um Latossolo Vermelho sob diferentes sistemas de uso. Scientia Agrícola 18, 85–94.
Frações da matéria orgânica, índice de manejo do carbono e atributos físicos de um Latossolo Vermelho sob diferentes sistemas de uso.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Bertol I, Leite D, Guadagnin JC, Ritter SR (2004) Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. II Perdas de nutrientes e carbono orgânico. Revista Brasileira de Ciência do Solo 28, 1045–1054.
Erosão hídrica em um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemas de manejo sob chuva simulada. II Perdas de nutrientes e carbono orgânico.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Beven K, Germann P (2013) Macropores and water flow in soils revisited. Water Resources Research 49, 3071–3092.
Macropores and water flow in soils revisited.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Blake GR, Hartge KH (1986) Bulk density. In ‘Methods of soil analysis’ (Ed. A Klute) pp. 363–375. (American Society of Agronomy and Soil Science Society of America: Madison, WI)

Brady NC, Weil RR (2014) ‘Elementos da natureza e propriedades dos solos’ (Bookmann: Porto Alegre, Brazil)

Braida JA, Reichert JM, Reinert DJ, Veiga M (2010) Teor de carbono orgânico e a susceptibilidade à compactação de um Nitossolo e um Argissolo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 14, 131–139.
Teor de carbono orgânico e a susceptibilidade à compactação de um Nitossolo e um Argissolo.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Calonego JC, Gomes TC, Santos CH, Tiritan CS (2011) Desenvolvimento de plantas de cobertura em solo compactado. Bioscience Journal 27, 289–296.

Campos LP, Leite LFC, Maciel GA, Brasil EL, Iwata BF (2013) Estoques e frações de carbono orgânico em Latossolo Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo. Pesquisa Agropecuária Brasileira 48, 304–312.
Estoques e frações de carbono orgânico em Latossolo Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Costa NR, Andreotti M, Lopes KSM, Yokobatake KL, Ferreira JP, Pariz CM, Bonini CSB, Longhini VZ (2015) Atributos do solo e acúmulo de carbono na integração lavoura-pecuária em sistema plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo 39, 852–863.
Atributos do solo e acúmulo de carbono na integração lavoura-pecuária em sistema plantio direto.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) (2017). ‘Manual de métodos de análise de solo.’ (Embrapa: Rio de Janeiro, Brazil)

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) (2018). ‘Sistema Brasileiro de Classificação de Solos.’ (Embrapa, Rio de Janeiro, Brazil)

Fernandes AF, Fernandes AHBM (2013) Atualização dos métodos de cálculo dos estoques de carbono do solo sob diferentes condições de manejo. Corumbá: Embrapa Pantanal, 2013. 5 p. (Embrapa Pantanal. Comunicado Tácnico, 95). Available at: https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/981613/1/COT95.pdf [verified 11 June 2019].

Ferreira DF (1998) Sisvar - sistema de análise de variância para dados balanceados. (UFLA: Lavras, Brazil). 19 pp.

Gazolla PR, Guareschi RF, Perin A (2013) Estoque de carbono e atributos físicos de um Latossolo Vermelho em diferentes sistemas de manejo. Agrária 8, 229–235.
Estoque de carbono e atributos físicos de um Latossolo Vermelho em diferentes sistemas de manejo.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Guareschi RF, Pereira MG, Perin A (2012) Deposição de resíduos vegetais, matéria orgânica leve, estoques de carbono e nitrogênio e fósforo remanescente sob diferentes sistemas de manejo no cerrado goiano. Revista Brasileira de Ciência do Solo 36, 909–920.
Deposição de resíduos vegetais, matéria orgânica leve, estoques de carbono e nitrogênio e fósforo remanescente sob diferentes sistemas de manejo no cerrado goiano.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Hernani LC, Salton JC (2009) ‘Atributos de solo e produtividade de culturas em sistemas de manejo conduzidos por dezesseis anos’ (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa): Dourados, Brazil)

Hickmann C, Costa LM, Schaefer CEG, Fernandes RBA, Andrade CLT (2012) Atributos físico-hídricos e carbono orgânico de um Argissolo após 23 anos de diferentes manejos. Caatinga 25, 128–136.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (2004) Mapa de Biomas e de Vegetação. Available at https://ww2.ibge.gov.br/home/presidencia/noticias/21052004biomashtml.shtm [verified 14 November 2018].

Kiehl EJ (1979) ‘Manual de edafologia: relações solo-planta.’ (Ceres: São Paulo, Brazil)

Lago WNM, Lacerda MPC, Neumann MRB (2012) Indicadores de qualidade dos solos na microbacia do Ribeirão Extrema, DF: Parte II. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 16, 721–729.
Indicadores de qualidade dos solos na microbacia do Ribeirão Extrema, DF: Parte II.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Leite LFC, Mendonça ES, Neves JCL, Machado PLOA, Galvão JCC (2003) Estoques totais de carbono orgânico e seus compartimentos em argissolo sob floresta e sob milho cultivado com adubação mineral e orgânica. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 27, 821–832.
Estoques totais de carbono orgânico e seus compartimentos em argissolo sob floresta e sob milho cultivado com adubação mineral e orgânica.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Melo GB, Pereira MG, Perin A, Guareschi RF, Soares PFC (2016) Estoques e frações da matéria orgânica do solo sob os sistemas plantio direto e,convencional de repolho. Pesquisa Agropecuária Brasileira 51, 1511–1519.
Estoques e frações da matéria orgânica do solo sob os sistemas plantio direto e,convencional de repolho.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Mendonça VZ, Mello LMM, Andreotti M, Pereira FCBL, Lima RC, Valério Filho WV, Yano ÉH (2013) Avaliação dos atributos físicos do solo em consórcio de forrageiras e milho em sucessão com soja em região de cerrados. Revista Brasileira de Ciência do Solo 37, 251–259.
Avaliação dos atributos físicos do solo em consórcio de forrageiras e milho em sucessão com soja em região de cerrados.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Michelon CJ, Carlesso R, Petry MT, Melo GL, Spohr RB, Andrade JG (2009) Qualidade física dos solos irrigados de algumas regiões do Brasil Central. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 13, 39–45.
Qualidade física dos solos irrigados de algumas regiões do Brasil Central.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Penman J, Gytarsky M, Hiraishi T, Krug T, Kruger D, Pipatti R, Buendia L, Miwa K, Ngara T, Tanabe K, Wagner F. (Eds) (2003). Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Good practice guidance for land use, land-use change and forestry. Available at: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gpglulucf/gpglulucf_files/GPG_LULUCF_FULL.pdf [verified 19 June 2019].

Phillips ER, Phillips SH (1984) ‘No-Tillage Agriculture. Principles and Practices’ (Van Nostrand Reinhold: New York, NY)

Reis DA, Lima CLR, Bamberg AL (2016) Qualidade física e frações da matéria orgânica de um Planossolo sob sistema plantio direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira 51, 1623–1632.
Qualidade física e frações da matéria orgânica de um Planossolo sob sistema plantio direto.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Rossetti KV, Centurion JF (2013) Sistemas de manejo e atributos físico-hídricos de um Latossolo Vermelho cultivado com milho. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 17, 472–479.
Sistemas de manejo e atributos físico-hídricos de um Latossolo Vermelho cultivado com milho.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Rossetti KV, Centurion JF (2015) Estoque de carbono e atributos físicos de um Latossolo em cronossequência sob diferentes manejos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 19, 252–258.
Estoque de carbono e atributos físicos de um Latossolo em cronossequência sob diferentes manejos.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Sá JCM, Cerri CC, Dick AW, Lal R, Venske Filho SP, Piccolo MC, Feigl BE (2001) Soil organic matter dynamics and sequestration rates for a tillage chronosequence in a Brazilian Oxisol. Soil Science Society of America Journal 65, 1476–1499.
Soil organic matter dynamics and sequestration rates for a tillage chronosequence in a Brazilian Oxisol.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Sá JCM, Ferreira AO, Briedis C, Vieira AM, Figueiredo AG (2010) Crescimento radicular, extração de nutrientes e produção de grãos de genótipos de milho em diferentes quantidades de palha de aveia-preta em plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo 34, 1207–1216.
Crescimento radicular, extração de nutrientes e produção de grãos de genótipos de milho em diferentes quantidades de palha de aveia-preta em plantio direto.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Silva CA, Machado PLOA (2000) ‘Sequestro e emissão de carbono em ecossistemas agrícolas: estratégias para o aumento dos estoques de matéria orgânica em solos tropicais.’ (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa): Rio de Janeiro, Brazil)

Silva RH, Rosolem CA (2001) Crescimento radicular de espécies utilizadas como cobertura decorrente da compactação do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo 25, 253–260.
Crescimento radicular de espécies utilizadas como cobertura decorrente da compactação do solo.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Silveira SD, Silva AP, Figueiredo GC, Tormena CA, Giarola NFB (2012) Qualidade física de um Latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica. Revista Brasileira de Ciência do Solo 36, 1854–1867.
Qualidade física de um Latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Snapp SS Swinton SM Labarta R Mutch D Black JR Leep R Nyiraneza J O’Neil K (2005 ) Evaluating cover crops for benefits, costs and performance within cropping system niches. Agronomy Journal 97 322332 10.2134/agronj2005.0322

Tavares Filho J, Feltran CTM, Oliveira JF, Almeida E, Guimarães MF (2012) Atributos de solo determinantes para a estimativa do índice de estabilidade de agregados. Pesquisa Agropecuária Brasileira 47, 436–441.
Atributos de solo determinantes para a estimativa do índice de estabilidade de agregados.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Taylor SA, Ashcroft GL (1972) ‘Physical Edaphology – The Physics of Irrigated and Nonirrigated Soils.’ (WH Freeman: San Francisco, CA)

Tormena CA, Silva AP, Libardi PL (1998) Caracterização do intervalo hídrico ótimo de um Latossolo Roxo sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo 22, 573–581.
Caracterização do intervalo hídrico ótimo de um Latossolo Roxo sob plantio direto.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Torres JLR, Costa DDA, Silva Neto OF, Araújo AS, Silva VR, Vieira DMS (2015a) Avaliação da resistência à penetração e densidade do solo num Latossolo sob semeadura direta há doze anos. Global Science and Technology 8, 131–140.
Avaliação da resistência à penetração e densidade do solo num Latossolo sob semeadura direta há doze anos.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Torres JLR, Pereira MG, Assis RL, Souza ZM (2015b) Atributos físicos de um Latossolo vermelho cultivado com plantas de cobertura, em semeadura direta. Revista Brasileira de Ciência do Solo 39, 428–437.
Atributos físicos de um Latossolo vermelho cultivado com plantas de cobertura, em semeadura direta.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Viana ET, Batista MA, Tormena CA, Costa ACC, Takeyshi TI (2011) Atributos físicos e carbono orgânico em Latossolo vermelho sob diferentes sistemas de uso e manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo 35, 2105–2114.
Atributos físicos e carbono orgânico em Latossolo vermelho sob diferentes sistemas de uso e manejo.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |

Yeomans JC, Bremner JM (1988) A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis 19, 1467–1476.
A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil.Crossref | GoogleScholarGoogle Scholar |