RESUMO
The dynamics and responses to mulching management processes, which affect sustainability in tropical agroecosystems, remain poorly understood. Therefore, this study aims to evaluate and distinguish the short-and long-term effects of mulch of leguminous biomass on fertility of a tropical soil enriched with calcium. This experiment was conducted using the treatments: Long-term mulching (LTM) consisted of planting without mulch in 2019 in soil that had been mulched for six years previously, while short-term mulching (STM) consisted of planting without mulch for six years and with mulch only in 2019. LTM + STM consisted of planting in mulched soil for seven years (from 2013 to 2019), while LTM + synthetic nitrogen (LTM + sN) consisted of the LTM treatment with the addition of 150 kg N ha-1. The remaining treatments were STM + sN; LTM + STM + sN; bare soil with sN, and bare soil without sN as control. In areas with LTM the interactions between products derived from biomass, sN, and Ca resulted in higher total SOC and BS, while STM maintained soil moisture, decreased penetration resistance, and enhanced N uptake providing biological nitrogen able to replace sN for maize nutrition. The positive effects of short- and long-term mulching were cumulative as they increased accumulated N by maize in 163%, and maize grain yield by 125% (4.77-10.78 Mg ha-1) compared to cultivation with sN without mulch. Our results showed that interactions between continuos mulch of leguminous biomass, Ca and sN prevent degradation of agricultural land in Amazonian conditions. Therefore, this combination must be recommended to prevent Amazonian soil management, which in turn reduces the risk of new deforestation in Amazonian periphery.
RESUMO
In the humid tropic, chemical and physical soil properties that decrease soil's nutrient availability and increase oxygen deficiency are important as restrictions to crop growth. The objective of this study was to evaluate the relations between plant growth and chemical and physical fertility indicators of an Ultisol developed from sediments of the Itapecuru Formation in Central-Northern state of Maranhão, Brazil. An experiment was established with randomized block design, four replicates, and six treatments: 6.0 Mg ha-1 mulch with or without liming; 3.0 Mg ha-1 mulch with or without liming; bare soil with or without liming. Determinations in the plants included leaf area index, net assimilation rate, and the yield parameters: mean number and weight of ears, 100-kernel weight, harvest index, and total grain yield. Soil determinations consisted of bulk density variations on the surface and at 20 cm, effective porosity evolution after intentional flooding, and alterations in chemical indicators such as cation exchange capacity, bases saturation, organic carbon, and macronutrient contents. Mulching and liming were equivalent with regard to their influence on leaf area yield, but mulching was more important for corn productivity because of its greater effect on net photosynthesis.
No trópico úmido, os indicadores químicos e físicos, que diminuem a disponibilidade de nutrientes e aumentam a deficiência de oxigênio dos solos, são importantes para diagnosticar restrições ao crescimento das culturas. Avaliaram-se as relações entre o crescimento das plantas e os principais indicadores físicos e químicos da fertilidade de um Argissolo desenvolvido em sedimentos da Formação Itapecuru, no Centro-Norte do Maranhão. O experimento foi instalado em blocos casualizados, com quatro repetições e seis tratamentos: 6,0 Mg ha-1 de cobertura morta com e sem calagem; 3,0 Mg ha-1 de cobertura morta com e sem calagem; solo descoberto com e sem calagem. Nas plantas, foram determinados o índice de área foliar, a taxa de assimilação líquida e os parâmetros de produtividade: número e peso médio das espigas, peso de 100 grãos, índice de colheita e produção total de grãos. No solo foram avaliadas as variações nas densidades na sua superfície e a 20 cm, a evolução da porosidade efetiva após alagamento provocado e as alterações em indicadores químicos como capacidade de troca catiônica, saturação por bases, carbono orgânico e teores de macronutrientes. A cobertura morta e a calagem se equivaleram quanto à influência na produção da área foliar, mas a cobertura morta foi mais importante para a produtividade do milho, devido ao seu maior efeito sobre a fotossíntese líquida das plantas.
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In the humid tropic, chemical and physical soil properties that decrease soil's nutrient availability and increase oxygen deficiency are important as restrictions to crop growth. The objective of this study was to evaluate the relations between plant growth and chemical and physical fertility indicators of an Ultisol developed from sediments of the Itapecuru Formation in Central-Northern state of Maranhão, Brazil. An experiment was established with randomized block design, four replicates, and six treatments: 6.0 Mg ha-1 mulch with or without liming; 3.0 Mg ha-1 mulch with or without liming; bare soil with or without liming. Determinations in the plants included leaf area index, net assimilation rate, and the yield parameters: mean number and weight of ears, 100-kernel weight, harvest index, and total grain yield. Soil determinations consisted of bulk density variations on the surface and at 20 cm, effective porosity evolution after intentional flooding, and alterations in chemical indicators such as cation exchange capacity, bases saturation, organic carbon, and macronutrient contents. Mulching and liming were equivalent with regard to their influence on leaf area yield, but mulching was more important for corn productivity because of its greater effect on net photosynthesis.
No trópico úmido, os indicadores químicos e físicos, que diminuem a disponibilidade de nutrientes e aumentam a deficiência de oxigênio dos solos, são importantes para diagnosticar restrições ao crescimento das culturas. Avaliaram-se as relações entre o crescimento das plantas e os principais indicadores físicos e químicos da fertilidade de um Argissolo desenvolvido em sedimentos da Formação Itapecuru, no Centro-Norte do Maranhão. O experimento foi instalado em blocos casualizados, com quatro repetições e seis tratamentos: 6,0 Mg ha-1 de cobertura morta com e sem calagem; 3,0 Mg ha-1 de cobertura morta com e sem calagem; solo descoberto com e sem calagem. Nas plantas, foram determinados o índice de área foliar, a taxa de assimilação líquida e os parâmetros de produtividade: número e peso médio das espigas, peso de 100 grãos, índice de colheita e produção total de grãos. No solo foram avaliadas as variações nas densidades na sua superfície e a 20 cm, a evolução da porosidade efetiva após alagamento provocado e as alterações em indicadores químicos como capacidade de troca catiônica, saturação por bases, carbono orgânico e teores de macronutrientes. A cobertura morta e a calagem se equivaleram quanto à influência na produção da área foliar, mas a cobertura morta foi mais importante para a produtividade do milho, devido ao seu maior efeito sobre a fotossíntese líquida das plantas.
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Alley cropping has been considered a means of intensifying land use sustainably as an alternative to slash and burn agriculture in tropical regions. An experimental trial was used to evaluating the growth and productivity of corn under alley cropping to test the viability of this system as a sustainable land use practice in an amazonian Ultisol. The experimental layout was a completely randomized block design with four replications of six treatments: mulch with 13.4 and 8.9 t ha-1 of pigeon pea, and a control treatment without mulch of pigeon pea, with or without tillage. Sustainability of soil and crop were determined from changes on physical properties, such as total porosity, air capacity, available water capacity of the soil, net assimilation rate, crop growth rate, and leaf area index, as well as several productivity parameters, including average weight of ears, weight of 100 grains, and total dry matter. Both mulching and tillage increased the air capacity. Mulching of tilled areas protects the soil against the rainfall impact and prevented its recompaction. The reduced air capacity of the soil had a negative impact on the net assimilation rate, resulting in lower productivity in the no-mulch and no-till plots, mainly due to the reduction of grain weight.
O sistema de cultivo em aléias é considerado uma forma de uso intensivo do solo, como uma alternativa ao sistema de corte e queima nas regiões tropicais. O cultivo em aléias foi testado para verificar sua viabilidade como prática de uso sustentável de um Argissolo da Amazônia. Foram avaliados o crescimento e a produtividade do milho sob esse sistema de cultivo. O arranjo experimental utilizado foi em blocos ao acaso, com quatro repetições e seis tratamentos: cobertura do solo com 13,4 e 8,9 t ha-1 de feijão guandu, um tratamento testemunha sem cobertura do solo com palha ("mulch"), com ou sem preparo. Foram determinadas porosidade total, capacidade de aeração e capacidade de água disponível do solo, taxa de assimilação líquida, taxa de crescimento da cultura, índice de área foliar e parâmetros de produtividade, como massa de espigas, massa de 100 grãos e matéria seca total. A cobertura e o preparo aumentaram a capacidade de aeração e essa cobertura das áreas preparadas evitou a recompactação. A reduzida capacidade de aeração teve um impacto negativo na taxa de assimilação líquida, o que resultou em produtividade baixa nas parcelas não cobertas e não preparadas, principalmente devido a redução do peso de grãos.
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Alley cropping has been considered a means of intensifying land use sustainably as an alternative to slash and burn agriculture in tropical regions. An experimental trial was used to evaluating the growth and productivity of corn under alley cropping to test the viability of this system as a sustainable land use practice in an amazonian Ultisol. The experimental layout was a completely randomized block design with four replications of six treatments: mulch with 13.4 and 8.9 t ha-1 of pigeon pea, and a control treatment without mulch of pigeon pea, with or without tillage. Sustainability of soil and crop were determined from changes on physical properties, such as total porosity, air capacity, available water capacity of the soil, net assimilation rate, crop growth rate, and leaf area index, as well as several productivity parameters, including average weight of ears, weight of 100 grains, and total dry matter. Both mulching and tillage increased the air capacity. Mulching of tilled areas protects the soil against the rainfall impact and prevented its recompaction. The reduced air capacity of the soil had a negative impact on the net assimilation rate, resulting in lower productivity in the no-mulch and no-till plots, mainly due to the reduction of grain weight.
O sistema de cultivo em aléias é considerado uma forma de uso intensivo do solo, como uma alternativa ao sistema de corte e queima nas regiões tropicais. O cultivo em aléias foi testado para verificar sua viabilidade como prática de uso sustentável de um Argissolo da Amazônia. Foram avaliados o crescimento e a produtividade do milho sob esse sistema de cultivo. O arranjo experimental utilizado foi em blocos ao acaso, com quatro repetições e seis tratamentos: cobertura do solo com 13,4 e 8,9 t ha-1 de feijão guandu, um tratamento testemunha sem cobertura do solo com palha ("mulch"), com ou sem preparo. Foram determinadas porosidade total, capacidade de aeração e capacidade de água disponível do solo, taxa de assimilação líquida, taxa de crescimento da cultura, índice de área foliar e parâmetros de produtividade, como massa de espigas, massa de 100 grãos e matéria seca total. A cobertura e o preparo aumentaram a capacidade de aeração e essa cobertura das áreas preparadas evitou a recompactação. A reduzida capacidade de aeração teve um impacto negativo na taxa de assimilação líquida, o que resultou em produtividade baixa nas parcelas não cobertas e não preparadas, principalmente devido a redução do peso de grãos.