A adubação nitrogenada tem potencial de aumentar o rendimento dos cultivos, porém o uso de doses de nitrogênio (N) acima daquela requerida pode resultar em perdas de N no sistema solo-planta. A adoção de sistemas integrados de produção, com rotação entre gramíneas e leguminosas, tem potencial de aumentar o rendimento agrícola e reduzir a demanda de fertilizantes nitrogenados. Neste estudo avaliamos o efeito da cultura de cobertura antecessora ao milho e adubação nitrogenada na distribuição de frações de C e N no perfil do solo, ciclagem de nutrientes e produtividade do milho em sistema de plantio direto. A nossa hipótese é que a rotação de culturas aumenta os estoques de C e N no solo e a fertilidade do solo, permitindo manter elevadas produtividades do milho com menores doses de N-fertilizante. Um experimento de campo foi conduzido durante oito anos sob o delineamento de blocos casualizados em um arranjo de parcelas subdivididas. As parcelas foram compostas de três rotações bianuais: Padrão Agrícola Atual (PAA), aveia preta e milho no primeiro ano, trigo e soja no segundo ano; Padrão Agrícola Forrageiro (PAF), aveia branca (para silagem) e milho no primeiro ano, azevém (para silagem) e soja no segundo ano; e Intensificação Ecológica (IE), ervilha forrageira e milho no primeiro ano, trigo e soja no segundo ano. As subparcelas foram compostas de doses de N (sem N, 70, 140, 210 kg ha^-1N) aplicadas em cobertura (estádio V4) durante o cultivo do milho. Foram obtidos resultados de produtividade de todos os anos do experimento. Em junho de 2019, ao final de oito anos do experimento, foram coletadas amostras de solo até 1,0 m de profundidade para determinação do N total, C total, N inorgânico (NH₄⁺, NO₃^- e NO₂^-), N orgânico dissolvido (NOD) e densidade do solo. Também foi realizada análise química do solo nas camadas 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm. A adubação nitrogenada promoveu ganhos de produtividade no milho nos três sistemas de rotação, porém a resposta à adubação seguiu a ordem PAA > PAF > IE. A rotação de culturas alterou de forma significativa os estoques de C e N do solo, com maiores estoques para o sistema IE. O aumento nas doses de N, por outro lado, não contribuiu para o aumento nos estoques de C e N total do solo. O aumento nas doses de N também não aumentou os estoques de N inorgânico no solo, demonstrando baixa capacidade de lixiviação de nitrato nas condições do estudo. Apesar dos teores de NOD não sofrerem influência dos sistemas de rotação e doses de N, foram mais elevados em todo o perfil de solo comparado aos teores de N inorgânico. Estudos futuros devem elucidar os mecanismos de retenção e transporte de NOD em solos tropicais. O aumento nas doses de N promoveu, nos três sistemas, maior acidificação do solo, enquanto o sistema PAF promoveu redução nos teores de nutrientes no solo em virtude da maior extração de nutrientes pela colheita da parte aérea. Os resultados indicam que a rotação de culturas tem maior potencial de promover aumento nos estoques de C e N no solo do que a intensificação no uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos.

Nitrogen fertilization has the potential to increase crop yields, but the use of nitrogen (N) doses above that required can result in N losses in the soil-plant system. The adoption of integrated production systems, with rotation between grasses and legumes, has the potential to increase agricultural yield and reduce the demand for nitrogen fertilizers. In this study, we evaluated the effect of the cover crop preceding corn and nitrogen fertilization on the distribution of C and N fractions in the soil profile, nutrient cycling and corn yield under no-tillage system. Our hypothesis is that crop rotation increases soil C and N stocks and soil fertility, allowing the maintenance of high maize yields with lower doses of fertilizer-N. A field experiment was conducted for eight years under a randomized block design in a split-plot arrangement. The plots were composed of three biannual rotations: Current Agricultural Standard (PAA), black oats and corn in the first year, wheat and soybeans in the second year; Forage Agricultural Standard (PAF), white oats (for silage) and corn in the first year, ryegrass (for silage) and soybeans in the second year; and Ecological Intensification (IE), forage peas and corn in the first year, wheat and soybeans in the second year. The subplots were composed of N doses (no N, 70, 140, 210 kg ha-1N) applied in topdressing (stage V4) during corn cultivation. Productivity results were obtained from all years of the experiment. In June 2019, at the end of eight years of the experiment, soil samples were collected up to 1.0 m in depth to determine total N, total C, inorganic N (NH4+, NO3- and NO2-), dissolved organic N (NOD) and soil density. Chemical analysis of the soil was also carried out in layers 0-5, 5-10, 10-20 and 20-40 cm. Nitrogen fertilization promoted yield gains in corn in the three rotation systems, but the response to fertilization followed the order PAA > PAF > IE. Crop rotation significantly altered soil C and N stocks, with higher stocks for the IE system. The increase in N doses, on the other hand, did not contribute to the increase in soil C and total N stocks. The increase in N doses also did not increase the soil inorganic N stocks, demonstrating low nitrate leaching capacity under the study conditions. Although NOD contents were not influenced by rotation systems and N doses, they were higher throughout the soil profile compared to inorganic N contents. Future studies should elucidate NOD retention and transport mechanisms in tropical soils. The increase in N doses promoted, in the three systems, greater soil acidification, while the PAF system promoted a reduction in soil nutrient contents due to the greater extraction of nutrients by the aerial part harvest. The results indicate that crop rotation has greater potential to promote an increase in soil C and N stocks than the intensification in the use of synthetic nitrogen fertilizers.