ABSTRACT Agricultural management significantly influences soil physical properties and soil erosion. However, there are few studies investigating the long-term effects of agricultural management on soil erosion and physical properties. Here, we assessed the impacts of 20-year agricultural land uses under different management practices on soil physical properties and interrill erosion. This study was conducted on an experimental farm of the Embrapa Western Agriculture, Brazil, and the treatments consisted of soybean cropping under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT), crop-livestock integration during the cropping phase (CL-C) and the livestock phase (CL-L), and Brachiaria decumbens pasture under rotational grazing (PP). Soil samples were taken to evaluate the soil physical properties, and 25 rainfall simulations with an intensity of 60 mm h-1 were carried out by using a portable rainfall simulator with runoff plots of 0.7 m2 to quantify surface runoff and interrill erosion. After two decades, the crop-livestock systems (CL-L and CL-C) presented better soil physical properties in the topsoil layer (0.00–0.05 m) with a higher level of aggregation. Soil and water losses ranged from 4.7 to 14.4 × 10-3 kg m-2 and 4.9 to 12.4 mm, respectively. A higher reduction in soil erosion was observed in NT, while CT showed the highest soil erosion rates. These findings indicate an opportunity for a reduction of soil erosion by 60 % by adopting crop-livestock integration comparing CL-C with CT, while livestock under an integrated system (CL-L) decreased water loss by 30 % compared with PP. This study is a starting point for future research, and the findings reveal the potential to minimize the agriculture footprint.

Os mecanismos de estabilização da matéria orgânica (MO) têm sido estudados em solos tropicais e subtropicais brasileiros; no entanto, poucos trabalhos avaliaram a influência da parte metodológica do uso das soluções nos resultados obtidos. Objetivou-se avaliar a eficiência de duas soluções salinas (iodeto de sódio - NaI 1,8 kg dm-3 e politungstato de sódio - PTS 2,0 kg dm-3) na separação de frações densimétricas da MO em dois solos (Argissolo Vermelho do sul do Brasil - 220 g kg-1 argila e Latossolo Vermelho do Cerrado - 630 g kg-1 argila) e o reflexo dessa eficiência na magnitude e importância do mecanismo de proteção física por oclusão em agregados no acúmulo de MO em solos brasileiros. Amostras de solo coletadas nas camadas de 0,00-0,05; 0,05-0,10; e 0,10-0,20 m foram submetidas ao fracionamento físico densimétrico e separadas as frações leve livre (FLL), leve-oclusa (FLO) e pesada (FP) da MO do solo. O uso de PTS 2,0 kg dm-3 aumentou o rendimento de carbono orgânico (CO) das FLL e FLO em ambos os solos em relação à solução de NaI 1,8 kg dm-3, sendo o efeito mais pronunciado na FLO. A utilização do sistema plantio direto (PD) aumentou os estoques de CO total na camada de 0,00-0,05 m do Argissolo em relação ao solo em preparo convencional (PC). O mecanismo de proteção física da MO por oclusão em agregados foi efetivo no aumento dos estoques de C do solo, sendo responsável por aproximadamente ⅓ do acúmulo na camada superficial do Argissolo (0,00-0,05 m). Para o Latossolo, não houve diferenças entre o estoque de CO total do PD e do PC, porém o solo sob PD apresentou acúmulo de aproximadamente ⅔ do estoque de C como FLO na camada superficial do solo. A proteção física por oclusão em agregados é um mecanismo expressivo na estabilização e sequestro de C em solos tropicais e subtropicais, cuja importância pode ser mascarada pela baixa eficiência da solução de NaI em estudos de fracionamento densimétrico da MO do solo.

The mechanisms of stabilization of organic matter (OM) have been studied in Brazilian tropical and subtropical soils; however, few studies have evaluated the influence of the methodological part of the use of the solutions in the results. The aim of this study was to evaluate the efficiency of two salt solutions (1.8 kg dm-3 sodium iodide - NaI, and 2.0 kg dm-3 sodium polytungstate - SPT) in separation of densimetric soil organic matter (SOM) fractions in two soils (Acrisol from southern Brazil - 220 g kg-1 clay, and Ferralsol from the Cerrado [Brazilian tropical savanna] - 630 g kg-1 clay) and the impact of this efficiency in interpreting results such as the magnitude and importance of the mechanism of physical protection by occlusion in aggregates in organic matter accumulation in Brazilian soils. Soil samples taken from the 0.00-0.05, 0.05-0.10, and 0.10-0.20 m layers underwent density fractionation, and the free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF), and heavy fraction (HF) of OM were obtained. The use of 2.0 kg dm-3 SPT increased the content of organic carbon (C) in the FLF and in the OLF of both soils in comparison to 1.8 kg dm-3 NaI, and the effect was more pronounced in the OLF. Use of the NT system increased the SOM content in the 0-0.05 m layer compared to CT in the Acrisol. The mechanism of physical protection of SOM by occlusion in aggregates was effective in increasing soil C stocks, accounting for ⅓ of C accumulation in the 0.00-0.05 m layer of the Acrisol. For the Ferralsol, there were no differences between the stock of total organic carbon (TOC) in NT and CT, but the soil in NT showed an accumulation of approximately ⅔ of the C stock as OLF in the topsoil. Physical protection by occlusion in aggregates is a significant mechanism in C stabilization and sequestration in tropical and subtropical soils, but its importance may be masked by the low efficiency of the NaI solution in studies of densimetric fractionation of SOM.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a degradação dos inseticidas bifentrina, permetrina e tiametoxam em um solo sob sistemas de integração lavoura-pecuária (SILP), plantio direto (SPD) e convencional (SC), e sua relação com atributos microbiológicos (carbono da biomassa microbiana, respiração basal e atividade das enzimas -glucosidase e fosfatase ácida). O experimento foi realizado utilizando solos incubados (0-10cm) com umidade a 75% da capacidade de campo e 28ºC por 51 dias. Além de aumentos de matéria orgânica, biomassa e atividade microbiana, o sistema SILP também favoreceu a degradação mais rápida dos três inseticidas no solo, em comparação aos outros sistemas avaliados. Dentre os inseticidas avaliados, o tiametoxam apresentou degradação lenta no solo, com valores de meia-vida (TD50) entre 46 e 89 dias. Os valores de TD50 para bifentrina ficaram entre 14 e 44 dias e para permetrina entre 9 e 47 dias, considerando todos os sistemas avaliados.

The aim of this research was to evaluate the degradation of bifenthrin, permethrin and thiamethoxam insecticides in a soil under crop-livestock integration (CLIS), no-tillage (NTS) and conventional (CS) systems and its relationship with microbiological attributes (microbial biomass C, basal soil respiration and activities of β-glucosidase and acid phosphatase). The experiment was carried out using incubated soil (0-10cm) with moisture content about 75% of field capacity at 28ºC for 51 days. Besides the increase in soil organic matter content, biomass and microbial activity, CLIS system also favored a faster degradation of the three insecticides in soil compared to the others. Among the evaluated insecticides, thiamethoxam showed the slowest degradation in soil with half-life (DT50) values between 46 and 89 days. Bifenthrin DT50 values were between 14 and 44 days and for permethrin between 9 and 47 days

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) nos principais grupos da macrofauna invertebrada do solo e a relação destes organismos com os atributos físicos e químicos do solo. Foram comparados: sistema de manejo convencional, sistema integração lavoura-pecuária, sistema plantio direto, pastagem cultivada continuamente e fragmentos naturais de Cerrado e de floresta semidecídua. O experimento foi conduzido em Dourados, MS, em um Latossolo Vermelho distroférrico típico, disposto em faixas. A maior densidade, riqueza e diversidade das famílias foi observada no sistema de ILP, em plantio direto, e no sistema em pastagem cultivada continuamente. O sistema convencional promoveu maior redução na comunidade dos organismos invertebrados do solo. O sistema de ILP favorece a manutenção da diversidade da fauna invertebrada, a formação dos agregados estáveis e a fertilidade do solo. A família Sthaphylinidae é um potencial bioindicador de qualidade do solo, principalmente na floresta semidecídua e no sistema de ILP.

The objective of this work was to evaluate the effect of integrated crop-livestock (ICL) systems on the main groups of soil invertebrate macrofauna and the relationship of these organisms with soil physical and chemical attributes. The conventional system, integrated crop-livestock system, no-tillage system, continuously cultivated pasture, and natural fragments of Cerrado and of semi-deciduous forest were compared. The experiment was carried out in Dourados, MS, Brazil, on a Typic Hapludox soil, divided into strips. The highest density, richness, and diversity of families were found in the ICL system, under no-tillage, and in the continuously cultivated pasture. The conventional system caused greater reduction of the soil invertebrate community. The ICL system favors the maintenance of the invertebrate fauna diversity, the formation of stable aggregates, and soil fertility. The Sthaphylinidae family is a potential soil quality bioindicator, especially in the semi-deciduous forest and in the ICL system.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de sistemas de manejo do solo alterarem os teores e a dinâmica do carbono no solo. Foram avaliados a vegetação natural e sistemas de manejo compostos de pastagens, lavouras anuais em preparo convencional e em plantio direto, e rotação de pastagem com lavoura, em experimentos de longa duração conduzidos em Dourados, Maracaju e Campo Grande, MS. Os experimentos foram dispostos em delineamento inteiramente casualizado, em Dourados e Maracaju, e em blocos ao acaso em Campo Grande. Foram determinados os teores e os estoques de C total no solo e em frações granulométricas da matéria orgânica do solo (MOS). A qualidade da MOS foi estimada pela relação entre o C nas frações lábil e não lábil, e expressa na forma de labilidade. A pastagem, permanente ou em rotação com lavouras, aumentou o C na fração particulada e a labilidade da MOS. As menores taxas de acúmulo e os menores estoques de C no solo foram observados nos sistemas apenas com lavouras anuais, enquanto os maiores valores foram registrados nos sistemas com pastagens.

The objective of this work was to evaluate the ability of soil management systems to change the contents and dynamics of soil carbon. Natural vegetation and systems composed of perennial tropical pastures, annual crops under conventional tillage and no-tillage systems, and pasture rotation with annual crops were evaluated in long-term experiments carried out in Dourados, Maracaju and Campo Grande, Mato Grosso do Sul state, Brazil. The experiments were set in a completely randomized block design, in Dourados and Maracaju, and in a randomized complete block design in Campo Grande. Contents and stocks of total C in soil and in soil organic matter (SOM) fractions were measured. The quality of SOM was estimated by the ratio of C in labile and nonlabile fractions, and expressed in the form of lability. Permanent pasture or pasture in rotation with crops increased C in the particulate fraction and the SOM lability. Lower rates of accumulation and of stocks of soil C were observed in systems explored only with annual crops, while higher values were recorded in systems with pasture.

O objetivo deste trabalho foi avaliar mudanças nos atributos químicos, no estoque de carbono e no índice de manejo de C de um Latossolo Vermelho argiloso, sob diferentes sistemas de manejo. Avaliou-se o solo sob sistemas de manejo com diferentes históricos de uso, sob as seguintes coberturas: Zea mays, Urochloa decumbens e Panicum maximum cv. Tanzania. Como testemunha, avaliou-se área sob vegetação de cerrado. Foram coletadas amostras compostas das camadas de solo de 0-5, 5-10 e 10-20 cm. Os teores de fósforo diminuíram com a profundidade, e os maiores valores foram observados na área com P. maximum. Na área com milho, observaram-se maiores valores de K+, Ca++, Mg++, CTC, e de soma e saturação por bases. O teor de C orgânico total do solo (COT) foi maior sob cerrado e menor sob cobertura com P. maximum, à profundidade de 5-10 cm. Os maiores estoques de COT, carbono nas frações particuladas (C-MOP) e nas frações associadas à fase mineral do solo ocorreram na área com U. decumbens, o que promoveu maiores índices de labilidade e de manejo de C, similares aos da vegetação de cerrado. Em todas as coberturas, a labilidade da matéria orgânica do solo diminuiu com o aumento da profundidade. A fração C-MOP apresenta maior sensibilidade às alterações de manejo e relaciona-se ao COT.

The objective of this work was to evaluate changes in the soil chemical attributes, carbon stock and in the C management index of a clayed Oxisol under different management systems. The soil under management systems with different historical usage was evaluated under the following covers: Zea mays, Urochloa decumbens, Panicum maximum cv. Tanzania. A cerrado area was used as check. Four composite samples were collected at 0-5, 5-10 and 10-20 cm soil depths. The phosphorus contents decreased with depth, and the higher values were observed in the area with P. maximum. In the area with Z. mays, higher values for K+, Ca++, Mg++, CEC, and base sum and saturation were observed. The total organic C content (TOC) was higher under cerrado vegetation cover, and smaller under P. maximum at 5-10 cm soil depth. The higher stocks of TOC, and of carbon in particulate fractions (C-POM) and in fractions associate to the soil mineral phase occurred in the area with U. decumbens, which promoted higher values for lability and C management indexes, similar to those for cerrado vegetation. In all coverings, the organic soil matter lability decreased with depth. The C-POM fraction had higher sensibility to variation in management practices, and is related to TOC.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção, a persistência da matéria seca e a eficiência da dessecação em espécies vegetais utilizadas para cultivos de cobertura do solo, e quantificar seus efeitos sobre a produtividade do algodoeiro em plantio direto. O trabalho foi realizado em Santa Helena de Goiás, GO, com 16 tratamentos: Panicum maximum, cultivares Mombaça, Tanzânia e Massai; Urochloa brizantha, cultivares Piatã, Xaraés, Marandu e MG4; U. decumbens; Paspalum atratum cv. Pojuca; Sorghum bicolor cultivares Santa Eliza e BRS 700; Pennisetum glaucum cv. ADR 500; Raphanus sativus; Eleusine coracana, Crotalaria spectabilis, além da testemunha em pousio. As espécies foram semeadas no início de março (2007). As espécies com menores produtividades e persistência da matéria seca foram C. spectabilis, E. coracana e R. sativus. As produtividades de algodão em caroço e fibra foram maiores no cultivo sobre palhas residuais das cultivares Tanzânia e Mombaça de P. maximum, em comparação às observadas com uso de P. atratum cv. Pojuca, R. sativus e pousio. Em geral, S. bicolor, P. glaucum e as cultivares Tanzânia e Mombaça de P. maximum, e MG4, Piatã e Xaraés de U. brizantha apresentam produção e persistência da matéria seca adequadas para o cultivo do algodoeiro no sistema de plantio direto, no cerrado brasileiro.

The objectives of this work were to evaluate biomass production and persistence and the desiccation efficiency in plant species used as cover crops, and to quantify its effects on cotton yield in a no-tillage system. The study was carried out in Santa Helena de Goiás, GO, Brazil, using 16 plant species: Panicum maximum, cultivars Mombaça, Tanzânia and Massai; Urochloa brizantha, cultivars Piatã, Xaraés, Marandu and MG4; U. decumbens; Paspalum atratum cv. Pojuca; Sorghum bicolor cultivars Santa Eliza and BRS 700; Pennisetum glaucum cv. ADR 500; Raphanus sativus; Eleusine coracana, Crotalaria spectabilis, and fallow plants as control. The species were sown early in March-2007. The lower dry biomass productivity and persistence were obtained with C. spectabilis, E. coracana, and R. sativus. Cotton seed and lint yield were higher when it was cultivated after the cultivars Tanzânia and Mombaça of P. maximum, in comparison to the ones observed using P. atratum cv. Pojuca, R. sativus, and fallow plants. Generally, S. bicolor, P. glaucum and the cultivars Tanzânia and Mombaça of P. maximum, and MG4, Piatã and Xaraés of U. brizantha have biomass persistence and productivity suitable for cotton cultivation in no-tillage systems in the Brazilian savannah.

Sistemas de manejo do solo, incluindo lavouras em plantio direto, lavouras (soja) em rotação com pastagens em plantio direto e pastagens permanentes (Brachiaria sp.), foram avaliados quanto à agregação do solo e estabilidade dos agregados. Em três experimentos de longa duração (9 e 11 anos) localizados em Mato Grosso do Sul, o solo foi amostrado nas camadas de 0 a 5, 5 a 10 e 10 a 20 cm, para determinação da estabilidade dos agregados em água e a seco. Foram calculados o diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados (IEA). Em todos os experimentos, nos sistemas com pastagens, seja de forma isolada ou em rotação com lavouras, foi verificado maior volume do solo, constituindo agregados com tamanho superior a 4,76 mm. Os sistemas com pastagens também apresentaram maior DMP e maior IEA em todos os experimentos. O sistema apenas com lavouras apresentou, nos três experimentos, o maior volume de solo com agregados de tamanho entre 0,25 e 2,00 mm. Esses efeitos ocorreram de forma semelhante em todas as profundidades avaliadas. Entre os locais, observou-se o efeito do teor de argila na agregação, sendo maior em Maracaju e menor em Campo Grande. Foi observada estreita relação entre a estabilidade dos agregados e o teor de C no solo. A formação de macroagregados parece estar relacionada à presença de raízes, que são mais abundantes sob pastagem de gramíneas.

Soil management systems, with crops under no-tillage (NT), crops (soybean) in rotation with pastures under NT and permanent pastures (Brachiaria sp.), were evaluated for soil aggregation and aggregate stability. Three long-term experiments (9 and 11 years) in the state of Mato Grosso do Sul were sampled in the layers 0-5, 5-10 and 10-20 cm for determination of the aggregate stability in wet and dry sieving. The mean weight diameter (MWD) and the aggregate stability index (IAS) were calculated. In all experiments, the greatest soil volume was verified in the systems with isolated pastures or in rotation with crops, constituting aggregates of over 4.76 mm. The soil volume was largest in the crop system, in the three experiments, with aggregate sizes between 0.25 and 2.00 mm. These effects ocurred similarly at all studied depths. In the pasture systems, the MWD was largest and IAS highest in all experiments. The clay effect in the aggregation was greatest in Maracaju and lowest in Campo Grande. A close relation between the IAS and soil carbon was observed. The formation of macro-aggregates seems to be related to the presence of roots, which are more abundant under grass pastures.

A estabilidade de complexos organo-minerais é uma característica importante quanto à química e física de solos tropicais e subtropicais. O objetivo deste estudo foi identificar variáveis relacionadas à estabilidade de complexos organo-minerais, avaliada pela energia de ultra-som necessária para a dispersão total do solo em partículas primárias, em seis solos das regiões Sul e Centro-Oeste do Brasil com textura e mineralogia distintas. A energia de ultra-som necessária para dispersão total dos solos variou de 239 a 2.389J mL-1, sendo diretamente relacionada aos teores de carbono orgânico (R²=0,799, P<0,05). A mineralogia da fração argila teve um papel determinante na estabilidade dos complexos organo-minerais, a qual foi relacionada aos teores de óxidos de ferro de baixa cristalinidade (R²=0,586, P<0,10), mas não teve relação com os teores totais de óxido de ferro pedogênicos. A análise qualitativa da fração argila, realizada por difratometria de raios-X, demonstrou que a estabilidade dos complexos organo-minerais variou positivamente em função das proporções de gibbsita e de goethita na fração argila, o que reforça o papel desses minerais na proteção física e estabilidade coloidal da matéria orgânica em solos tropicais e subtropicais.

The stability of organo-mineral complexes is an important characteristic related to the soil chemistry and physics of tropical and subtropical soils. This study was aimed at identifing the variables related to the stability of organo-mineral complexes, evaluated by ultrasonic energy necessary to complete soil dispersion, of six soils from South and West-Center regions of Brazil with distint texture and mineralogy. The ultrasonic energy to complete soil dispersion varied from 239 a 2389J mL-1, and was positively related to the soil organic carbon concentrations (R²=0.799, P<0.05). The clay mineralogy had an important role to the stability of organo-mineral complexes, which were related to the content of low cristalinity iron oxides (R²=0.586, P<0.10), but did not had relationship with the total pedogenic iron oxides. The qualitative analysis of the clay mineralogy, by X-ray diffraction, evidenced that gibbsite and goethite are the main clay minerals related to the stability of organo-mineral complexes, reinforcing the importance of these minerals on the physical protection and coloidal stability of the soil organic matter in the tropical and subtropical soils.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos de fertilidade e as frações de matéria orgânica, ácido fúlvico, ácido húmico e humina, em um Latossolo Vermelho distroférrico, sob diferentes sistemas de cultivo no Cerrado. Os experimentos foram conduzidos no período de 1993 a 2003. Os tratamentos foram divididos em quatro grupos: lavoura (1 e 7), rotação lavoura/pastagem (3 e 5), rotação pastagem/lavoura (4 e 6) e pastagem contínua (2 e 8), todos em plantio direto. A avaliação do solo foi feita após dez anos de cultivo, com análises químicas de amostras da profundidade de 0-20 cm. Foi observado que os teores de Ca2+ variaram de 4,6 cmol c kg-1 (lavoura) a 6,20 cmol c kg-1 (pastagem contínua), e os de P disponível, de 1 a 6 mg kg-1. Os teores de Mg2+ variaram de 3 cmol c kg-1, sob lavoura/pastagem, a 3,8 cmol c kg-1 em pastagem contínua, e os de K+, de 0,28 cmol c kg-1 sob pastagem contínua, a 1,10 cmol c kg-1 em lavoura/pastagem. Os teores de C orgânico variaram de 16,6 g kg-1 na lavoura a 28,0 g kg-1 sob lavoura/pastagem. A fração humina apresenta os maiores valores entre as frações da matéria orgânica.

The objective of this study was to evaluate fertility attributes and the fractions of organic matter, fulvic acid, humic acid, and humina, in a Rhodic Ferralsol, under different cultivation systems in Brazilian Cerrado. The experiments were carried out from 1993 to 2003. The treatments were divided in four groups: tillage (1 and 7), rotation tillage/pasture (3 and 5), rotation pasture/tillage (4 and 6), and continuous pasture (2 and 8), all in no-tillage system. Chemical analyses of soil samples were made for the depth of 0-20 cm, after ten years of cultivation. It was observed that Ca2+ content varied from 4.6 cmol c kg-1 (tillage) to 6.20 cmol c kg-1 (continuous pasture), and available P from 1 to 6 mg kg-1. The Mg2+ content varied from 3 cmol c kg-1, under tillage/pasture, to 3.8 cmol c kg-1 in continuous pasture, and K+, from 0.28 cmol c kg-1, under continue pasture, to 1.10 cmol c kg-1 in tillage/pasture. It was verified that organic C content varied from 16.6 g kg-1 in the tillage, to 28.8 g kg-1under tillage/pasture. The humine fraction presents the largest values among the organic matter fractions.