Diversification of cropping systems under no-tillage and bioindicators of soil quality at the Midwest and South regions of Brazil

Um grande desafio enfrentado pela humanidade hoje é aumentar a produção agrícola e, ao mesmo tempo, minimizar seus impactos ambientais. A agricultura conservacionista, baseada nos princípios de revolvimento mínimo e cobertura permanente do solo, junto com a diversificação de culturas, é um modelo promissor de intensificação ecológica. No Brasil, tais princípios são colocados em prática desde os anos 1970 através do sistema plantio direto (SPD), atualmente adotado na maior parte das áreas de cultivo do país. Estudos mostram que a adoção de práticas conservacionistas melhora os atributos microbiológicos do solo, cuja qualidade é fundamental para se elevar a produtividade dos cultivos e a eficiência no uso de água e insumos. Entretanto, a adoção parcial do SPD é usual, deixando-se de lado a diversificação de culturas. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar os efeitos da diversificação de sistemas de cultivo sob plantio direto nas regiões Centro-Oeste e Sul do Brasil sobre alguns atributos microbiológicos propostos como bioindicadores de qualidade do solo: carbono da biomassa microbiana (CBM), atividade enzimática (β-glicosidase, fosfatase ácida e arilsulfatase) e estrutura da comunidade microbiana por T-RFLP. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0 - 10 cm, 10 - 20 cm e 20 - 40 cm, na fase de pós-colheita, em experimentos de média duração localizados em Itiquira - MT e Ponta Grossa - PR comparando diferentes sistemas de cultivo de grãos sob plantio direto denominados agrossistema regional (T1N3) e intensificação ecológica (T3N3), este último com maior diversidade de espécies vegetais. Em Itiquira - MT, também foram avaliados tratamentos de um experimento de média duração em área adjacente com monoculturas de soja sob plantio direto (RCS T1) e preparo convencional (RCS T8), assim como uma área próxima sob vegetação nativa (MATA). Além disso, em Ponta Grossa - PR, avaliaram-se tratamentos correspondentes sem adubação nitrogenada em cobertura no milho (T1N1 e T3N1). No experimento de Itiquira - MT, considerando a camada de 0 - 10 cm, a atividade da β-glicosidase foi maior no tratamento T3N3; a atividade da fosfatase ácida foi maior na área MATA, seguida por T3N3; a atividade da arilsulfatase foi mais elevada nos tratamentos T3N3 e T1N3. O CBM, considerando os valores médios das profundidades amostradas, foi maior na área MATA e no tratamento T1N3. Pela análise de T-RFLP da camada 0 - 10 cm, o tratamento T3N3 apresentou uma estruturação diferenciada das comunidades bacteriana e fúngica do solo em relação ao T1N3. Em Ponta Grossa - PR, a atividade média da β-glicosidase foi superior no tratamento T3N1, o qual apresentou, pela análise de T-RFLP da camada 0 - 10 cm, uma diferenciação na estrutura das comunidades bacteriana e fúngica do solo em relação ao T1N1. Conclui-se que, em Itiquira - MT, a diversificação de culturas promove aumento nas atividades de β-glicosidase, fosfatase ácida e arilsulfatase na camada 0 - 10 cm, bem como uma diferenciação na estrutura da comunidade microbiana nessa camada. Em Ponta Grossa - PR, pode-se concluir que a diversificação de culturas, sem a adubação nitrogenada em cobertura no milho, promove aumento na atividade da β-glicosidase na média das profundidades amostradas, assim como uma estruturação diferenciada da comunidade microbiana na camada 0 - 10 cm.A major challenge facing mankind today is to increase agricultural production and, at the same time, minimize its environmental impacts. Conservation agriculture, based on the principles of minimum tillage and permanent soil cover, along with crop diversification, is a promising model of ecological intensification. In Brazil, such principles are put into practice since the 1970s through the no-tillage system (NT), currently adopted in most of the country\'s cropping areas. Studies show that the adoption of conservation practices improves the microbiological attributes of the soil, whose quality is key to raising crop productivity and use efficiency of water and inputs. However, the partial adoption of NT is usual, leaving aside crop diversification. Thus, this research aims to evaluate the effects of the diversification of cropping systems under no-tillage at the Midwest and South regions of Brazil on some microbiological attributes proposed as bioindicators of soil quality: microbial biomass carbon (MBC), enzymatic activity (β-glucosidase, acid phosphatase and arylsulfatase) and microbial community structure by T-RFLP. Soil samples were collected from 0 - 10 cm, 10 - 20 cm and 20 - 40 cm depths, at post-harvest stage, in mid-term experiments located at Itiquira - MT and Ponta Grossa - PR comparing different grain cropping systems under no-tillage called farmer practice (T1N3) and ecological intensification (T3N3), the latter with greater plant species diversity. At Itiquira - MT, treatments of a mid-term experiment on adjacent area with soybean monocultures under no-tillage (RCS T1) and conventional tillage (RCS T8), as well as a nearby area under native vegetation (MATA), were also evaluated. Moreover, at Ponta Grossa - PR, corresponding treatments without nitrogen topdressing in maize (T1N1 and T3N1) were evaluated. In the Itiquira - MT experiment, considering the 0 - 10 cm layer, β - glucosidase activity was higher in T3N3 treatment; acid phosphatase activity was higher in MATA area, followed by T3N3; arylsulfatase activity was higher in T3N3 and T1N3 treatments. The MBC, considering the average values of the sampled depths, was higher in MATA area and T1N3 treatment. By the T-RFLP analysis of the 0 - 10 cm layer, T3N3 treatment presented a differentiated structuring of soil bacterial and fungal communities in relation to T1N3. In Ponta Grossa - PR, the average β-glucosidase activity was superior in T3N1 treatment, which presented, in the T-RFLP analysis of the 0 - 10 cm layer, a differentiation in the structure of soil bacterial and fungal communities in relation to T1N1. It is concluded that, at Itiquira - MT, crop diversification promotes increased activities of β-glucosidase, acid phosphatase and arylsulfatase in the 0 - 10 cm layer, as well as a differentiation in the structure of the microbial community in this layer. At Ponta Grossa - PR, it can be concluded that crop diversification, without the nitrogen topdressing in maize, promotes an increase in the β-glucosidase activity in the average of the sampled depths, as well as a differentiated structuring of the microbial community in the 0 - 10 cm layer