Effects of cover crop species on soil quality and maize yield
DOI:
https://doi.org/10.1590/1983-21252026v3912642rcKeywords:
No-tillage system. Soil bioanalysis. Arylsulfatase. β-glucosidase.Abstract
The environmental impacts of agriculture have attracted considerable attention in recent years. Management practices such as the no-tillage system (NTS) can mitigate these impacts by enhancing soil biological activity, resulting in greater yield and resilience. This study evaluated the agronomic performance of summer-sown maize and soil quality indices under NTS with different cover crops in a crop rotation system. The experiment was conducted on a Latossolo Vermelho Distroférrico tipico in Dourados, Mato Grosso do Sul, Brazil, under NTS during the 2021 fall–winter through the 2022/2023 summer seasons, totaling two summer and two fall–winter crop cycles. The experimental design was a randomized block with five treatments conducted during the second season: an intercropping system composed of Crotalaria ochroleuca + pearl millet (Pennisetum glaucum L.) + buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) + signal grass (Urochloa brizantha), and the sole cropping of niger (Guizotia abyssinica), Crotalaria spectabilis, common vetch (Vicia sativa L.), and forage radish (Raphanus sativus L.), with four replications. Plant height, first cob insertion height, stem diameter, cob diameter and length, number of grains per cob, 1000-grain weight, and grain yield were evaluated at maize harvest. The treatments did not influence maize yield components. However, the activities of the arylsulfatase and β-glucosidase enzymes were affected by the crop rotation model, indicating that the adopted management contributed to improving soil biological quality. It is concluded that, based on crop rotation, NTS enhances soil biological quality and promotes the long-term sustainability of maize production.
References
ACAR, M. et al. Tillage effects on soil organic carbon, microbial biomass carbon and beta-glucosidase enzyme activity in a typic haploxerert soil. Scientific Papers-Series Agronomy, 61: 13-20, 2018.
ALVARENGA, R. C. et al. Plantas de cobertura de solo para sistema de plantio direto. Informe Agropecuário, 22: 25-36, 2001.
BICALHO, T. F. et al. Biological activity of soil cultivated with pigeon pea under different fertilization managements. Ciência Rural, 54: e20220635, 2024.
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para análise de sementes. Brasília, DF: MAPA/ACS, 2009. 399 p.
CHAVES, V. B. S. et al. Enzymatic Activity in Different Crop Succession Systems in the Cerrado Region. Agronomy, 14: 810, 2024.
CUI, J. et al. Maize grain yield enhancement in modern hybrids associated with greater stalk lodging resistance at a high planting density: a case study in northeast China. Scientific Reports, 12: 14647, 2022.
EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Guia Clima: dados meteorológicos. Dourados, MS: Embrapa Agropecuária Oeste, 2024. Available at: <https://clima.cpao.embrapa.br/>. Access on: Mar. 03, 2024.
FARMAHA, B. S.; SEKARAN, U.; FRANZLUEBBERS, A. J. Cover cropping and conservation tillage improve soil health in the southeastern United States. Agronomy Journal, 114: 296-316, 2022.
FIETZ, C. R.; FISCH, G. F. O clima da região de Dourados, MS. 2. ed. Dourados, MS: Embrapa Agropecuária Oeste; Embrapa, 2008. 92 p. (Documentos 92).
GOOGLE. Google Maps. Location map of the experimental site. 2025 .Available at: <https://maps.app.goo.gl/P94i61YMwcGxeGt19>. Access on: Nov.14, 2025.
KANTÉ, M. et al. Soil Enzyme Activity and Stoichiometry: Linking Soil Microorganism Resource Requirement and Legume Carbon Rhizodeposition. Agronomy, 11: 2131, 2021.
MATSUOKA, M.; MENDES, I. C.; LOUREIRO, M. F. Biomassa microbiana e atividade enzimática em solos sob vegetação nativa e sistemas agrícolas anuais e perenes na região de Primavera do Leste (MT). Revista Brasileira de Ciência do Solo, 27: 425-433, 2003.
MAUAD, M. et al. Produção de matéria seca e acúmulo de macronutrientes na parte aérea das plantas de niger. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 39: 533-540, 2015.
MENDES, I. C. et al. Bioanálise de solo: como acessar e interpretar a saúde do solo. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2018. 24 p. (Circular Técnica, 38).
MENDES, I. C. et al. Bioanálise de solo: a mais nova aliada para a sustentabilidade agrícola. Informações Agronômicas NPCT, 8: 1-11, 2020.
MENDES, I. C. et al. Tecnologia BioAS: uma maneira simples e eficiente de avaliar a saúde do solo. 1. ed. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2021. 50 p. (Documentos, 369).
MIGUEL, D. L. et al. Soil microbiological properties and enzyme activity in agroforestry systems compared with monoculture, natural regeneration, and native Caatinga. Bioscience Journal, 36: 1-16, 2020.
MORAES SÁ, J. C. et al. No-till systems restore soil organic carbon stock in Brazilian biomes and contribute to the climate solution. Science of The Total Environment, 977: 179370, 2025.
PIATI, G. L. Atributos físicos do solo e características agronômicas da soja em sistemas de sucessão e rotação de culturas. 2022. 61 f. Tese (Doutorado em Agronomia: Área de Concentração em Produção Vegetal) – Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, 2022.
RODRIGUES, R. N. et al. Soil enzymatic activity under coffee cultivation with different water regimes associated to liming and intercropped brachiaria. Ciência Rural, 52: e20200532, 2022.
SALOMÃO, P. E. A. et al. The Importance of Straw No-Tillage System for Soil Restructuring and Organic Matter Restoration. Research, Society and Development, 9: e154911870, 2020.
SANZONOWICZ, C. Solos do Cerrado. 2021. Available at <https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/tematicas/bioma-cerrado/solo>. Access on: Apr. 20, 2024.
SARDANS, J.; PEÑUELAS, J. Drought decreases soil enzyme activity in a Mediterranean Quercus ilex L. forest. Soil Biology and Biochemistry, 37: 455-461, 2005.
SILVA, M. A. et al. Plantas de cobertura isoladas e em mix para a melhoria da qualidade do solo e das culturas comerciais no Cerrado. Research, Society and Development, 10: e11101220008, 2021.
SILVA, M. A. et al. Sistema de plantio direto e rotação de culturas no Cerrado. Research, Society and Development, 11: e376111335568, 2022.
SHERENE, T. Role of soil enzymes in nutrient transformation-A review. [s.l: s.n.], 2017. Available at: https://www.biobulletin.com/articles/role-of-soil-enzymes-in-nutrient-transformation-a-review.pdf. Access on: Apr. 10, 2024.
STUBBS, C. J. et al. Moving toward short stature maize: The effect of plant height on maize stalk lodging resistance. Field Crops Research, 300: 109008, 2023.
TABATABAI, M. A. Soil enzymes. In: WEAVER, R. W.; ANGLE, J. S.; BOTTOMLEY, P. S. (Eds.). Methods of soil analysis. Part 2: microbiological and biochemical properties. Madison: Soil Science Society of America, 1994. v. 5, p. 778-835.
ZHANG, Y. et al. Kinetic parameters of soil β-glucosidase response to environmental temperature and moisture regimes. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 35: 1285–1291, 2011.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Os Autores que publicam na Revista Caatinga concordam com os seguintes termos:
a) Os Autores mantêm os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons do tipo atribuição CC-BY, para todo o conteúdo do periódico, exceto onde estiver identificado, que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista, sem fins comerciais.
b) Os Autores têm autorização para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
c) Os Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).
