Sustainable multifunctional agroecosystems for mango production in the semiaridid: chemical and physical soil quality

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17765/2176-9168.2024v17n3e11696

Keywords:

Soil management, Mangifera indica L, Vegetables cocktails, Green manure

Abstract

The objective of this work was to evaluate if the soil management and the type of mixture of cover crops alter the soil quality in a mango orchard cv. ‘Kent’ irrigated in a semiarid environment, as well as identifying chemical and physical properties that have potential to be used as a soil quality indicator. The data used are part of a long-term study that evaluates two soil management practices associated with cover crop mixtures (vegetable cocktails). The experiment was installed in 2007 and for this work, the third (2010) and the ninth cycle (2017) of cultivation were used. Data were subjected to principal component analysis (PCA) and cluster analysis (AA). The practice of no tillage (NT) improves the quality of the soil in the most superficial layer of the soil (0 – 0.05 m) regardless of the composition of the cover crops used. In addition, it provides greater accumulation of C in the soil between the rows of the mango orchard. The variables identified as potential indicators for monitoring soil quality for the different multifunctional agroecosystems evaluated under irrigated semi-arid conditions are: potential acidity, sum of bases, CEC, base saturation, contents of C, P, Ca, Mg, K and Na, microposity and total porosity.

Author Biographies

Maria Raphaela Severo Rafael, Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Mestre em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF), Juazeiro (BA), Brasil.

Alessandra Monteiro Salviano, Embrapa/Pesquisadora

Pesquisadora da Embrapa Solos-Unidade de Execução de Pesquisa e Desenvolvimento (UEP), Recife (PE), Brasil.

Vanderlise Giongo

Pesquisadora da Embrapa Trigo, Passo Fundo (RS), Brasil.

Stefeson Bezerra de Melo

Docente adjunto do Departamento de Ciências Exatas e Tecnologia da Informação (DCETI) da Universidade Federal Rural do Semiárido (UFERSA), Angicos (RN), Brasil.

Nelci Olszevski

Docente permanente do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola (CPGEA) da Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF), Juazeiro (BA), Brasil.

Vitória Rodrigues Oliveira

Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental (PPGCTA) na Universidade de Pernambuco (UPE), Petrolina (PE), Brasil.

References

BAGNALL, D.K., RIEKE, E.L., MORGAN, C.L.S., LIPTZIN, D.L., CAPPALLAZZI, S.B., HONEYCUTT, C. W. A minimum suite of soil health indicators for north American agriculture. Soil Security, v.10, 100084. 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soisec.2023.100084.

BLANCO-CANQUI, H.; WORTMANN, C. S. Does occasional tillage undo the ecosystem services gained with no-till? A review. Soil and Tillage Research, v.198, 104534, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104534.

CHUCKRAN, P. F.; REIBOLD, R.; THROOP, H. L.; REED, S. C. Multiple mechanisms determine the effect of warming on plant litter decomposition in a dryland, Soil Biology and Biochemistry, v.145, 107799, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107799.

CUNHA, T. J. F.; PETRERE, V. G.; SILVA, D. J.; MENDES, A. M. S.; MELO, R. F. de; OLIVEIRA NETO, M. B. de; SILVA, M. S. L. da; ALVAREZ, I. A. Principais solos do semiárido tropical brasileiro: caracterização, potencialidades, limitações, fertilidade e manejo. In: SA, I. B.; SILVA, P. C. G. da. (Ed.). Semiárido brasileiro: pesquisa, desenvolvimento e inovação. Petrolina: Embrapa Semiárido, cap. 2, p. 50-87, 2010.

DONAGEMA, G. K.; CAMPOS, D. V. B.; CALDERANO, S. B.; TEIXEIRA, W. G.; VIANA, J. H. M. (Org). Manual de métodos de análise de solos. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2011, 230 p.

DUVAL, M. E.; MARTINEZ, J. M. M.; GALANTINI, J. Assessing soil quality indices based on soil organic carbon fractions in different long-term wheat systems under semiarid conditions. Soil Use Manage. v.36, p.71–82, 2020. DOI: https://doi.org/10.1111/sum.12532;

EMBRAPA. Observatório de manga: Exportações 2023. disponível em https: //https://www.embrapa.br/observatorio-da-manga-2023. Acesso em 25 fev. 2024.

FREITAS, M. S. C. de; SOUTO, J. S.; GONÇALVES, M.; ALMEIDA, L. E. S.; SALVIANO, A. M.; GIONGO, V. Decomposition and nutrient release of cover crops in mango cultivation in Brazilian Semi-arid region. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.43, e0170402, 2019.DOI: https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20170402

GIONGO, V.; COLEMAN, K.; SANTANA, M. da S.; SALVIANO, A. M.; OLSZVESKI, N.; SILVA, D. J.; CUNHA, T. J. F.; PARENTE, A.; WHITMORE, A. P.; RICHTER, G. M. Optimizing multifunctional agroecosystems in irrigated dryland agriculture to restore soil carbon - experiments and modelling. Science of the total environment, v.725, 138072, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138072.

GIONGO, V.; SALVIANO, A. M.; SANTANA, M. da S.; FREITAS, M. do S. C. de; TAURA, T. A. Fundamentos para o desenho de agroecossistemas multifuncionais adaptados às condições de semiaridez. In: GIONGO, V.; ANGELOTTI, F. (ed.). Agricultura de baixa emissão de carbono em regiões semiáridas: experiência brasileira. Brasília, DF: Embrapa, cap. 8, p. 127-140. 2022a

GIONGO, V.; SANTANA, M. da S.; SALVIANO, A. M.; SILVA, D. J.; CUNHA, T. J. F.; FIGUEIREDO, M. C. B. de; TAURA, T. A.; BARROS, V. da S. Estratégias para sequestro de carbono: experimentação de modelos. In: GIONGO, V.; ANGELOTTI, F. (ed.). Agricultura de baixa emissão de carbono em regiões semiáridas: experiência brasileira. Brasília, DF: Embrapa, cap. 7, p. 113-126. 2022b

HAIR, J. F.; BLACK, W. C.; BABIN, B. J.; ANDERSON, R. E.; TATHAM, R. L. Multivariate data analysis. 7th edition. Pearson Prentice Hall Upper Saddle River, NJ, 2009. 688p.

IBGE, Produção Agrícola Municipal 2022. Rio de Janeiro: IBGE. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pi/pesquisa/14/0. Acesso em: 25 fev. 2024.

JALHOUM, M. E.M.; ABDELLATIF, M. A.; MOHAMED, E. S.; KUCHER, D. E.; SHOKR, M. Multivariate analysis and GIS approaches for modeling and mapping soil quality and land suitability in arid zones. Heliyon, v.10, n.5, p.e27577. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27577.

JI, Q.; WANG, Y.; CHEN, X. N.; WANG, X. D. Tillage effects on soil aggregation, organic carbon fractions and grain yield in Eum-Orthic Anthrosol of a winter wheat-maize double-cropping system, Northwest China. Soil use and management, v.31, p.504-514, 2015. DOI: https://doi.org/10.1111/sum.12213.

KOEPPEN, W. Climatologia: con un estudio de los climas de la tierra. México, DF: Fondo de Cultura Economica, 1948 478 p.

NGUEMEZI, C.; TEMATIO, P.; YEMEFACK, M.; TSOZUE, D.; SILATSA, T. B. F. Soil quality and soil fertility status in major soil groups at the Tombel area, South-West Cameroon, Heliyon, v.6, e03432, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e03432.

NORRIS, C. E.; BEAN, G.M.; CAPPELLAZZI, S.B.; COPE, M.; GREUB, K.L.H.; LIPTZIN, D.; RIEKE, E. L.; TRACY, P. W.; MORGAN, C. L. S.; HONEYCUTT, C.W. Introducing the north American project to evaluate soil health measurements Agronomy Journal,1 v.12, p.3195-3215, 2020. DOI: https://doi.org/10.1002/agj2.20234

NORRIS, C. E.; GORZELAK, M.; ARCAND, M.; BRUHJELL, D.; CALYLE, C. N.; DYCK, M.; ELLERT, B.; ENTZ, M.; GEDDES, C. M.; HAO, X.; JANOVICEK, K.; LARNEY, F.; MAY, W.; ST. LUCE, M.; VAN EERD, L.; ZHANG, T.; BECK, R.; COWEN, T.; LIPTZIN, D.; MORGAN, C. L. S. The story of long-term research sites and soil health in Canadian agriculture. Canadian Journal of Soil Science, v.103, p.164–190, 2023. DOI: https://dx.doi.org/10.1139/CJSS-2021-0174.

NUNES, M. R.; VEUM, K. S.; PARKER, P. A.; HOLAN, S.; KARLEN, H. D. L.; AMSILI, J. P.; VAN ES, H. M.; WILLS, S. A.; SEYBOLD, C. A.; MOORMAN, T. B. The soil health assessment protocol and evaluation applied to soil organic carbon. Soil Science Society of American Journal, v.85, p.1196-1213, 2021. DOI: https://doi.org/10.1002/saj2.20244.

OLIVEIRA NETO, M. B. de; NASCIMENTO, A. F. do; MARQUES, F. A.; AMARAL, A. J. do; HERNANI, L. C.; CUNHA, T. J. F. Contribuição ao estudo de solos frágeis na Região Semiárida: Petrolina, PE. In: CASTRO, S. S. de; HERNANI, L. C. (Ed.). Solos frágeis: caracterização, manejo e sustentabilidade. Brasília, DF: Embrapa, 2015. pt. 1, cap. 5, p.111-133.

OLIVEIRA, U.; AMADO, A. M.; VASCONCELLOS; A. Aerial plant biomass and litterfall as local determinants of leaf litter and fine root decomposition in a semiarid ecosystem of the Neotropical region, Arid Land Research and Management, v.33, p.375-387, 2019. DOI: https://doi.org/10.1080/15324982.2019.1573387

ÖZBOLAT, O.; SÁNCHEZ-NAVARRO, V.; ZORNOZA, R.; EGEA-CORTINES, M.; CUARTERO, J.; ROS, M.; PASCUAL, J. A.; BOIX-FAYOS, C.; ALMAGRO, M.; DE VENTE, J.; DÍAZ-PEREIRA, E.; MARTÍNEZ-MENA, M.; Long-term adoption of reduced tillage and green manure improves soil physicochemical properties and increases the abundance of beneficial bacteria in a Mediterranean rainfed almond orchard. Geoderma, v.429, 116218, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116218.

PEREIRA FILHO, A.; TEIXEIRA FILHO, J.; SALVIANO, A. M.; YURI, J. E.; GIONGO, V. Nutrient cycling in multifunctional agroecosystems with the use of plant cocktail as cover crop and green manure in the semi-arid. African Journal of Agricultural Research, v.14, p.241-251, 2019. DOI: https://doi.org/10.5897/AJAR2018.13600

REN, H.; LV, H; XU, Q.; YAO, Z. YAO, P.; ZHAO, N.; WANG, Z.; HUANG, D.; CAO, W.; GAO, Y.; ZHANG, D. Green manure provides growth benefits for soil mesofauna by promoting soil fertility in agroecosystems. Soil and tillage research, v.238, 106006, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106006.

SALVIANO, A. M.; LIMA, A. M. N.; RAFAEL, M. R. S.; CUNHA, J. C.; SILVA, P. G. Plantas de cobertura em ambiente semiárido: produção de biomassa, adição de Carbono e de nutrientes ao solo. DELOS: Desarrollo local sostenible, v.16, p.835-852, 2023. DOI: https://doi.org/ 10.55905/rdelosv16.n43-022.

SANTANA, M. da S.; ANDRADE, E. M. de; SAMPAIO, E. V. de S. B.; FERREIRA, T. O.; SALVIANO, A. M.; SILVA, D. J. da; CUNHA, T. J. F.; GIONGO, V.; Do agrosystems change soil carbon and nutrient stocks in a semiarid environment? Journal of Arid Environments, v.201, 104747, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2022.104747.

SANTOS, H. G.; JACOMINE, P. K. T.; ANJOS, L. H. C.; OLIVEIRA, V. A.; LUMBRERAS, J. F.; COELHO, M. R.; ALMEIDA, J. A.; ARAUJO FILHO, J. C.; OLIVEIRA, J. B.; CUNHA, T. J. F. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 5. ed. Brasília, DF: Embrapa, 2018.

SERE, G.; GUERN, C. L.; BISPO, A.; LAYET, C.; DUCOMMUN, C.; CLESSE, M.; SCHWARTZ, C.; -BEAUDET, L. V. Selection of soil health indicators for modelling soil functions to promote smart urban planning, Science of The Total Environment, 2024, 171347, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171347.

SILVA, D. J.; PEREIRA, J. R.; MOUCO, M. A. do C.; ALBUQUERQUE, J. A. S. de; RAIJ, B. van; SILVA, C. A. Nutrição mineral e adubação da mangueira em condições irrigadas. Petrolina: Embrapa Semi-Árido, 2004. 13 p. (Embrapa Semi-Árido. Circular técnica, 77).

STEFANOSKI, D. C.; FIGUEIREDO, C. C.; SANTOS, G. G.; MARCHÃO, R. L. Selecting soil quality indicators for different soil management systems in the Brazilian Cerrado. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.51, n.9, p.1643-1651, 2016. https://doi.org/10.1590/S0100-204X201600090006

STOLF, R.; THURLER, A. M.; BACCHI, O. O. S.; REICHARDT, K. Method to estimate soil macroporosity and microporosity based on sand content and bulk density. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.35, p.447-459, 2011. https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000200014

TEIXEIRA, P. C.; DONAGEMA, G. K.; FONTANA, A.; TEIXEIRA, W. G. (Ed.). Manual de métodos de análise de solo. 3. ed. rev. e ampl. Brasília, DF: Embrapa, 2017. 574p.

TIBCO Software Inc. (2020). Data Science Workbench, version 14. http://tibco.com.

VEZZANI, F. M. Solos e os serviços ecossistêmicos (Soils and the Ecosystem Services). Revista Brasileira de Geografia Física, v.8, p.673–684. 2015. DOI: https://doi.org/10.26848/rbgf.v8.0.p673-684

ZHANG, J.; DYCK, M.; QUIDEAU, S. A.; NORRIS, C. E. Assessment of soil health and identification of key soil health indicators for five long-term crop rotations with varying fertility management, Geoderma, Volume 443, 2024, 116836, ISSN 0016-7061, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116836

ZORNOZA, R., ACOSTA, J. A.; BASTIDA, F.; DOMÍNGUEZ, S. G.; TOLEDO, D.M.; FAZ, A. Identification of sensitive indicators to assess the interrelationship between soil quality, management practices and human health. Soil. v.1, p.173-85. 2015. DOI: https://doi.org/10.5194/soil-1-173-2015.

Published

2024-04-11

How to Cite

Severo Rafael, M. R., Monteiro Salviano, A., Giongo, V. ., Bezerra de Melo, S., Olszevski, N., & Rodrigues Oliveira, V. (2024). Sustainable multifunctional agroecosystems for mango production in the semiaridid: chemical and physical soil quality. Revista Em Agronegócio E Meio Ambiente, 17(3), e11696. https://doi.org/10.17765/2176-9168.2024v17n3e11696

Issue

Section

Agrobusiness