Soil quality index in irrigated rice production systems

O manejo do solo, a rotação de culturas, uso de coberturas de solo e os sistemas integrados de produção agropecuária são práticas agronômicas que modificam os fluxos de carbono, energia e nutrientes no solo. Essas mudanças impactam diretamente na biomassa microbiana, na atividade de enzimas extracelulares e na diversidade microbiana no solo. Assim, o objetivo dessa tese foi avaliar as características microbianas, estoques de carbono e nitrogênio, propriedades físicas e disponibilidade de nutrientes de experimentos de média e longa duração sob semeadura direta, culturas de cobertura, rotação de culturas e integração lavoura-pecuária em ambientes de terras baixas cultivados com arroz irrigado. A semeadura direta por longo prazo refletiu no aumento da atividade de enzimas extracelulares e do carbono orgânico total e particulado em superfície; porém com redução da diversidade da comunidade microbiana do solo. A semeadura direta também aumentou em 37% e 12% os estoques de carbono comparado ao sistema convencional e pré germinado, repectivamente Contudo, a mudança desses atributos de solo sob semeadura direta não se refletiu em aumento da produtividade de arroz. A adoção dos sistemas integrados de produção agropecuária aumentou significativamente os principais macronutrientes na solução do solo cultivado com arroz irrigado. A rotação com soja também contribuiu para o aumento da atividade de enzimas extracelulares, disponibilidade de nitrogênio e produtividade de matéria seca de azevém 187% superior comparado à cultura do arroz. A adoção das culturas de cobertura resultou em maior atividade microbiana do solo associado aos maiores estoques de carbono e nitrogênio que propiciaram maior produtividade de arroz irrigado comparado as áreas sem coberturas de solo e sem fertilização. Dessa forma, esse trabalho demonstra a importância da adoção de práticas conservacionistas de manejo do solo para a melhoria da qualidade do solo em ambientes de terras baixas do Rio Grande do Sul.Soil management, crop rotation, use of soil cover and integrated agricultural production systems are agronomic practices that modify the fluxes of carbon, energy and nutrients in the soil. These changes directly impact the microbial biomass, the activity of extracellular enzymes and the microbial diversity in the soil. The objective of this thesis was to evaluate the microbial characteristics, carbon and nitrogen stocks, physical properties and nutrient availability of medium and long term experiments under no-tillage, cover crops, crop rotation and crop-livestock integration in lowland where the main crop is irrigated rice. Long - term no - tillage reflected on the increase of the activity of extracellular enzymes and of particulate organic carbon on the surface, but with a reduction in the diversity of the soil microbial community. No-till also increased by 37% and 12% the carbon stocks compared to the conventional and pre-germinated system, respectively. However, improved soil quality under no-tillage was not reflected in increased rice yield. The adoption of integrated agricultural production systems significantly increased the main macronutrients in soil solution cultivated with irrigated rice. Crop rotation and the use of autumn-winter cover also contributed to the increase of extracellular enzyme activity in the soil. The increased microbial activity of the soil under rotation with soybean resulted in a ryegrass yield of about 187% higher compared to the rice crop. In the case of cover crops, the greater soil microbial activity associated with higher carbon and nitrogen stocks provided higher yield of irrigated rice compared to areas without soil cover. Thus, this work demonstrates the importance of the adoption of conservation practices of soil management for the improvement of soil quality and production sustainability in lowland environments in Rio Grande do Sul