Integrated conservation management strategies for improving soil struture and carbon in grain production systems

dc.contributor.advisorSilva, Bruno Montoani
dc.contributor.refereeTassinari, Diego
dc.contributor.refereeSeveriano, Eduardo da Costa
dc.contributor.refereeAvanzi, Junior Cesar
dc.contributor.refereeGontijo Neto, Miguel Marques
dc.creatorOliveira, Gilmar Gonçalves de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9112322995768930
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2743-8753
dc.date.accessioned2025-08-14T13:37:29Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.descriptionArquivo retido, a pedido do autor (a), até maio de 2026.
dc.description.abstractThe use of conservationist systems, such as no-tillage (NT) and crop diversification, has proven to be a promising strategy for restoring degraded or low-productivity areas. Despite the well-documented benefits of NT compared to conventional tillage, intensive machinery use combined with low crop diversification in this system has contributed to soil compaction— capable of reducing crop yields by up to 75% and compromising soil environmental resilience. Occasional (or strategic) tillage, combined with diversified cropping systems, emerges as a vi- able alternative not only to mitigate this issue but also to enhance the productive capacity of agricultural systems and sequester carbon in the soil. Thus, this study explores two intercon- nected aspects aimed at improving the production environment: the impacts of diversified pro- duction systems and the effectiveness of combined methods in managing soil compaction. The first aspect is based on a long-term study of grain and forage cropping systems under NT in the Cerrado biome. The experiment, conducted over 10 years, investigated the dynamics of soil organic carbon and physical quality in cropping systems that included rotations with Piatã grass (Brachiaria brizantha) during the maize season, compared to monocultures. The results showed that diversified systems, especially those integrating Piatã grass in rotations, improved soil physical quality and increased organic carbon storage, performing similarly to native vegetation. On the other hand, monocultures such as soybean reduced carbon stocks by up to 25%, rein- forcing the need for more sustainable practices. The second aspect evaluates the efficiency of biological and mechanical management methods, applied either individually or in combination, to mitigate soil compaction in NT systems. The study was conducted under rainfed conditions, employing different levels of initial compaction caused by agricultural machinery traffic. Treat- ments included subsoiling, cover crops, and the combination of both methods during the winter season, aiming to assess the impacts of these management practices on soil physical quality, carbon storage, and grain yield over two years. The results showed that the adoption of cover crops - ruzigrass (Brachiaria ruziziensis) and sunn hemp (Crotalaria juncea) - in combination with subsoiling is a promising strategy for mitigating the impacts of soil compaction in NT systems. The integration of these interconnected aspects provides a comprehensive approach, highlighting both the benefits of well-established practices and the need to develop and validate innovative strategies for sustainable soil management. It is expected that the results will con- tribute to scientific and technological advancements in compacted soil management, promoting greater sustainability in agricultural production.
dc.description.areastematicasdaextensaoComunicacao
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.notesArquivo retido, a pedido do autor (a), até maio de 2026.
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.odsODS 15: Vida terrestre
dc.description.resumoO uso de sistemas conservacionistas, como o plantio direto (PD) e a diversificação de cultivos, tem se mostrado promissores na recuperação de áreas degradadas ou de baixa produ- tividade. Apesar dos benefícios comprovados do PD em relação ao preparo convencional, o uso intensivo de máquinas aliado à baixa diversificação de cultivos neste sistema tem contribuído para a compactação do solo – que pode reduzir em até 75% a produtividade dos cultivos e comprometer a resiliência ambiental do solo. O preparo ocasional (ou estratégico), associado a sistemas diversificados de cultivo, surgem como alternativas viáveis não só para mitigar esse problema, como também potencializar a capacidade produtiva dos sistemas de produção e es- tocar carbono no solo. Assim, este trabalho explora dois aspectos interligados para melhoria do ambiente de produção: os impactos de sistemas de produção diversificados e a eficácia de mé- todos combinados no manejo da compactação do solo. O primeiro estudo se baseou em um experimento de longa duração sobre sistemas de manejo de grãos e forragens no Cerrado sob PD. O experimento, conduzido ao longo de 10 anos, investigou a dinâmica do carbono orgânico e a qualidade física do solo em sistemas de manejo que incluíram rotações com Capim Piatã (Brachiaria brizantha) na safra de milho comparada a monocultivos. Os resultados evidencia- ram que sistemas diversificados, especialmente aqueles que integraram o Capim Piatã em rota- ções, promovem melhorias na qualidade física do solo e aumento no estoque de carbono orgâ- nico, apresentando desempenho semelhante ao da vegetação nativa. Por outro lado, monoculti- vos como o de soja reduziram até 25% no estoque de carbono, reforçando a necessidade de práticas mais sustentáveis. O segundo estudo avaliou a eficiência de métodos de manejo bioló- gico e mecânico, aplicados isoladamente ou de forma combinada, para mitigar a compactação do solo em sistemas de PD. O experimento foi conduzido em condições de sequeiro, empre- gando diferentes níveis de compactação inicial causada pelo tráfego de máquinas agrícolas. Os tratamentos incluíram o uso de subsolagem, plantas de cobertura e a combinação de ambos os métodos na safra de inverno, com o objetivo de verificar os impactos deste manejo na qualidade física do solo e no estoque de carbono, além da produtividade de grãos ao longo do tempo de dois anos. Os resultados mostraram que a adoção de plantas de cobertura - braquiária (Brachi- aria ruziziensis) e crotalária (Crotalaria spectabilis) - associadas à subsolagem é uma estratégia promissora para mitigar os impactos da compactação do solo em sistemas de plantio direto. A integração desses aspectos interligados permitiu uma abordagem abrangente, destacando tanto os benefícios de práticas já consolidadas quanto a necessidade de desenvolver e validar estra- tégias inovadoras para o manejo sustentável do solo. Espera-se que os resultados contribuam para o avanço científico e tecnológico no manejo de solos compactados, promovendo maior sustentabilidade na produção agrícola.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação Agrisus
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoOutros
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Gilmar Gonçalves de. Integrated conservation management strategies for improving soil struture and carbon in grain production systems. 97 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60175
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Ciências Agrárias de Lavras (Esal)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solo
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectSistemas integrados de produção
dc.subjectCompactação do solo
dc.subjectPlantas de cobertura
dc.subjectQualidade física do solo
dc.subjectEstoque de carbono no solo
dc.subjectGramíneas
dc.subjectSubsolagem
dc.subjectIntegrated production systems
dc.subjectSoil compaction
dc.subjectCover crops
dc.subjectSoil physical quality
dc.subjectSoil carbon storage
dc.subjectGrasses
dc.subjectSubsoiling
dc.subject.cnpqCiências Agrárias
dc.titleIntegrated conservation management strategies for improving soil struture and carbon in grain production systems
dc.title.alternativeEstratégias integradas de manejo conservacionista para a melhoria da estrutura e carbono no Solo em Sistemas de Produção de grãos
dc.typetese

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