The no-tillage adoption combined with the presence of crop residues on soil surface and minimum soil disturbance increase the soil organic matter content, that associated with broadcast fertilization, change the nutrient dynamic and its relationship with plant nutrition. This study was carried out in a long term experiment (1997 to 2007) in Cruz Alta (RS) aim to select cropping systems efficient in nutrient cycling of N,P and K and maintain crop yield under no-tillage. The experimental design was randomized blocks with four replications. The cropping systems were composed by cover crops and cash crops: 1) radish oil/maize/radish oil/wheat/ soybean; 2) black oat/maize/black beans/wheat/soybean; 3) common vetch/maize/ radish/wheat/soybean; 4) common vetch/maize/sunhemp/wheat/soybean; 5) common vetch/maize/radish/wheat/soybean; 6) common vetch/maize/sunhemp/ wheat/soybean. In treatments 3 and 4 were applied 324 kg ha-1 P2O5 and K2O during the experimental period. The N fertilization wasn t used in all treatments. With the objective to evaluate the NPK fertilization response in 9 and 10th year were applied the N rates (0, 40, 80, 120 kg ha-1), P (0, 30, 60, 90 kg ha-1) and K (0, 30, 60, 90 kg ha-1) in maize and wheat. In soybean only residual effect was evaluated. The yields, nutrient balance trough inputs (biologic fixation of N and P and K mineral fertilization) and outputs (N, P and K exported by harvest), nutrient cycling (nutrients uptake by cover crops and commercial crops) was determined. The higher N input, nutrient uptake, nutrient exported in grain and corn, wheat and soybean yield were higher in cropping systems with legumes. The sucession of radish oil/radish oil and black oat/beans had lower N input, nutrient uptake, nutrient cycling, nutrient exported in grain and yield. The cropping systems with common vetch before maize and radish oil between maize and wheat were efficient in maintain the crop yield. The nutrient cycling had high relationship with crop yield. The cropping systems show different yield potential to the same content of soil nutrient. The increment of soil organic carbon among cropping systems ranged from 0.31 and 1.00 Mg ha-1 year-1. The carbon input were 31.7%, 20.4%, 19.5%, 14.8% and 13.7% to maize, summer cover crops, winter cover crops, soybean and wheat respectively in average of 8 years. / A adoção do sistema plantio direto com a manutenção dos resíduos culturais na superfície do solo e a redução do seu revolvimento provocam um aumento do teor da matéria orgânica do solo, que, associado à localização superficial dos fertilizantes, induz a modificações na dinâmica dos nutrientes e suas relações com as plantas. Um experimento de longa duração foi conduzido de 1997 a 2007, em Cruz Alta (RS), com o objetivo de selecionar sucessões de culturas mais eficientes na ciclagem de N, P e K, acúmulo de carbono orgânico do solo e na manutenção da produtividade. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições. As sucessões de culturas são constituídas por combinações de plantas de cobertura de inverno e de verão intercaladas com culturas produtoras de grãos: (1) nabo/milho/nabo/trigo/soja; (2) aveia/milho/feijão/trigo/soja; (3) ervilhaca+adubação/ milho/nabo/trigo/soja; (4) ervilhaca+adubação/milho/crotalária/trigo/soja; (5) ervilhaca/ milho/nabo/trigo/soja; (6) ervilhaca/milho/crotalária/trigo/soja. Nos tratamentos 3 e 4, foram aplicados, no período de estudo, 324 kg ha-1 de P2O5 e de K2O. Com o objetivo de avaliar a resposta à adubação com NPK em sucessões de culturas com e sem adubação, por 8 anos, no 9º e 10º anos, foram realizados estudos de doses de N (0, 40, 80, 120 kg ha-1), de P2O5 (0, 30, 60, 90 kg ha-1) e de K2O (0, 40, 80 kg ha-1), objetivando avaliar o efeito da adubação e da ciclagem de nutrientes nas diferentes sucessões de culturas. Foram avaliados a produtividade e os balanços N, P, K, determinados com base nas estimativas de entradas (adição via fixação biológica de N, adubação com P e K), saídas (exportação de N, P, K nos grãos colhidos), ciclagem N, P, K (nutrientes contidos nos resíduos culturais). As maiores adições de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade de milho, trigo e soja são observadas nas sucessões de culturas que incluem leguminosas. As sucessões nabo/nabo e aveia/feijão mostraram-se inferiores na adição de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade. As sucessões de culturas que incluem ervilhaca antes do milho e nabo forrageiro entre milho e trigo, foram mais eficientes em manter a produtividade. A ciclagem de nutrientes teve alta relação com a produtividade. As sucessões de culturas apresentaram diferentes comportamentos na expressão do rendimento para um mesmo teor do nutriente no solo. O incremento dos estoques de COS pelas sucessões de culturas variou de 0,31 a 1,00 Mg ha ano-1. A contribuição das culturas de milho, plantas de cobertura de verão, de inverno, da soja e do trigo, foi de 31,7%, 20,4%, 19,5%, 14,8% e 13,7%, respectivamente, da adição de C no período de 8 anos.