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Soybean [Glycine max (L.) Merr.] responses to seed inoculation with rhizobium are inconsistent in sites with inoculation history. Field trials were conducted in South-central region of Parana State...

Diversified cropping systems can benefit plant growth and yield, but their impacts on K budget and legacy in no-till Oxisols are still poorly understood. This study, based on a long-term (19-years) field experiment, aimed to evaluate the effect of cropping system diversification as well as the proportion of maize in summer season on crop yields, and on soil K forms, use efficiency, budget, and legacy K in a subtropical Rhodic Hapludox under no-till in Southern Brazil. Five treatments were evaluated: two monocropping of maize and soybean in sucession to barley, and three crop rotations with 21%, 26% and 47% of maize in rotation with soybean in summer, combined with up to four winter crops (barley, wheat, canola, and oat). Soil (0–0.20 m) was sampled at the 19th year for determination of soil K forms, and all records of K fertilization and grain yields, as well as the initial soil analysis, were retrieved, and soil K accumulation, K budget, K usage efficiency, and K legacy were calculated. Across the 19-years and in comparison to monocropping, the diversification of cropping systems increased barley (33%) and maize (52%) yields, while a 10% increment was observed for soybean yield by increasing the proportion of maize in summer season from 0% to 47%. Increasing K input via fertilization as a consequence of the higher proportion of maize in summer was the main factor related to observed increment on potentially available K content in soil and on the potential use of legacy K from 6 to 10 years. Maximum K budget (−160 kg ha−1) and use efficiency (114 kg grains kg−1 K applied) were obtained by equating maize-soybean proportion (50/50%) in summer and diversifying winter crops. According to our findings, intercalating maize and soybean in summer and diversifying winter crops are the key for using K more efficiently in subtropical agriculture.

The low solubility of lime (CaCO3) and the absence of soil disturbance in fields under no-tillage (NT) may diminish the effectiveness of surface liming to reduce exchangeable Al3+ (toxic to plants) and increase the base saturation in deep soil layers. However, the effects of subsurface soil acidity can be attenuated by applying agricultural gypsum (CaSO4⋅2H2O), which is more soluble than lime, and thus, can leached bases (exchangeable Ca2+, Mg2+ and K+) and S-SO42− to deeper soil layers as well as decrease Al3+ toxicity to plants. Therefore, gypsum can be applied individually or in combination with lime. Herein, we conducted a field experiment aiming to evaluate short- (1 year) and long-term (11 years) effects of surface liming and gypsum application on the chemical properties of the 0.00–0.10, 0.10–0.20, 0.20–0.40 and 0.40–0.60 m soil layers and also on crop yield of 22 crop seasons (i.e., 10 soybean, 3 maize, 4 white oat, 3 wheat and 2 barley crops). The study was performed in a clayey Typic Hapludox of moderate acidity managed under NT for more than 25 years in Guarapuava, Parana State, southern Brazil. Three soil surface-applied lime strategies were tested in order to raise base saturation to 70%, namely: (a) 4.62 Mg ha–1 rate of lime of low effective calcium carbonate equivalent (ECCE = 75%); (b) 3.47 Mg ha–1 rate of lime with a high ECCE value (101%); and (c) the same rate of high-ECCE lime split in three applications (i.e., 1/3 at the start of experiment; 1/3 after 1 year and 1/3 after 2 years). A control treatment without liming was also conducted. The liming strategies were combined with four rates of agricultural gypsum (i.e., 0, 3, 6 and 9 Mg ha–1) applied at the start of the experiment. Our findings did not reveal synergistic effect of lime and gypsum on soil chemical properties nor on crop yield. Gypsum resulted in very slight gains in grain yield (4% on average) and limited to just 25% of cereal (corn and winter cereals) crop seasons. On the other hand, liming increased soybean yields by 14% in 40% of crop seasons. Gypsum was more efficient than lime in raising exchangeable Ca2+ levels up to −0.60 m in the short term; however, lime promoted greater reduction of soil acidity and had a more marked residual effect on exchangeable Ca2+ contents than gypsum. The liming strategies did no promote substantial differences in crop yield, but low-ECCE lime sustained better soil chemical condition to plant growth for a longer period. Surface liming efficiently reduced subsurface acidity in a moderately acidic Oxisol managed under NT even in the short-term, promoting increments on soybean crop yields. In this case, the application of gypsum rates did not bring additional benefits to soil or plant yield.

Os resíduos culturais na superfície de solos em plantio direto (PD) podem intensificar a volatilização de amônia, quando da aplicação dos fertilizantes nitrogenados em sistemas de produção de cereais. Este estudo visou avaliar a magnitude das perdas de N por volatilização, quando da aplicação superficial de ureia nas culturas do trigo e do milho, em Latossolo Bruno em PD, no centro-sul do Paraná. Adicionalmente, avaliou-se o potencial de fontes alternativas de N (ureia com inibidor de urease, fertilizante líquido, nitrato de amônio e sulfato de amônio) e de variantes no manejo da ureia (fertilizante aplicado pela manhã ou à tarde) em reduzir as perdas de amônia por volatilização. Dois experimentos foram conduzidos, por dois anos, com as culturas do trigo (Triticum aestivum L.) e milho (Zea mays L.), seguindo um delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. As perdas de N por volatilização de amônia foram avaliadas utilizando-se um coletor semiaberto estático, no período de até 21 dias após a aplicação dos fertilizantes. No inverno, as perdas foram baixas para todas as fontes nitrogenadas (

Changes in soil physical properties due to different management systems occur slowly, and long-term studies are needed to assess soil quality. The objectives of this study were to evaluate the effects of soil management systems and liming methods on the physical properties of a Latossolo Bruno Alumínico típico (Hapludox). A long-term experiment that began in 1978 with conventional and no-tillage systems was assessed. In addition, different liming methods (no lime, incorporated lime, and lime on the soil surface) have been applied since 1987 and were also evaluated in this study. Moreover, an area of native forest was evaluated and considered a reference for the natural condition of the soil. Soil physical properties were evaluated in layers to a depth of 1.00 m. Compared to native forest, the conventional tillage and no-tillage systems had higher soil bulk density, penetration resistance, and microporosity, and lower aggregate stability and macroporosity. Compared to the conventional tillage system, long-term no-tillage improved the structure of the Hapludox, as evidenced by increased microporosity and aggregate stability, especially in the soil surface layer. In no-tillage with lime applications sporadically incorporated, soil physical properties did not differ from no-tillage without lime and with lime applied on the soil surface, indicating that this practice maintains the physical quality of soil under no-tillage. Liming in a conventional tillage system improved soil aggregation and reduces penetration resistance in the soil layers near the soil surface. No-tillage was the main practice related to improvement of soil physical quality, and liming methods did not influence soil physical properties in this soil management system.

In no-tillage (NT) systems, there is no plowed layer since the soil is not tilled. Thus, the soil layer for fertility evaluation can be defined as the one in which the fertility indices are affected by the surface application of lime and fertilizers and soil properties have the closest relationship with crop yields. The objective of this study was to determine the most appropriate soil layer under long-term NT for sampling for fertility evaluation in the South-Central region of Paraná, Brazil. A total of 99 field experiments of crop rotations were performed, including soybean, corn, barley, wheat, and white oat, all on Oxisols (Hapludox). Despite the surface application, lime and fertilizers increased base saturation (V) and available K to a depth of 0.20 m. The relationship with crop yields was high for V and low for available K for both soil layers (0.00-0.10 and 0.00-0.20 m); for P, however, the relationships with soybean and corn yields were strongest in the 0.00-0.20 m layer. Thus, considering the soil layer fertilized by the surface application of lime and potassium fertilizers and the highest relationship of soil P contents with the yield of the main crops of the crop rotation, the 0.00-0.20 m layer is the most appropriate for soil fertility evaluation under long-term no-tillage systems.

Pouco se conhece sobre a eficiência relativa de fosfatos solúveis e naturais em sistemas de alta produtividade de culturas em plantio direto no centro-sul do Paraná. Este trabalho objetivou avaliar a eficiência agronômica de fosfatos naturais reativos em comparação a um fosfato solúvel na produtividade de várias espécies vegetais anuais em dois ciclos de um sistema de rotação de culturas trienal. O experimento foi conduzido sobre um Latossolo Bruno, em Guarapuava, PR, de 2000 a 2006. Dois fosfatos naturais reativos (FNR: Gafsa e Arad) e um fosfato solúvel (superfosfato triplo, SFT) foram aplicados, a lanço, nas doses de 0, 40, 80 e 160 kg ha-1 de P2O5, no início do primeiro e do segundo ciclo de rotação de culturas trienal (aveia branca/milho/trigo/soja/cevada/soja). À exceção da cevada, a produtividade das culturas não foi alterada pela adição de qualquer dos fosfatos no primeiro ciclo de rotação, provavelmente, devido ao alto teor de P previamente existente no solo (8,7 mg dm-3 na camada de 0–10 cm). No segundo ciclo de rotação, quando o solo tinha 4,1 mg dm-3 de P, a aplicação de P na semeadura da aveia branca incrementou em 11 % a produtividade das culturas de verão e em 20 % a das culturas de inverno, tendo o menor incremento ocorrido no milho (8 %) e o maior na cevada (44 %). Neste ciclo, o SFT proporcionou maior produtividade do que os FNR nas culturas de inverno (aveia branca, trigo e cevada), numa média de 11 %, não tendo havido diferença de produtividade entre os FNR. O fosfato solúvel em água é mais eficiente do que os fosfatos naturais reativos em solos sob plantio direto, tanto no efeito imediato quanto na fase residual. Apesar disso, não é necessário aplicar fertilizantes fosfatados para obter alta produtividade em solos com altos teores de P em plantio direto, a não ser para culturas muito exigentes, a exemplo da cevada. Little is known about the agronomic effectiveness of phosphate rocks in high-yielding crop rotation systems under no-till in the Center-South of the state of Paraná, Brazil. This field study was undertaken to compare the effectiveness of rock phosphates and soluble P fertilizers to increase the yield of several annual crops grown in two consecutive triennial crop-rotation cycles under no-tillage. The experiment was carried out in an Oxisol, in Guarapuava, PR, from 2000 until 2006. Two phosphate rocks (PR - Gafsa and Arad) and a soluble P fertilizer (TSP - triple superphosphate) were broadcast over the soil surface at rates of 0, 40, 80 and 160 kg ha-1 P2O5, at the beginning of the first and the second rotation cycle of the triennial crops (oat, maize, wheat, soybean, barley and soybean). With exception of barley, crop yields were not affected in the first rotation cycle by any phosphate fertilizer regardless of type and rate, probably due to the high P contents available in the soil (8.7 mg dm-3 in the 0–10 cm layer). In the second rotation cycle, when soil available P was 4.1 mg dm-3, P application at oat sowing increased the yield of summer crops by 11 % and of winter crops by 20 %. The yield increment was lowest for maize (8 %) and highest for barley (44 %). In this cycle, TSP resulted in higher yield than PR, though only for winter crops (oat, wheat and barley), in a mean of 11 %, with no difference between Gafsa and Arad. Water soluble fertilizer (TSP) was more efficient than phosphate rocks in soils under no-till system both in the short and long term. Nevertheless, it is not necessary to apply phosphates for high yields in soils with high available P contents under notill, except for species with high P requirement, e.g., barley.

O N é um dos nutrientes demandados em maior quantidade pela cultura do milho e o seu suprimento adequado tem implicações técnicas, quanto ao desempenho e à lucratividade da cultura, e ambientais pelo alto potencial de lixiviação do nitrato. Resultados de 61 experimentos, realizados por 13 anos, numa parceria entre a Fundação Agrária de Pesquisa Agropecuária (FAPA) e a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), foram analisados e interpretados visando o desenvolvimento de uma tecnologia de indicação de N para alto rendimento da cultura do milho em plantio direto e adaptado ao uso de plantas de cobertura na região centro-sul do Paraná. As quantidades de N (ureia) a serem aplicadas no milho foram estimadas a partir da demanda de N em diferentes faixas de rendimento de grãos da cultura (6–8, 8,1–10, 10,1–12 e 12,1–14 t ha–1), da disponibilidade de N à cultura em solos com diferentes teores de matéria orgânica (MO) na camada de 0–10 cm (< 40, 40–60 e > 60 g kg-1), do efeito de plantas de cobertura (gramínea, leguminosa, consórcio gramínea-leguminosa e nabo forrageiro) na disponibilidade de N, e da eficiência do N mineral aplicado. As doses de N indicadas (DNI) tiveram boa relação com as doses de máxima eficiência econômica (DMEE) calculadas para condições distintas de MO no solo, planta de cobertura e expectativa de rendimento (DNI = 39 + 0,80 DMEE, R2 = 0,74, n = 20, p = 0,03), o que confirma a adequação das doses para a cultura na região. As doses também apresentaram boa relação com a indicação de N vigente nos Estados do RS e SC (DNI: PR = -14 + 1,06 RS/SC, R2 = 0,88, n = 12, p = 0,02), o que valida o uso da indicação do centro-sul do PR, que apresenta expectativas de rendimento mais elevadas, para sub-regiões do RS/SC que apresentam alto potencial de rendimento da cultura. Da mesma forma, a indicação do RS/SC pode ser utilizada para subregiões do PR que apresentam menor aptidão climática à cultura do milho. Nitrogen (N) is required in large quantities by corn and its supply causes technical concerns related to crop performance and profitability, and environmental concerns in view of the high risk of nitrate leaching. Results of 61 field experiments conducted through 13 years, in a cooperative effort of the Fundação Agrária de Pesquisa Agropecuária (FAPA) and the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), were analyzed and interpreted aiming at establishing a N fertilizer indication for high corn yields, adjusted to the use of winter cover crops in no-till soils in the South-Central region of Parana, Brazil. The urea-N rates were calculated based on the N required for different corn yield levels (6–8, 8.1–10, 10.1–12 and 12.1– 14 t ha-1) and taking into account the N availability in soils with different soil organic matter contents in the layer 0–10 cm (< 40, 40–60 and > 60 g kg-1), the effect of winter cover crops (grass, leguminous, grass-legume consortium, and wild radish) on N availability, and the efficiency of N fertilizer. The indicated rates of urea-N were closely related to the N rates for maximum economic efficiency (MEE) for different soil OM contents, cover crop and corn yield (N indication = 39+0.80MEE, R2 =0.74, n=20, p=0.03) corroborating the adequacy of this N indication for corn. The N rates were closely correlated with the rates recommended in the states of Rio Grande do Sul (RS) and Santa Catarina (SC) (Indication PR = -14+1.06 RS/ SC, R2 = 0.88, n=12, p=0.02). This confirms the use of the indication of Central South Parana for subregions of RS and SC with high corn yield potential. Likewise, the recommendation for RS and SC can also be used in subregions in PR that are climatically less suitable for corn.

O Estado do Paraná não dispõe de um sistema de recomendação de adubação para rotação de culturas em plantio direto (PD). Em razão disso, utiliza indicações geradas para culturas individuais há mais de 30 anos e em preparo convencional. Este estudo teve como objetivo consolidar a calibração de P e avaliar a resposta das culturas à adubação fosfatada, visando à proposição de um sistema de indicações técnicas para a adubação fosfatada das culturas da soja, do milho, do trigo e da cevada cultivadas em sistema de rotação em Latossolos com longo histórico de PD (>30 anos) na região centro-sul do Paraná, que se caracteriza por possuir alto potencial produtivo. Três experimentos de calibração foram conduzidos de 2008 a 2013 e consistiram na criação de níveis de P pela aplicação de doses a lanço de até 640 kg ha-1 de P2O5. Quarenta e quatro experimentos de resposta a P foram conduzidos entre as safras de 2011 a 2012/13, tendo como foco avaliar a resposta das culturas a P em solos com distinta disponibilidade do nutriente. Os rendimentos relativos [RR = (rendimento sem P/rendimento máximo) × 100] das culturas e os teores de P no solo (Mehlich-1) foram relacionados, obtendo-se os teores críticos e as classes de disponibilidade de P no solo. Para a estimativa das doses nas classes de disponibilidade Baixa e Média, foram utilizadas as curvas de resposta à adubação de P, seguindo a filosofia de suficiência (adubação de cultura). Nas classes de disponibilidade Alta e Muito Alta, as doses foram com base na exportação pelos grãos. Os cereais de inverno se evidenciaram mais exigentes e determinaram o teor crítico de P de 8 mg dm-3 para a rotação de culturas, considerando a camada de 0-20 cm. As doses de P indicadas para soja, milho, trigo e cevada em solos em PD de longa duração são superiores às de adubação atualmente indicadas no PR, o que, ao menos em parte, justificam-se pelas altas produtividades das culturas e alta capacidade de retenção de P dos solos da região. Embora adotada a filosofia de suficiência/adubação de cultura para a indicação das doses de adubação fosfatada em solos abaixo do teor crítico, estima-se que as doses estipuladas para as culturas elevem o teor de P no solo ao teor crítico após um ciclo da rotação de culturas (três anos). Although the State of Parana, Brazil, has adopted crop rotation and no-till (NT) systems, fertilizer application is still based on recommendations developed more than 30 years ago for monocropping under conventional tillage because fertilizer recommendations developed specifically for crop rotation under NT are lacking. The objective of our study was to consolidate P calibration and evaluate crop responses to P fertilization so as to propose a system of technical recommendations for P fertilization for soybean, maize, wheat, and barley grown in a crop rotation system in Oxisols under long-term (>30 years) NT systems in the high yield potential South-Central region of Parana. Three calibration trials were conducted from 2008 to 2013, consisting of P broadcast application rates of up to 640 kg ha-1 P2O5. Forty-four P fertilization trials were carried out over the 2011-2012/13 growing seasons to evaluate yield response to P fertilization rates in Oxisols with different levels of P availability. Relative crop yield [RR = (yield without P/maximum yield) × 100] and soil P availability (Mehlich-1) were compared to obtain P critical levels and generate soil P availability classes based on crop response. For soils in the Low and Medium availability classes, recommended P fertilizer application rates were based on the yield response curve following the nutrient sufficiency approach. For soils in the High and Very High availability classes, P fertilizer recommendations were based on P removal through grain harvest. The winter cereal crops were more demanding to achieve maximum yields - the soil critical P level for the crop rotation system was determined at 8 mg dm-3 based on the requirement of these crops, considering the 0-20 cm soil layer. The recommended P fertilization rates for soybean, maize, wheat, and barley in Oxisols under long-term NT developed in our study are higher than the current P fertilization rates used in Parana, which is explained in part by the high crop yields and high P adsorption capacity of soils in the region. Although the nutrient sufficiency approach was used to determine P fertilization rates in the soils below the critical level, it is estimated that the P rates recommended for the crops will raise soil P availability above the critical level after a full crop-rotation cycle (3 years).

Besides supplying calcium (Ca) and sulfur (S) to plants, gypsum has recently been used in agriculture to ameliorate some soil physical and chemical properties, especially to alleviate aluminum phytotoxicity in subsoils. When applied in large quantities, however, gypsum may leach significant amounts of nutrients from the plow layer. This study was conducted to assess the effect of gypsum addition to the soil on the magnitude of cation leaching as well as the relationship of leaching with some soil properties in a group of seven Brazilian soils. Rates of gypsum equivalents to 0, 5.0, 10, and 20 t ha−1 (0, 2.5, 5.0, and 10 g kg−1) were mixed with triplicate soil samples consisting of 3.0 kg of dry base soil. After 60 days of incubation at room temperature (15–25°C), the experimental units were packed into polyvinyl chloride leaching columns (32‐cm‐high×10 -cm-diameter) at a density of 0.9 g cm−3. Thereafter, they were percolated once a week with a volume of distilled water equivalent to 1.5 times th...

O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito do preparo do solo e formas de aplicação de calcário em experimento de longa duração, nas características de um Latossolo Bruno aluminíco argiloso e nos componentes do rendimento da cultura da soja. O experimento com sistemas de preparo do solo foi instalado em 1978, e, em 1987, métodos de aplicação de calcário foram introduzidos. Os tratamentos avaliados foram: PC sem - preparo convencional sem calcário; PC inc - com calcário; PD sem - plantio direto sem calcário; PD sup - com calcário superficial e PD inc - com calcário incorporado. O solo e a planta foram analisados na safra de 2002-2003. Os sistemas plantio direto e preparo convencional não apresentaram restrições físico-estruturais no solo. Na camada superficial, o plantio direto sem incorporação de calcário apresentou maior estabilidade dos agregados do que o preparo convencional. No PD inc, a estabilidade dos agregados foi menor do que no PD sem e PD sup. A estabilidade dos agregados mostrou-se positivamente relacionada com o comprimento de micélio fúngico e com o teor de CO. A umidade volumétrica e a água disponível na camada superficial foram maiores no PD sem e PD sup e de 0,20 a 0,30 m o PD sem armazenou mais água do que o preparo convencional. O sistema plantio direto apresentou mais CO e P do que o preparo convencional. O maior teor de P no solo favoreceu sua absorção e acúmulo no tecido da soja. A calagem reduziu o Al e elevou os teores de Ca, Mg e o pH do solo, e, no preparo convencional, aumentou o Mg, P e N no tecido, a altura de plantas e o peso de mil grãos, enquanto, no plantio direto, a calagem aumentou os teores de Ca e N no tecido, a altura de plantas e o peso de mil grãos. No plantio direto, a incorporação de calcário não afetou os nutrientes no tecido nem a produtividade da cultura, apenas aumentou a altura das plantas em relação ao PD sup. Portanto, no ambiente avaliado, não houve necessidade de incorporar calcário. A produtividade da soja não foi afetada pela calagem, mas foi 16 % maior no plantio direto em relação ao preparo convencional. The objective of this study was to evaluate the long-term effects of soil tillage systems and methods of lime application on biological, physical and chemical attributes of a clayey aluminic Oxisol, and on soybean yield components. The experiment with tillage systems was installed in 1978 in Guarapuava, PR, southern Brazil, and liming methods began to be tested in 1987. The treatments were: conventional tillage (CT) without liming; CT with liming; no-tillage (NT) without liming; NT with surface liming and NT with incorporated lime. Soil and plant analyses were performed during the 2002-2003 soybean growing season. No soil physical-structural restrictions were observed under CT and NT. In the surface soil layer NT with and without surface liming showed higher aggregate stability than CT. Aggregate stability was lower in NT with incorporated liming than in NT without soil mobilization. The aggregate stability was positively related to mycorrhiza mycelial length and organic carbon contents. The volumetric soil moisture and available water were higher in the surface layer in NT without and NT with surface liming. In the 0.20 to 0.30 m layer, NT without liming stored more water than CT. NT presented higher soil organic carbon and P contents than CT. The higher P content in the soil favours plant uptake and P accumulation in soybean leaf tissue. Liming reduced soil Al levels and increased soil pH and Ca and Mg contents. Liming under CT increased Mg, P and N contents in plant tissues, plant height and weight of 1,000 grains. Lime incorporation under NT did not affect tissue nutrient concentrations or soybean yield, but increased plant height in relation to NT with surface liming. Therefore, under the studied conditions it is not necessary to incorporate limestone under NT system. Soybean yield was not affected by liming, but it was 16% higher under NT than in CT.

A viabilidade da aplicação de calcário sobre a superfície de solos em plantio direto e seu efeito na acidez em subsuperfície são pouco conhecidos. O presente estudo foi realizado em experimento de longa duração (21 anos), instalado, em 1978, em Guarapuava (PR), e teve por objetivo avaliar o efeito do método de reaplicação de calcário nos componentes da acidez das fases sólida e líquida de um Latossolo Bruno alumínico em plantio direto. Os tratamentos avaliados foram: sem calcário, calcário incorporado por uma lavração e duas gradagens e calcário aplicado sobre a superfície do solo, sem incorporação. Reaplicações de calcário foram realizadas em 1987 e 1995 nas doses de 4,5 e 3,0 Mg ha-1 de calcário, respectivamente. A amostragem de solo foi feita manualmente, em abril de 1999, em nove camadas até 0,4 m de profundidade. A reaplicação de calcário promoveu melhoria no ambiente químico do solo em plantio direto, evidenciada pela elevação do pH em água, dos teores de Ca e Mg trocáveis e em solução, da saturação por bases, bem como pela diminuição dos teores de Al trocável. A aplicação de calcário sobre a superfície do solo em plantio direto foi eficiente na elevação do pH na camada de 0-0,15 m e na elevação dos teores de Ca e Mg trocáveis e da saturação por bases, bem como na diminuição dos teores de Al trocável na camada de 0-0,20 m, não diferindo do tratamento com incorporação de calcário ao solo. A eficiência da calagem superficial na correção da acidez da camada arável do solo constitui importante indicativo da viabilidade desta prática em solos sob plantio direto de longa duração. The effect of surface liming on acidity components in the soil profile under long-term no-tillage system is largely unknown. This study was carried out in a long-term experiment (21 years) initiated in 1978 on a Brown Latosol (Haplohumox) located in Guarapuava County, Paraná State, South of Brazil. The aim was to evaluate the effect of lime reapplication methods on soil acidity attributes of both solid and liquid phases. Treatments consisted of: no liming, lime broadcast over the soil surface with no incorporation and lime applied on the soil surface followed by incorporation into the soil through plowing and double disking. Lime was reapplied twice, in 1987 and in 1995, at rates of 4.5 and 3.0 Mg ha-1, respectively. Soil samples were collected manually in April 1999, at nine soil layers up to a depth of 0.40 m. Lime reapplication improved the chemical environment of the soil under no-tillage, as evidenced by increases in water pH, exchangeable and soluble forms of Ca and Mg, base saturation in the cation exchange sites and by a decrease in exchangeable Al. The application of lime on soil surface followed by no incorporation was efficient in increasing soil pH up to a 0.15 m depth and increased exchangeable and soluble Ca and Mg and base saturation and reduced exchangeable Al in the 0-0.20 m layer. These effects were similar to those in the treatment with lime incorporation. The effectiveness of surface liming on soil acidity correction in the subsurface soil layer show that this practice is technically viable in soils under no-tillage for a long period.

A adoção do plantio direto (PD) em substituição ao preparo convencional promove alterações na dinâmica de nutrientes e na acidez no solo, podendo influenciar as relações solo-planta e, portanto, os critérios de manejo da fertilidade do solo. Este estudo teve como objetivo determinar os critérios de recomendação de calagem e os teores críticos de fósforo (P) e potássio (K) para o sistema de rotação de culturas envolvendo soja, milho, trigo, cevada e aveia branca, amplamente adotado na região Centro-Sul do Paraná. O estudo foi com base em 13 experimentos de campo conduzidos em Latossolos Brunos em longo prazo em PD (>15 anos), nos municípios de Guarapuava, Pinhão e Candói. Desses, cinco envolveram calagem e oito adubação de P e K. Em amostras de solo das camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m, foi determinado o pH (CaCl2) e calculada a saturação por bases (V%) nos experimentos de calagem e os teores de P e K disponível (Mehlich-1) nos experimentos de adubação. O método dos quadrantes foi utilizado para determinar os critérios de recomendação de calagem; e o nível crítico de pH e V% consistiu no valor em que, acima do qual, as culturas apresentaram rendimento relativo (RR) superior a 90 % e nunca inferior a 80 %. A relação entre os teores de P e K e os valores de RR foi verificada pela equação de Mitscherlich, sendo o teor crítico aquele correspondente ao RR de 90 %. Os resultados indicaram que os níveis críticos relacionados à acidez e disponibilidade de P e K foram maiores para a camada de 0-0,10 m do que para a de 0-0,20 m. A cultura da soja foi mais sensível à acidez do solo, enquanto os cereais de inverno foram mais exigentes em P e K. Tomando-se como referência as culturas mais restritivas do sistema de rotação e a camada de 0-0,20 m, os níveis críticos para calagem foram pH (CaCl2) de 4,9 e saturação por bases de 60 %, enquanto os teores críticos para adubação foram 8 mg dm-3 de P e 0,30 cmol c dm-3 de K para Latossolos cultivados no longo prazo em sistema PD na região Centro-Sul do Paraná. When conventional tillage is replaced by no-tillage (NT) changes occur in the dynamics of soil nutrients and acidity, which may influence the soil-plant relationships and consequently, the criteria for soil fertility management. This study determined the criteria for liming as well as the soil critical levels for P and K in a crop rotation of soybean, maize, wheat, barley, and white oat, widely used in the South-Central region of the State of Parana, in Southern Brazil. The study involved 13 field experiments on Hapludox soils under long-term no-tillage (>15 years) in Guarapuava, Pinhão and Candói; five of the experiments were related to liming and eight to P and K fertilization. In soil samples from the layers 0-0.10 and 0.10-0.20 m, of the liming studies, CaCl2-pH and base saturation (V%) were quantified and available P and K (Mehlich-1) in the samples from the fertilization. The quadrant method was used to determine the liming criteria; the critical levels for pH and base saturation were based on values that ensured relative crop yields above 90 % and never below 80 %. The ratio between the soil P and K levels and the relative crop yields could be represented by the Mitscherlich equation, where the levels required for relative crop yields of 90 % represent the critical values. The results indicated that the critical levels of soil acidity and available P and K were higher in the 0-0.10 m than the 0-0.20 m layer. Soybean was most sensitive to soil acidity, while the winter cereals were most demanding in P and K. Based on the most restrictive crop in the rotation and 0-0.20 m soil layer as reference, the critical levels for liming were CaCl2-pH of 4.9 and base saturation of 60 %, while the critical levels of fertilization were 8.0 mg dm-3 for P and 0.30 cmol c dm-3 for K for Oxisoils under long-term no-tillage, in the South-Central Region of Paraná.

O aumento do estoque de matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas de manejo é dependente do tipo de solo e das condições climáticas, e tem reflexos na qualidade física do solo. Neste estudo, avaliou-se um experimento de longa duração (21 anos) quanto ao efeito do sistema plantio direto (PD) sobre os estoques de carbono orgânico total (COT) e particulado (COP, >53μm), bem como a sua relação com a estabilidade de agregados de um Latossolo Bruno, em Guarapuava, PR. O solo em PD apresentou taxa de incremento de 0,15Mg ha-1 ano-1 de COT e 0,06Mg ha-1 ano-1 de COP na camada de 0-20cm, as quais foram calculadas em comparação aos estoques de carbono orgânico do solo em preparo convencional. As baixas taxas de incremento nos estoques de carbono orgânico possivelmente estejam relacionadas à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e com mineralogia predominantemente gibsítica. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados de solo variou de 1,6 a 3,7mm e foi positiva e linearmente relacionado com os teores de COT e COP, o que reforça a importância da matéria orgânica na qualidade física de Latossolos subtropicais. The increase of soil organic matter stocks under conservation management systems is dependent of soil type and regional climatic conditions, and has influence on the physical quality of soils. In this study the long-term (21 yr) effect of no-tillage on total soil organic carbon (TOC) and particulate organic carbon (POC, >53μm), as well as its relationship with aggregate stability of a South Brazilian Oxisol (Haplohumox), was evaluated. In comparison with TOC stocks of conventionally-tilled soil, no-tillage soil had a net storage of 0.15Mg ha-1 yr-1 of TOC, and 0.06Mg ha-1 yr-1 of POC, in the 0-20cm soil layer. These low accumulation rates of organic carbon probably were due to the high clay content and gibbsitic mineralogy of the soil, which determine a great physical stability of soil organic matter. The mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates varied from 1.6 to 3.7mm, and had a positive relationship with TOC and POC, reinforcing the crucial role of organic matter on physical quality of subtropical oxisols.

A volatilização de amônia (NH3) pode resultar em baixa eficiência da ureia aplicada na superfície de solos sob plantio direto (PD). Os objetivos deste estudo foram avaliar a magnitude da perda de NH3 proveniente da ureia e verificar se essa perda justifica a incorporação do fertilizante ou a sua substituição por outras fontes de N nas condições climáticas da região centro-sul do Paraná. O experimento, conduzido por quatro safras num Latossolo Bruno argiloso, consistiu da aplicação em dose única de 150 kg ha-1 de N em cobertura na cultura do milho (estádio V5) em PD, em sete tratamentos (ureia superficial, ureia incorporada, sulfato de amônio, nitrato de amônio, ureia com inibidor de urease, fonte de N de liberação gradual e uma fonte líquida de N), além de um tratamento controle (sem adubação nitrogenada). Utilizou-se o delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. A volatilização de NH3 foi avaliada por meio do sistema semiaberto estático, durante 20 dias após a aplicação dos fertilizantes. A perda acumulada de NH3 com a aplicação superficial de ureia, na média dos quatro anos, foi baixa (12,5 % do N aplicado) em comparação a perdas superiores a 50 % determinadas em regiões mais quentes do Sudeste do Brasil. As maiores perdas de NH3 da ureia foram verificadas em anos secos (até 25,4 % do N aplicado), as quais reduziram exponencialmente com o aumento do volume de chuva posterior à aplicação do N. A incorporação da ureia e as demais fontes de N, com exceção da fonte de N de liberação gradual, reduziram a volatilização de NH3 em comparação à ureia superficial. A incorporação da ureia é tecnicamente vantajosa quanto à redução da volatilização de NH3, porém a adoção dessa prática deverá levar em consideração outros aspectos, como o seu baixo rendimento operacional. Por sua vez, a baixa perda de NH3 proveniente da ureia superficial nas condições regionais de primavera chuvosa e com temperatura amena não justifica economicamente sua substituição por outras fontes de N na região centro-sul do Paraná. Ammonia (NH3) volatilization can reduce the efficiency of urea applied to the surface of no-till (NT) soils. Thus, the objectives of this study were to evaluate the magnitude of NH3 losses from surface-applied urea and to determine if this loss justifies the urea incorporation in soil or its substitution for other N sources under the subtropical climatic conditions of South-Central region of Paraná State, Brazil. The experiment, performed over four harvesting seasons in a clayey Hapludox followed a randomized block design with four replicates. A single dose of N (150 kg ha-1) to V5 growth stage of corn cultivated under NT system was applied and seven treatments were evaluated, including surface-applied urea, ammonium sulfate, ammonium nitrate, urea with urease inhibitor, controlled-release N source, a liquid N source, incorporated urea, and a control treatment with no N application. Ammonia volatilization was evaluated for 20 days after N application using a semiopen static system. The average cumulative NH3 loss due to the superficial application of urea was low (12.5 % of the applied N) compared to the losses observed in warmer regions of Southeastern Brazil (greater than 50 %). The greatest NH3 losses were observed in dry years (up to 25.4 % of the applied N), and losses decreased exponentially as the amount of rainfall after N application increased. Incorporated urea and alternative N sources, with the exception of controlled-release N source, decreased NH3 volatilization in comparison with surface-applied urea. Urea incorporation is advantageous for the reduction of NH3 volatilization; however, other aspects as its low operating efficiency should be considered before this practice is adopted. In the South-Central region of Paraná, the low NH3 losses from the surface-applied urea in NT system due to wet springs and mild temperatures do not justify its replacement for other N sources.

A qualidade física de solos agrícolas pode ser afetada pelo sistema de manejo, sendo a magnitude das alterações dependente do tempo de uso do solo e das condições edafoclimáticas. Neste estudo, avaliou-se o efeito de longo prazo (21 anos) dos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD) sobre propriedades físicas da camada de 0-0,2 m de um Latossolo Bruno alumínico câmbico (629 g kg-1 de argila), em Guarapuava (PR). Em relação à área sob mata nativa, contígua ao experimento e tomada como referência, o cultivo do solo em PC resultou não só no aumento da densidade global (Ds), na resistência do solo à penetração (RP) e na temperatura do solo, mas também na diminuição do diâmetro médio geométrico dos agregados (DMG). A adoção do sistema PD promoveu uma melhoria nas propriedades físicas do solo em comparação ao PC, evidenciada pela diminuição de 9 % (de 1,08 para 0,99 Mg m-3) na Ds em subsuperfície (0,1-0,2 m), de 13 % (de 27,9 para 24,7 ºC) nas temperatura máximas (15 h), na camada de 0-0,05 m; e pelo aumento de 126 % (de 1,6 para 3,7 mm) no DMG dos agregados na superfície do solo (0-0,05 m), e de 26 % (de 0,38 m3 m-3 para 0,48 m3 m-3) no conteúdo de água volumétrica de 0-0,1 m. Por outro lado, o PC e o PD não se diferenciaram quanto aos seus efeitos na porosidade do solo (total, macro e micro), na condutividade hidráulica saturada, na resistência do solo à penetração e no grau de floculação de argila. O rendimento das culturas de soja (18 safras) e milho (4 safras) foi, respectivamente, 42 e 22 % superior em PD do que em PC, o que, possivelmente, reflete a melhoria na qualidade física do solo. Soil management affects the soil physical quality, but the magnitude of the changes is dependent of use time and regional edaphoclimatic conditions. The objective of this study was to evaluate the long-term (21 yr) effect of conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) systems on some physical properties in the 0.2 m top layer of an Oxisol from Paraná, southern Brazil. In comparison with an adjacent forest soil used as reference, the use of CT system increased the soil bulk density, penetrometer resistance and soil temperature; and decreased the mean geometric diameter of soil aggregates The main changes in soil attributes by using NT in comparison with CT were: decrease in soil bulk density in subsurface layer (0.1- 0.2 m) from 1.08 to 0.99 Mg m-3; decrease in maximum soil temperature in the 0-0.05 m layer from 27.9 to 24.7 ºC; increase in mean geometric diameter of soil aggregates from 1.6 to 3.7 mm at 0-0.05 m layer; and increase in volumetric soil water content in the 0-0.1 m layer from 0.38 to 0.48 m3 m-3. However, there were no differences between effects of tillage systems on soil porosity (total, macro and microporosity), saturated hydraulic conductivity, penetrometer resistance, and clay flocculation degree. The amelioration of physical properties in no-tilled soil may be related to increases of 42% in soybean and 22% in corn yields in this conservation tillage system, in comparison with CT system.

A acidificação do solo e a ciclagem de nutrientes são afetadas pelos sistemas de preparo de solo, com possíveis reflexos no desenvolvimento e rendimento das culturas. Neste estudo, avaliou-se o efeito da utilização, durante 21 anos, do sistema de plantio direto (PD) sobre características químicas das fases sólida e líquida de um Latossolo Bruno Alumínico (Guarapuava, PR), com ênfase nos componentes da acidez. No sistema PD, ocorreu uma acidificação da camada superficial do solo, evidenciada pelos menores valores de pH (2-10 cm) e maior concentração e saturação por Al (6-20 cm), em comparação ao solo em preparo convencional (PC). Por outro lado, os maiores teores de Ca, Mg, K, P disponível (Mehlich-1 e Resina), carbono orgânico total e em solução, bem como a maior saturação por bases no solo em PD, contribuíram para um rendimento acumulado (39 safras) das culturas 22 % superior ao obtido no PC. Soil tillage affects soil acidification and nutrient cycling and possibly causes effects on crop development and yields. In this study, the long-term (21 yr) effect of the no-tillage system (NT) on soil chemical characteristics (solid phase and solution) was evaluated in a south Brazilian Oxisol (Guarapuava, Paraná State), focussing on acidity components. NT caused an acidification process in the top soil layer, demonstrated by lower pH values (2-10 cm) and higher concentration and saturation values of Al (6-20 cm), in comparison to soil with conventional tillage (CT). However, the highest values of exchangeable and soil solution Ca, Mg and K, bases saturation, available P (Mehlich-1 and Resin), and total and soluble organic carbon in no-tilled soil off-set the negative effect of the soil acidification and contribute to a 22 % higher accumulated crop yield (39 harvests) than under conventionally tilled soil.

A recuperação de solos degradados é lenta e onerosa. Plantas de cobertura de solo e adubação verde têm sido amplamente utilizadas nesse processo de recuperação, pois promovem alta produção de fitomassa com baixo custo, especialmente se forem tolerantes à acidez. O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da calagem no rendimento de matéria seca de dezesseis dessas espécies, em casa de vegetação. Oito espécies de inverno (Lollium multiflorum, Avena strigosa, Lathyrus sativus, Lupinus angustifolius, Pisum sativum, Secale cereale, Vicia sativa e Vicia villosa) e oito de verão (Stizolobium niveum, Stizolobium aterrinum, Stizolobium deeringianum, Crotalaria juncea, Crotalaria retusa, Crotalaria spectabilis, Cajanus cajan e Canavalia ensiformes) foram cultivadas em amostras da camada arável de dois solos ácidos catarinenses (Latossoso Bruno e Cambissolo Húmico), em Lages (SC), em 1997. Os tratamentos consistiram da aplicação de doses de calcário equivalentes a 0, 0,25, 0,50, 1,00 e 1,50 vezes a quantidade recomendada pelo método SMP para elevar o pH dos solos a 6,0. Os valores de Ca e Mg trocáveis aumentaram linearmente com a calagem e na mesma magnitude, ao redor de 3,0 mmol c kg-1 para cada incremento de 0,1 unidade de pH. O efeito da calagem no rendimento de matéria seca variou com o solo e, principalmente, com a espécie. Dez das 16 espécies não apresentaram aumento no rendimento de matéria seca com o aumento do pH, em pelo menos um dos solos, e somente cinco espécies responderam à calagem de forma semelhante nos dois solos. O pH no qual as espécies tiveram a produção máxima de matéria seca foi igual ou inferior a 5,5 em qualquer dos solos e foi normalmente menor no Cambissolo do que no Latossolo, provavelmente pelo efeito benéfico da matéria orgânica em minimizar a toxidez do Al. Essas espécies podem, portanto, ser cultivadas com sucesso como melhoradoras das propriedades físicas, químicas e biológicas de solos ácidos degradados e requerem, para a produção máxima, menos calcário do que as doses atualmente recomendadas para a região. Amelioration of degraded soils is time-consuming and expensive. Green manure and cover crops have been widely used in this remediation process since these plants produce a large amount of phytomass at a low cost, especially if they are tolerant to soil acidity. This study was carried out to evaluate the effect of liming on dry matter yield of the following 16 species, under greenhouse conditions: eight winter crops (Lollium multiflorum, Avena strigosa, Lathyrus sativus, Lupinus angustifolius, Pisum sativum, Secale cereale, Vicia sativa and Vicia villosa); and eight summer crops (Stizolobium niveum, Stizolobium aterrinum, Stizolobium deeringianum, Crotalaria juncea, Crotalaria retusa, Crotalaria spectabilis, Cajanus cajan and Canavalia ensiformes), grown in two acid south Brazilian soils (Haplumbrept and Hapludox), in Lages (SC), in 1997. Treatments consisted of dolomitic limestone rates equivalent to 0, 0.25, 0.50, 1.00 and 1.50 times the amount indicated by the SMP method to increase soil pH to 6.0. Exchangeable Ca and Mg increased linearly with liming, and at similar rates (about 3.0 mmol c kg-1 per 0.1 pH unit). The effect of liming on dry matter yield varied with soil and especially with plant species. Dry matter yield of ten species was not affected by liming in, at least, one soil, and only five species had similar response to liming on both soils. The soil pH for maximum yield was always equal to or below 5.5, regardless of soil type. Crop yield was higher and crop response to liming was normally lower on Haplumbrept than on Hapludox, probably due to the positive effect of soil organic matter, which was higher on Haplumbrept. These species may, thus, be successfully cultivated to improve the physical, chemical and biological properties of degraded acid soils, requiring for maximum yield less limestone than the present regional recommendation rates.

Fertilization programs for annual crops in the state of Paraná, southern Brazil, are based on studies that focused on conventional tillage and were established more than 30 years ago. The primary purpose of this study was to assess potassium (K) fertilization on long-term (>30 years) no-tillage soybean, corn, wheat, and barley crops grown in rotation on Oxisols in the central-southern region of Paraná. A total of 47 experiments were carried out from 2008 to 2013, three of which addressed K calibration and the other 44, crop response to K fertilization. Critical K soil-test value and interpretation classes were established from the ratio between relative crop yield [RY = (yield without K/max yield) × 100] and soil K levels. Winter cereals were found to be more demanding of K than were soybean and corn; also, the former governed critical K soil-test value for crop rotation: 0.23 cmolc dm-3 in the 0.00-0.20 m soil layer. Recommended fertilization rates for soils in the low and medium soil K levels were established by using the build-up approach for soil correction; and those for the high and very high soil K levels were established by removing K at harvest and assessing economic return in crop response experiments. The K rates calculated for the high yield classes exceeded those currently recommended for use in Paraná.

O sistema de manejo afeta a matéria orgânica do solo, o que pode ter expressivo efeito na CTC de solos com argila de atividade baixa. Neste estudo, avaliou-se o efeito da utilização durante 21 anos do sistema plantio direto (SPD) sobre os estoques de carbono orgânico (CO), bem como a sua relação com o aumento da CTC de um Latossolo bruno (629 g kg-1 de argila), em Guarapuava, PR. O SPD promoveu acúmulo de CO na camada superficial do solo (0-6cm), o que refletiu-se num aumento de 2,63t ha-1 no estoque de CO, na camada de 0-20cm, em comparação ao preparo convencional. A baixa taxa de acúmulo de CO (0,12t ha-1 ano-1) foi relacionada à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e oxídico. Apesar do pequeno acúmulo de CO no solo sob SPD, este teve reflexo positivo na CTC do solo, com um aumento médio, na camada de 0-8cm, de 15,2mmolckg-1 na CTC efetiva, e de 20,7mmolckg-1 na CTC a pH 7,0, em comparação ao solo em preparo convencional. Os resultados obtidos reforçam a importância do SPD quanto ao seu efeito nos estoques de matéria orgânica e, em consequência, na CTC de solos tropicais e subtropicais com predominância de argila de atividade baixa. Soil management affects the organic matter stocks, and thus the CEC especially in low activity clay soils. The main goal of this study was to evaluate the long-term (21 years) effect of the no-tillage on soil organic carbon (SOC) stocks and its relationship with CEC increase in a clayey Oxisol (Hapludox), in Guarapuava (PR), Southern Brazil. Notillage soil had only 2.63t ha-1 more SOC than conventionally tilled soil at 0-20cm, and the highest net accumulation occurred in soil surface layers (0-6cm). The low accumulation rate of SOC in the no-tilled soil (0,12t ha-1 yr-1) was related to the high physical stability of soil organic matter in this clayey Oxisol. Despite the small effect on SOC contents, the no-tilllage had an expressive influence on the CEC of 0-8cm soil layer. The effective CEC increased 15.2mmolckg-1 and the potential (pH 7.0) CEC increased 20.7mmolckg-1 in this soil layer, in comparison to conventional tillage system. The results support the positive effect of no-tillage on soil organic matter stocks and on CEC of tropical and subtropical soils with predominantly low activity clay minerals.

Neste estudo, avaliou-se (i) o efeito da calagem nas propriedades eletroquímicas e físicas de um Latossolo Bruno há 21 anos em plantio direto (PD), bem como (ii) o efeito do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre as suas propriedades físicas. A calagem aumentou o potencial elétrico superficial do solo, independente do modo de aplicação de calcário, cujos valores estimados variaram de (–) 90 mV a (–) 118mV. Entretanto, a argila dispersa em água não aumentou, o que pode ter sido devido à sua relação inversa com o carbono orgânico total (COT) (r2=0,80) e Ca+Mg (r2=0,56), cujos maiores teores foram verificados na camada superficial do solo. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados não foi afetado pela calagem, e teve uma relação positiva com os teores de COT (r2=0,89) das diferentes camadas de solo. Após 5 anos, não se verificou efeito negativo do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre o DMG dos agregados e na porosidade deste solo argiloso (690g kg-1 argila) e de mineralogia predominantemente gibsítica. Além das condições favoráveis à atividade microbiana, maiores teores de COT e de Ca e Mg na camada superficial de solos em PD contribuem para a mitigação do efeito dispersivo da calagem.9 In this study there has been an evaluation of (i) the liming effect on some electrochemical and physical properties of a no-tilled Oxisol (Haplohumox) for 21 years, and (ii) the effect of soil disturbance to lime incorporation on soil physical properties. Liming increased the surface electric potential, regardless of lime application method, and the estimated values varied from (–) 90mV to (–) 118mV. However, the amount of clay dispersed in water was not affected by liming, probably due to its negative relationship with total organic carbon (TOC) and Ca+Mg concentrations, with the greatest values occurring in soil surface layers. The liming had no effect on the mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates, which was positively related to TOC stock of the different soil layers. After five years, no negative effect of plow and disking to lime application into the soil was observed for MGD and porosity of this clayey (690 g kg-1 clay) and gibbsitic oxisol, in comparison to surface liming treatment. In addition to the favorable conditions to microbial activity, the highest TOC and Ca+Mg in the surface layers of no-tillage soils contribute to mitigated the effect of liming on clay dispersion.