ABSTRACT No-tillage (NT) has been largely adopted in Brazil as a strategy for soil conservation, but for the last decade, there have been governmental incentives for its adoption arising from its potential for soil C accumulation. Notwithstanding, the soil mulch formed from crop residues favors the maintenance of soil moisture and nutrients in the upper soil layers, which stimulates soil microbial activity and may increase the potential for nitrous oxide (N2O) emissions. In addition, double-cropping systems in the same year are typical in Brazil and the impact on the fraction of fertilizer N lost as N2O needs to be evaluated. This study aimed to assess the influence of soil tillage and N fertilization on N2O emissions in a wheat-soybean succession system as commonly practiced in southern Brazil. The experiment was carried out at Embrapa Soybean research station located in Southern Brazil. Treatments were conventional tillage (CT) and no-tillage (NT), with and without nitrogen fertilization for the wheat and no N fertilizer for the soybean. Closed-static chambers were used to monitor N2O fluxes for two consecutive years. Together with gas monitoring, soil samples were also taken and analyzed for mineral N, soil moisture and labile carbon. Soybean yields were higher under NT, which seemed to be the result of a higher soil water availability that helped to overcome extended periods without rainfall. Soil N2O emissions were similar between CT and NT, with just a tendency for higher emissions under NT. The highest emissions occurred from the soybean crop. In the second year under NT, the emissions from the soybean crop were higher when preceded by N-fertilized wheat, but the converse was true under CT. None of the soil variables consistently correlated with N2O emissions, with mineral-N as the best predictor in the second wheat cycle and soil moisture in the first soybean cycle. Calculated emission factors were not statistically different between CT and NT and consistently lower than the IPCC default of 1 %. The calculated N2O emission intensity by relating N2O emission to grain yield showed an environmental advantage of NT compared to CT by presenting a 44 % reduction in soybean and similar values for fertilized wheat.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do uso de diferentes adubos nitrogenados nas perdas de N por volatilização de NH3 e no rendimento de grãos de cultura de milho (Zea mays) na região semiárida do estado de Sergipe. O milho foi manejado sob condições de sequeiro e preparo convencional. Os tratamentos de fertilização foram: ureia revestida com enxofre (SU) e ureia organomineral (OMU). Também foram incluídos ureia comercial e sulfato de amônio (SA) como referência de fontes de N com alto e baixo potencial de volatilização de NH3, além de um controle não fertilizado com N. As fontes de N foram aplicadas na superfície do solo a uma taxa de 150 kg ha-1 de N, como cobertura, no estádio V5 de crescimento do milho. O experimento foi realizado em 2015 e repetido em 2016. As perdas de N pela volatilização de NH3 foram diferentes entre as fontes de N nos dois anos de estudo, com SA tendo apresentado a menor perda de N e ureia comercial, a maior. Na área tratada com OMU, as perdas pela volatilização de NH3 foram controladas de forma consistente, tendo mostrado redução de 74 e 67% em relação à da ureia regular em ambos os anos. SU, no entanto, apenas mitigou as perdas de NH3 em 2015, tendo as aumentado em 2016, em comparação à ureia comercial. O rendimento de grãos e o status de N da planta de milho, avaliados pela folha-índice, não refletiram claramente a perda de N pela volatilização de NH3. Para o semiárido de Sergipe, OMU é o melhor fertilizante à base de ureia para mitigar as perdas de N pela volatilização de NH3, e o uso de SA é uma alternativa para aumentar o rendimento do milho e eliminar as perdas de N como NH3.

Abstract: The objective of this work was to evaluate the effect of the use of different nitrogen fertilizers on N losses by NH3 volatilization and on the grain yield of a corn (Zea mays) crop grown in the semiarid region of the state of Sergipe, Brazil. Corn was managed under rainfed conditions and conventional tillage. The fertilization treatments were: sulfur-coated urea (SU) and organo-mineral-coated urea (OMU). Regular urea and ammonium sulfate (AS) were also included as a reference of N sources of high and low NH3-volatilization potential, as well as a control without N fertilization. The N sources were applied to the soil surface at a rate of 150 kg ha-1 N as side-dressing at the V5 growth stage of corn. The experiment was carried out in 2015 and repeated in 2016. Losses of N through NH3 volatilization differed among the N sources in the two study years, with AS presenting the lowest N losses and regular urea, the highest. In the area treated with OMU, losses by NH3 volatilization were consistently controlled, showing a reduction of 74 and 67% in relation to that of regular urea in both years. SU, however, only mitigated NH3-N losses in 2015, increasing them in 2016, compared with regular urea. Corn plant grain yield and N status, assessed by the index leaf, did not clearly reflect N losses by NH3 volatilization. For the semiarid of Sergipe, OMU is the best urea-based fertilizer to mitigate N losses by NH3 volatilization, and the use of AS is an alternative to increase corn yield and eliminate N losses as NH3.

Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar o consumo de nutrientes (CN) e exportação de nutrientes do campo através dos produtos colhidos (EN), visando estimar o balanço dos principais macronutrientes: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) nos países da América Latina e Caribe (ALC). O balanço de nutrientes (BN) foi estimado pela quantidade de nutrientes que entra nos sistemas agrícolas pela adubação e fixação biológica de nitrogênio (FBN) em relação à quantidade que deixa o sistema pelos produtos colhidos, em cada um dos países da região. A região da ALC, com base em estatísticas oficiais correspondentes ao ano 2016, apresentou um balanço positivo de N, no entanto, em alguns países (Argentina, Bolívia e Paraguai) esse balanço foi negativo. A FBN é a principal fonte de N da agricultura latino-americana, respondendo por 62% (11,29 Mt N) do total de N (18,10 Mt N) que ingressa anualmente nos sistemas agrícolas. De um modo geral, o fornecimento de P via adubação na América Latina atenderam as exportações realizadas pelos produtos colhidos, com exceção dos países Argentina, Bolívia, Guatemala e México, os quais se utilizaram de reservas do solo para a nutrição das plantas. O K foi um dos nutrientes cuja aplicação não atende a demanda das culturas da região, apresentando balanços negativos em quase todos os países, exceto Brasil, Colômbia e Venezuela. Deve-se destacar que em muitos solos agrícolas na região, a disponibilidade de K ainda é alta. Os maiores cuidados com o uso de insumos, incluindo os fertilizantes, se dá com os cultivos de soja, milho, café, cana de açúcar e laranja, ficando o restante dependente da fertilidade natural dos solos, que em sua maioria já são pobres, colocando em risco a segurança alimentar.

Summary: The objective of this study was to evaluate nutrient consumption and exports in agricultural systems of Latin America and the Caribbean (ALC) in order to estimate the balance of the main macronutrients (N, P and K) used by crops. The nutrient balance was estimated by considering the amount of nutrients entering the agricultural systems via fertilization and biological N2 fixation (BNF) and the amount of nutrients leaving the systems through crop harvest removal in each country. Based on official statistics for the year 2016, the ALC region presented a positive balance of nitrogen. However, some countries (Argentina, Bolivia and Paraguay) had a negative balance of N. Biological N2 fixation is the main source of N in Latin American agriculture, accounting for more than 62% (11.29 Mt N) of the total N (18.10 Mt N) entering the agricultural systems. Broadly speaking, the supply of P via fertilizer in Latin America counterbalanced the removal through crop harvest, with the exception of Argentina, Bolivia, Guatemala and México, which have crop production dependent on soil P mining. Potassium was one of the nutrients whose application does not meet the demand of the region’s crops, presenting negative balances in almost all countries except Brazil, Colombia and Venezuela. Nevertheless, it should be noted that many agricultural soils from this region have naturally high K availability. Greater care in the use of inputs, including fertilizers, occurs with cropping soybean, corn, coffee, sugarcane and oranges, while the rest are dependent on natural soil fertility, which may compromise food safety.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar as eficiências agronômica e de recuperação de P de fertilizante fosfatado organomineral (FOM) granulado, produzido com cama de frango, comparadas às do monoamônio fosfato (MAP), em solos com diferentes texturas. O experimento seguiu um arranjo fatorial 2x2x4+2, com dois Latossolos (texturas areia franca e franco argilosa), duas fontes de P (FOM e MAP), quatro doses de P (50, 100, 200 e 400 mg kg-1), além de dois controles sem aplicação de P. Os tratamentos foram avaliados em vasos com 10 kg de solo, durante quatro cultivos sucessivos de milho sem reposição do P absorvido pelas plantas, para permitir as avaliações de efeito imediato e residual dos fertilizantes. Os teores de P assimilável no solo foram maiores com o MAP, no solo areia franca, sem diferenças significativas entre fertilizantes no solo franco argiloso. O FOM teve maior efeito imediato e promoveu maior produção de matéria seca no primeiro cultivo; no entanto, o efeito residual dos fertilizantes não diferiu nos demais cultivos. O acúmulo de P pelas plantas não foi influenciado pelo fertilizante utilizado. O FOM apresentou maior eficiência agronômica, mas a eficiência de recuperação de P não diferiu significativamente entre os fertilizantes. O desempenho do FOM indica bom potencial de uso da cama de frango como fertilizante, em formulações organominerais.

Abstract: The objective of this work was to evaluate agronomic and P recovery efficiencies of a granulated organomineral phosphate fertilizer (OMF) produced from poultry litter, compared with those of monoammonium phosphate (MAP), in soils with different textures. The experiment followed a 2x2x4+2 factorial arrangement, with two Oxisols (sandy loam and clay loam textures), two sources of P (OMF and MAP), four levels of P (50, 100, 200, and 400 mg kg-1), besides two control treatments without P application. The treatments were evaluated in 10-kg pots filled with soil, during four successive cultivations of corn without replacing the P absorbed by the plants, in order to evaluate the actual and residual effects of the fertilizers. Available P contents in the soil were higher with the MAP fertilizer in the sandy loam soil, with no significant differences between fertilizers in the clay loam soil. OMF had a greater immediate effect and promoted a higher dry matter yield in the first cultivation; however, the residual effects of the fertilizers did not differ in the other cultivations. P accumulation by plants was not affected by the fertilizer used. OMF had higher agronomic efficiency, but P recovery efficiency did not differ significantly between fertilizers. OMF performance indicates good potential use of poultry litter as fertilizer, in organomineral formulations.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência energética de sistemas especializados e mistos de produção de grãos e carne e o balanço energético na produção de bioenergia. Foram avaliados dados de 20 anos de cultivo com sistemas agrícolas especializados e mistos. Como sistemas agrícolas especializados, avaliaram-se: a pastagem de gramínea; a pastagem de gramínea consorciada com leguminosa; e a produção de grãos em sistema plantio direto ou em sistema convencional de preparo do solo. Como sistema misto, considerou-se a integração lavoura-pecuária em dois sistemas de manejo. Os insumos utilizados foram considerados como o ingresso energético, enquanto a produção de grãos e carne, as saídas de energia. Os produtos agrícolas nos sistemas mistos apresentaram balanço energético e produção absoluta de energia renovável compatíveis com aqueles produzidos em sistemas especializados. O balanço energético do biocombustível de soja apresentou valores positivos tanto em sistemas mistos como especializados, independentemente do sistema de preparo do solo. Entre os biocombustíveis de soja e milho analisados, o maior balanço energético foi observado no bioetanol produzido com milho. Os biocombustíveis produzidos em todos os sistemas apresentam balanço energético positivo e podem ser considerados energeticamente sustentáveis.

The objective of this work was to evaluate the energetic efficiency of mixed and specialized production systems of grain and meat, and the energy balance in bioenergy production. Agronomic data from 20-year farming with specialized and mixed agrosystems were used. As specialized agricultural systems, the following ones were evaluated: grass pasture; grass with legume pasture; and continuous grain production under no tillage or conventional plough tillage. As a mixed system, the integrated crop-livestock was evaluated under no tillage or conventional plough tillage. The agricultural activity were considered energy input, while grain yield and meat production the energy output. The agricultural products obtained in mixed systems showed energy balance and total production of renewable energy equivalent to the those yielded by the specialized systems. The energy balance of soybean biofuel showed positive values both in mixed and in specialized systems regardless of the soil tillage managements. Among the analyzed soybean and maize biofuels, the greatest energy balance was observed in maize bioethanol. The biofuels produced in all production systems show a positive energy balance and can be considered energetically sustainable.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da substituição de pastagens por reflorestamento com eucalipto e mata secundária sobre a dinâmica da matéria orgânica e emissão de N2O, em áreas da Mata Atlântica. As áreas avaliadas localizam-se no Município de Cruzeiro, SP, e têm histórico comum de uso da terra, tendo sido inicialmente ocupadas por pastagem. Desde 1973, uma parte desta área foi reservada para regeneração natural, outra foi ocupada com plantio de eucalipto e outra permaneceu como pastagem. Para quantificar o estoque de C e nitrogênio do solo e a abundância isotópica de 13C na matéria orgânica do solo (MOS), foram coletadas amostras de solo até 1 m de profundidade, com uso de três repetições. A emissão de N2O foi avaliada com câmaras estáticas pelo período de um ano. Não foram observadas diferenças significativas nos estoques de C e N do solo nas áreas de mata e eucalipto, em relação à pastagem. A mata apresenta maior influência sobre a composição da MOS. Na mata de eucalipto ocorrem as maiores perdas anuais de N, pela emissão de N2O.

The objective of this work was to evaluate the impact on soil organic matter dynamics and N2O emission of the substitution of pasture areas by eucaliptus reforestation and secondary forest. The evaluated areas are localized in Cruzeiro municipality, São Paulo state, Brazil. The areas presented common soil usage history, and were used, at first, as pasture. Since 1973, part of the area was reserved for regeneration of the secondary forest, another part was planted with eucalyptus, and the remaining was kept as pasture. To quantify the stocks of C, N and in soil and the 13C isotopic abundance in soil organic matter (SOM), samples from these areas were collected until 1-m depth, using three replicates. The emission of N2O was evaluated with static chambers for one year. The three areas did not show significant differences on C and N stocks of the secondary forest and eucalyptus areas, in comparison to the pasture one. Secondary forest and eucalyptus has greater carbon contribution to SOM. Secondary forest and eucalyptus have highest annual losses of N, as N2O.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o aproveitamento do N amoniacal de dejetos líquidos de suínos (DLS) pela cultura do milho (Zea mays). O experimento foi conduzido em Argissolo Vermelho distrófico arênico. Os tratamentos avaliados consistiram da aplicação ou não de DLS sobre resíduos culturais de aveia, em plantio direto e preparo reduzido do solo. Para quantificar o destino do N amoniacal aplicado, a fração amoniacal dos DLS foi enriquecida com (15NH4)2SO4 . O aproveitamento do N amoniacal dos DLS pelo milho foi de apenas 15,3% e não diferiu com o uso do DLS em plantio direto ou em preparo reduzido do solo. Na maturação fisiológica do milho, a quantidade de 15N dos DLS recuperada no solo, até a profundidade de 120 cm, e na planta (parte aérea+grãos+raízes) correspondeu a 49,6% do 15N aplicado. A fração de N orgânico dos DLS e a matéria orgânica do solo foram as principais fontes de N para a cultura do milho.

The objective of this work was to evaluate corn (Zea mays) utilization of ammoniacal N from pig slurry (PS). A field experiment was carried out in a typic Hapludalf. The treatments consisted of the application or not of PS on oat straw, in no-tillage and reduced tillage planting systems. In order to quantify the destination of applied ammoniacal N from the PS, the ammoniacal fraction was enriched with (15NH4)2SO4 . The utilization of ammoniacal N from pig slurry by corn crop was of 15.3% and did not differ between no-tillage and reduced tillage soil systems. At corn physiological maturity, the amount of 15N recovered from the soil, at 120-cm depth, and from the plant (grain+shoot+roots) was 49.6% of the 15N applied with pig slurry. The organic N fractions from pig slurry and from soil organic matter were the main sources of N for corn.

No centro-sul do Brasil, é cada vez mais frequente o uso de dejetos líquidos de suínos em solo sob sistema plantio direto, com resíduos culturais de elevada relação C/N. Com o objetivo de avaliar a imobilização do N amoniacal aplicado ao solo com dejetos líquidos de suínos, foram realizados dois experimentos, um em campo e outro em laboratório, ambos em Argissolo Vermelho distrófico arênico. Os tratamentos consistiram da aplicação de dejetos líquidos com ou sem palha de aveia, com (preparo reduzido) ou sem (plantio direto) incorporação no solo. Para quantificar a imobilização do N amoniacal aplicado com os dejetos líquidos, a fração amoniacal foi enriquecida com 15N. Em campo, a imobilização do N amoniacal foi avaliada em três camadas do solo até a profundidade de 10 cm, durante o ciclo da cultura do milho. Os resultados obtidos nos dois experimentos indicaram que a imobilização do N proveniente da fração amoniacal dos dejetos não foi alterada pela sua incorporação ao solo, mas foi estimulada pela palha de aveia. Quando os dejetos foram aplicados na presença de palha de aveia em campo, a quantidade máxima de N imobilizado atingiu 16 % do N amoniacal aplicado. Quando foram aplicados em solo descoberto, esse valor foi de apenas 11 %. A maior parte do N amoniacal imobilizado após a aplicação dos dejetos líquidos em campo ocorreu durante a fase inicial da decomposição da palha de aveia e na camada superficial do solo. O efeito potencial da palha de aveia sobre a imobilização do N amoniacal dos dejetos, determinado em laboratório foi de 4,2 kg de N para cada Mg de carbono adicionado.

The use of pig slurry in no-tillage systems on cultural residues with high C/N ratio is becoming a common practice in the center-south of Brazil. Two experiments were conducted to evaluate the immobilization of ammonium N applied with pig slurry to the soil. One experiment was run in the field and the other in laboratory conditions, both on a Hapludalf soil. The treatments consisted of pig slurry application with and without oat straw, with (reduced tillage) and without (no-tillage) soil incorporation. The ammonium fraction of pig scurry was enriched with 15N to quantify of this ammoniacal N. In the field ammonium-N immobilization was evaluated during corn growth, in three soil layers down to a depth of 10 cm. The results from the two experiments indicated that N immobilization from the ammonium fraction of pig slurry was not influenced by soil incorporation, but was stimulated by the presence of oat straw. When pig slurry was applied with oat straw in field conditions the maximum amount of immobilized N reached 16 % of the applied ammonium N whereas in fallow soil the value was only 11 %. Immobilized ammonium N was highest after pig slurry application in field conditions during the initial phase of oat straw decomposition and in the surface soil layer. The potential effect of oat straw on ammoniacal N immobilization of the pig slurry evaluated in the laboratory was 4.2 kg N Mg3- of carbon added with the straw.

O objetivo deste trabalho foi comparar as emissões de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera depois da aplicação de dejetos líquidos de suínos, em plantio direto (PD) e preparo reduzido (PR) do solo. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados com cinco repetições. Os tratamentos consistiram na aplicação (40 m³ ha-1), ou não, de dejetos líquidos em PD e PR. As emissões de N2O foram medidas in situ depois da aplicação dos dejetos, por 28 dias. Os fluxos de N2O aumentaram com a aplicação dos dejetos e, em apenas 20% das avaliações realizadas, foram superiores no PD. As emissões de N2O relacionaram-se com o aumento do espaço poroso ocupado pela água. Quantidades acumuladas de N na forma de N2O, emitidas em 28 dias, representaram 0,20 e 0,25% do N total aplicado com os dejetos no PD e PR, respectivamente. Os resultados demonstram que a aplicação de dejetos líquidos de suínos em PD não aumenta a emissão acumulada de N2O em relação à aplicação em PR.

The objective of this work was to compare nitrous oxide (N2O) emissions to the atmosphere with pig slurry application on soil under no-tillage (NT) and minimum tillage (MT). The experimental design was set as a completely randomized design with five replications. The treatments consisted of the application (40 m³ ha-1), or not, of pig slurry in NT and MT. The N2O emissions were measured in situ, after the slurry application, for 28 days. The N2O flux increased with the application of slurry and, only in 20% of the evaluations, they were greater in NT. Nitrous oxide emissions were related to the increase of the water-filled pore space. Amounts of N-N2O emitted in 28 days represented 0.20 and 0.25% of total N applied with slurry for NT and MT, respectively. Results work show that pig slurry application in NT does not increase the accumulated N2O emission in relation to application in MT.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da fixação biológica de nitrogênio (FBN) da cultura da soja, e a eficiência do uso de fertilizantes nitrogenados (EUFN) pelas culturas de milho e algodão, no balanço de N de um Latossolo Vermelho distroférrico, sob plantio direto, em Dourados, MS. O estudo foi feito em dois anos, concentrando-se nas safras de verão. A contribuição da FBN para a soja foi avaliada pela técnica de abundância natural de 15N. A EUFN foi avaliada mediante a substituição dos fertilizantes nitrogenados convencionais pelos enriquecidos com 15N, nas culturas do milho e algodão. No primeiro ano, foram adicionados 115 kg ha-1 de N, de forma parcelada, para ambas as culturas; somente a parte aérea das plantas foi avaliada. No segundo ano, somente a cultura do milho foi avaliada, tendo recebido 70 kg ha-1 de N aos 29 DAE. Nesse ano, além da parte aérea do milho, amostrou-se também o solo, na profundidade de 0-20 cm. Nos dois anos de avaliação, a FBN foi superior a 80% do N nas plantas de soja, o que resultou em alta produtividade e em balanço positivo de N para o solo. A EUFN na parte aérea de milho e algodão, no primeiro ano, foi de 48 e 61%, respectivamente. No segundo ano, a EUFN, na parte aérea do milho, foi de 46%, tendo-se observado que 24% do N do fertilizante permaneceu nos primeiros 20 cm de solo. Para os níveis de produtividade das culturas de milho e algodão, o manejo do fertilizante nitrogenado resulta em balanços negativos de N para o solo.

The subject of this work was to evaluate the effect of biological nitrogen fixation (BNF) of soybean, and the nitrogen fertilizer use efficiency (NFUE) by maize and cotton, on the N balance of an Oxisol (Typic Haplorthox) under no-tillage, in Dourados, MS. The study was carried out for two consecutive years, focusing the summer crops. The BNF contribution to soybean was evaluated by the 15N natural abundance technique. The NFUE was evaluated by the substitution of conventional N fertilizers used for maize and cotton crops by 15N enriched ones. In the first year, both crops were fertilized with 115 kg N ha-1 split in three doses; only plant aerial parts were evaluated. In the second year, only the maize crop was evaluated and received 70 kg ha-1 N, as a dressing fertilization at 29 DAE. In that year, the aerial part of maize plants and the soil of a 0-20 cm layer were evaluated. For two consecutive harvests, the BNF contribution to soybean was over 80%, bringing about high yields and a positive N balance to the soil. In the first year, NFUE for aerial parts of maize and cotton were 48 and 61%, respectively. In the second year, NFUE for maize was 46%, and the soil layer of 0-20 cm also retained 24% of de N fertilizer applied. For the yield levels of maize and cotton, the fertilizer management results in negative N balances to the soil.