Orientador: Orivaldo Arf / Banca: João Antonio da Costa Andrade / Banca: Gustavo Pavan Mateus / Resumo: O objetivo do trabalho foi determinar o efeito do manejo do solo, do nitrogênio e do espaçamento entrelinhas na cultura do milho. O mesmo foi desenvolvido na Fazenda experimental da UNESP - Campus de Ilha Solteira, em Latossolo Vermelho Distrófico. O delineamento experimental foi em parcelas subdividas. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de 3 manejos do solo (grade pesada + grade niveladora, escarificador + grade niveladora e plantio direto), 5 épocas de aplicação do nitrogênio : testemunha (sem N); 120 kg ha-1 na semeadura (S); 120 kg ha-1 em V6 ; 30 kg ha-1 (S) e 90 kg ha-1 em V6; 30 kg ha-1 (S) + 45 kg ha-1 em V4 + 45 kg ha-1 em V8) e 2 espaçamentos entrelinhas (0,45 e 0,90 m) com população fixa. Concluiu-se que o sistema plantio direto promoveu maior produtividade de grãos e maior lucratividade; a aplicação precoce de todo o N promoveu produtividade de grãos semelhante aos manejos com parcelamento; o espaçamento entrelinhas não influenciou a produtividade de grãos / Abstract: Agronomic practices that help the farmer to raise the yield and reduce costs must be studied to ensure the sustainability of agriculture. Thinking about it, an experiment was conducted to study the effect of soil management, nitrogen fertilization and of the row spacing in maize crop. It was developed in Distrophic Red Latossol. The experimental design was randomized in split plot. The treatments were constituted by the combination of 3 soil management (plow harrow + "floating harrows", chisel +" floating harrows" and no tillage), 5 times of nitrogen management (control without N, 120 kg ha-1 at sowing (S), 120 kg ha-1 in the V6 stage, 30 kg ha-1 (S) + 90 kg ha-1 in V6, 30 kg ha-1 (S) + 45 kg ha-1 in the V4 + 45 kg ha-1 in V8 and 2 row spacing (0,45 and 0,90 m) with the same plants population. It was concluded that the no tillage system promotes higher grain yield and greater profitability; the nitrogen management (all at sowing) promoted grain yield similar the treatments that the N was divided; and the row spacing didn't influenced the grain yield / Mestre

Soil is an important ecosystem and at the same time filter and storage for water. With respect to flood and erosion prevention, it is important to improve water retention and infiltration rates in soils to reduce surface run-off. The aim of the study is to quantify the influence of biogenic macropores on infiltration. The effect of the cropping system and management practices on macropore density and infiltration rate was examined. Soil hydraulic conductivity was determined by soil column experiments and field investigations using a hood infiltrometer and rainfall-simulation experiments. Macropores have a great effect on hydraulic conductivity. A large macropore-density results in high infiltration rates. This relationship is described with the skinfactor, applying the Erosion-2D model to adjust infiltration rates. Conservative agricultural management practices show positive effects on earthworm population and hence macropore density. The beneficial effects of no-tillage include less soil disturbance, greater quantities of crop-residues remaining on the soil surface and increased soil moisture.:Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Danksagung Summary 1 Einleitung 1.1 Motivation und Ziel der Arbeit 2 Stand des Wissens 2.1 Grundlagen zum Wasserfluss im Boden 2.1.1 Beschreibung des Infiltrationsprozesses im Boden 2.2 Definition des Begriffes Makropore, deren Entstehung und Einflüsse im Boden 2.2.1 Zusammenhang zwischen Bodenbearbeitung und dem Vorhandensein von Makroporen 2.2.2 Einfluss der Makroporen auf den Wasserfluss und die Infiltration 2.3 Ansätze zur Modellierung des Makroporenflusses 2.3.1 Dual-Porositäts-Modelle 2.3.2 Einfache empirische Schätzverfahren 3 Material und Methoden 3.1 Standorte 3.2 Geländeversuche 3.2.1 Erfassung bodenphysikalischer Parameter 3.2.2 Ermittlung der hydraulischen Leitfähigkeit 3.2.2.1 Haubeninfiltrometermessungen 3.2.2.2 Beregnungsversuche 3.2.3 Erfassung des Makroporensystems 3.3 Säulenversuche 3.3.1 Vorversuche 3.3.2 Experimente mit L. terrestris 3.3.3 Experimente mit künstlichen Makroporen 3.3.4 Experimente ohne Makroporen 3.4 Ableitung des Modellparameters Skinfaktor 4 Ergebnisse 4.1 Ergebnisse der Geländeversuche am Standort Lüttewitz 4.1.1 Bodenphysikalische Parameter 4.1.2 Beregnungsexperimente 4.1.3 Hydraulische Leitfähigkeit 4.1.4 Makroporensystem 4.1.5 Auswertung der Tracerversuche am Standort Lüttewitz 4.2 Ergebnisse der Geländeversuche Standort Oberwinkel 4.2.1 Bodenphysikalische Parameter 4.2.2 Beregnungsexperimente 4.2.3 Makroporensystem 4.2.4 Skinfaktorenermittlung 4.3 Ergebnisse aus den Säulenversuchen 4.3.1 Verteilung der Grabgänge 4.3.2 Messung der hydraulischen Leitfähigkeit 5 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse 5.1 Experimente im Gelände 5.1.1 Vergleich der kf-Werte aus Haubeninfiltrometermessung und Beregnung 5.2 Auswertung und Interpretation der Ergebnisse aus den Säulenversuchen 5.3 Vergleich Makroporenkennwerte mit bodenhydrologischen Messgrößen 5.4 Vergleich Makroporenkennwerte mit Modellparametern 5.5 Einfluss der Bewirtschaftung 6 Zusammenfassung Literaturverzeichnis

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand des Wissens 2.1 Effekte verschiedener Intensitäten der Bodenbearbeitung 2.2 Direktsaatversuche im ökologischen Landbau 2.3 Untersaat 2.4 N-Transfer aus der Untersaat in die Folgefrucht 3 Material und Methoden 3.1 Standorteigenschaften und Witterung 3.2 Versuchsaufbau 3.3 Probennahme und Probenaufarbeitung 3.4 Statistische Analysen 4 Ergebnisse 4.1 Zwischenfrucht 4.2 Erbse 4.2.1 Auflaufen der Erbse 4.2.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag der Erbse 4.2.3 Harvest-Indizes und Stickstoffakkumulation 4.2.4 N-Aufnahme der Sommergerste 4.3 Winterweizen 4.3.1 Etablierung des Winterweizens 4.3.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag des Winterweizens 4.3.3 Harvest-Indizes und Kornproteingehalt des Winterweizens 4.3.4 Nmin unter Winterweizen 4.4 Stickstoffaufnahme des Weizens aus 15N-markiertem Erdklee 5 Diskussion 5.1 Ertragsleistung Erbse 5.2 Ertragsleistung Winterweizen 5.3 Legume Untersaat Erdklee 5.4 15N-Anreicherung 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8. Anhang Versicherung

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Das Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen verschiedener Bodennutzungssysteme auf ausgewählte physiko-chemische Bodeneigenschaften und pflanzenbauliche Parameter auf sandigen Böden auf den Dauerfeldversuchsflächen in Berlin-Dahlem und Dedelow zu untersuchen. Ein erster Arbeitsschwerpunkt am Standort Berlin-Dahlem bestand darin, die Wirkungen verschiedener Bodenbearbeitungstiefen (17 cm und 28 cm) in Abhängigkeit der drei Faktorstufen - mit und ohne Kalkdüngung, mit und ohne Stallmistdüngung, flache und tiefe Bodenbearbeitung - zu ermitteln. Im zweiten Arbeitsschwerpunkt wurden in einer fünffeldrigen Fruchtfolge am Standort Dedelow Vergleiche verschiedener Verfahren der konventionellen und konservierenden Bodenbearbeitung und deren Effekte untersucht. Die Durchdringungswiderstandmessungen in Berlin-Dahlem zeigten nach langjähriger Bodenbearbeitung höhere Bodenfestigkeitswerte in der tieferen Bodenbearbeitungsvariante als in der flachen Variante. Die wasserstabilen Aggregate in Berlin-Dahlem wiesen in der flachen Bodenbearbeitung höhere Werte auf. Die ermittelten Wasserspeicherkurven in Berlin-Dahlem zeigten in der flachen Bodenbearbeitungsvariante für die ausgewählten Parzellen in 10-15 cm Bodentiefe im Vergleich zu der tieferen Variante tendenziell höhere nutzbare Feldkapazitätswerte. In Dedelow zeigten die Wasserretentionskurven unter verschiedenen Bodenbearbeitungsverfahren unregelmäßige Streuungen auf. Die höchsten Gesamtkohlenstoffgehaltswerte wurden in der flachen Bodenbearbeitung unter dem Prüfglied „mit Kalk- und mit Stallmist“ gedüngten Parzellen erzielt. In Dedelow zeigten die Gesamtkohlenstoffgehalte zwischen konservierender und konventioneller Bodenbearbeitung in 10-15 cm Bodentiefe kaum Unterschiede. Der Einfluss von Düngung und Bodenbearbeitungstiefen auf den Kornertrag bei Hafer war mit einem Ertrag von 29,2 dt ha-1 am stärksten am Standort Dedelow in der tiefen Bodenbearbeitung unter dem Prüfglied „mit Kalk- und ohne Stallmistdüngung“. / On the basis of various long-term field trials it was the goal to investigate the influence of different tillage systems on soil physical, soil chemical and crop parameters on sandy loamy locations in Berlin-Dahlem and Dedelow. The first focus of the work in Berlin-Dahlem was to investigate the effects between different tillage depths (17 cm and 28 cm) and the selected factors “with and without liming”, “with and without manure fertilization” and “shallow and deep tillage”. The second focus was on a five-field crop rotation site in Dedelow to compare different methods of conventional and conservation tillage and their effects. The penetration resistance values in Berlin-Dahlem showed after long-time tillage in the deep soil tillage system higher compactions compared to shallow tillage systems. The soil aggregate stability values in Berlin-Dahlem showed in the shallow tillage higher values. The obtained soil water retention curves in Berlin-Dahlem showed an increase of the available water capacity for the selected plots in the shallow soil tillage system compared to the deep tillage system in the 10 - 15 cm soil depth. The soil water retention curves showed irregular variations under the different tillage systems in Dedelow. The highest total carbon content were observed in the shallow tillage system in the "with lime and with farmyard manure" treatments. In general, however, the total carbon content predominate nearly the same amounts in 10 - 15 cm soil depth in both conservation and conventional tillage systems in Dedelow. The influence of fertilization and tillage depth on grain yield in oats showed the maximum value as 29,2 dt ha-1 in the deep tillage system in the "with lime and without farmyard manure" treatments.

Im Rahmen eines vierjährigen Feldversuches wurden der Einfluss von Bodenbearbeitung, Bodenbedeckung und Stickstoffdüngung auf die N-Dynamik und N-Verlagerung während der Winterhalbjahre und deren Nachwirkungen auf die Hauptfrucht der nachfolgenden Vegetationsperiode untersucht. Es zeigte sich, dass sich neben den Prüffaktoren auch Unterschiede der Vorfrucht und des Witterungsverlaufes auf die Höhe der Nitratauswaschung über Winter auswirkten. Generell führte der Anbau von Winterrübsen gegenüber der Brache erwartungsgemäß zu einer Reduzierung des N-Austrages, was sowohl auf die geringeren Sickerwassermengen als auch auf die geringeren Nitratkonzentrationen in der Bodenlösung zurückzuführen war. Die N-Konservierung der Winterrübsen wirkte sich auf die folgende Hauptfrucht positiv hinsichtlich der Stickstoffverfügbarkeit im Oberboden und der N-Aufnahme des Sommerweizens während dessen Standzeit aus. Der Schwerpunkt in der methodischen Vorgehensweise dieser Arbeit lag in der Erfassung der Sickerwassermengen zur Abschätzung der N-Verlagerung anhand der Daten der Nitratkonzentration in der Bodenlösung. Die Durchflussmengen im Boden wurden ausgehend von der klimatischen Wasserbilanz und unter Berücksichtigung der Veränderungen der Bodenwasservorräte bestimmt, die anhand von Messungen der Matrixpotentiale und der Kenntnis der Bodenwassercharakteristika im Profilverlauf des Bodens berechnet wurden. Dieser Ansatz wurde drei weiteren Ansätzen gegenübergestellt. Diese sind die klimatische Wasserbilanz, die klimatische Wasserbilanz unter Berücksichtigung der Veränderungen der Bodenwasservorräte anhand der volumetrischen Wassergehaltsmessung mit Hilfe der TDR-Messtechnik und die Bestimmung der Perkolation mittels Wasserleitfähigkeitsfunktionen und Potentialgradienten. Mögliche Fehlerquellen der verschiedenen Ansätze wurden diskutiert und Schlussfolgerungen für die praktische Versuchsdurchführung gezogen. / The influence of different tillage managements, soil covering and different nitrogen applications on the N-dynamic and N-leaching during winter and their effects during the following vegetation period have been investigated within the scope of a field trial of several years. Beside these treatments, differences of the preceding crop type and climatic conditions showed also effects on the amount of nitrate leaching during winter. The cultivation of winter rape compared to fallow reduced the N-leaching in accordance with the expectations; generally this was the result of lower rates of water flow as well as lower nitrate concentrations in the soil solution. During the successive vegetation periods the N-conservation by the catch crop led to higher nitrate contents in the soil, particularly in the upper layer, and to an increasing N-uptake of the fallowing spring wheat. Focal point of the methodical proceeding of this study was the recording of the downward water movement to estimate the N-leaching in combination with the nitrate concentration in the soil solution. The calculation of the water movement in the soil based on the climatic water balance in consideration of the variation of the soil water content; the changes in the soil water were determined by data of the soil matrix potential and the knowledge of the moisture characteristics of the horizons, their positions and their wideness. This approach was based to present the results, and was then compared with three other ones. These were the climatic water balance, the climatic water balance in consideration of the variation of the soil water content by data of the changes of the volumetric soil water content measured by ‘time domain reflectrometry’ and the calculation of water flow with hydraulic conductivity functions and data of the hydraulic potentials. Possible sources of error of the methods are discussed to draw conclusions for conducting field trials.

No cultivo do milho safra, os produtores em sistema de produção em plantio direto (SPD) antecipam a dose da adubação nitrogenada de cobertura, que seria feita nos estádios V3 e V6, na cultura da aveia durante a entressafra ou em présemeadura do milho. Não se conhece a eficiência destes sistemas de adubação do milho. Assim, esta pesquisa foi realizada com a finalidade de elucidar a dinâmica do nitrogênio (N) por meio da avaliação do seu aproveitamento nos compartimentos solo, milho e no resíduo da aveia, e determinar a eficiência de uso do fertilizante nitrogenado (EUFN). O experimento foi realizado nos municípios de Guarapuava-PR e Taquarituba-SP, com a aplicação de 180 kg ha-1 e 150 kg ha-1 de N, respectivamente. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com cinco sistemas de adubação e quatro repetições. Os sistemas de adubação foram: N no perfilhamento da aveia; N na pré-semeadura do milho; N na semeadura do milho; N em cobertura no estádio V3 do milho; e N em duas coberturas, nos estádios V3 e V6 do milho. Em ambos locais não houve diferença na produtividade de grãos, em razão do sistema de adubação, em Guarapuava a produtividade média foi de 14,2 Mg ha-1 de grãos, e em Taquarituba 10,6 Mg ha-1 de grãos. A antecipação do N na aveia reduziu a EUFN em até 41%, com maior dependência do N fornecido pelo solo, e foi o sistema de adubação que mais perdeu 15N-fertilizante, uma vez que não recuperou 50% do 15N aplicado. Os sistemas de adubação, em que o 15N foi aplicado no estádio V3 ou nos estádios V3 e V6 foram mais eficientes, com EUFN de 51% e 55%, nessa ordem. A avaliação da produção de grãos não serve para avaliar a eficiência de sistema de adubação. Os sistemas de adubação antecipado na cultura do milho não são eficientes no uso do N proveniente do fertilizante. / In maize crop, sidedress nitrogen fertilization in V3 or V6 phenological stages was moved to cultivated oat during off season or in pre-sowing by farmers that adopt the no-tillage maize system. However, the efficiency of this fertilization system is unknow. This research was designed to understand nitrogen (N) dynamic by evaluating the recovery in soil, maize plant and oat straw to calculate the N use efficiency (NUE) by maize crop. Maize crop fields experiments were conducted in Guarapuava, Paraná state and Taquarituba, São Paulo state, where fertilization rate was 180 kg ha-1 and 150 kg ha-1 of N respectively. Experimental desing was randomized block with four repetitions and five fertilization systems: N in oat tillering; N in pre-sowing corn, N in sowing corn; N sidedress in V3 and N sidedress in V3 and V6. Grain yield, with average 14,2 Mg ha-1 in Guarapuava and 10,6 Mg ha-1 in Taquarituba were not statiscally different. N fertilization in oat showed NUE 41% lower due to N soil contribution and high N loss with 50% 15N unaccounted. Fertilization systems which N-fertilizer was applied sidedress in V3 or V3 and V6 maize stage were more efficient with NUE 51% and 55%, respectively. Grain yield was not able to measure the efficiency of fertilization system. The anticipation of N fertilization in maize crop had low N use efficiency from N derived from fertilizer..

No cultivo do milho safra, os produtores em sistema de produção em plantio direto (SPD) antecipam a dose da adubação nitrogenada de cobertura, que seria feita nos estádios V3 e V6, na cultura da aveia durante a entressafra ou em présemeadura do milho. Não se conhece a eficiência destes sistemas de adubação do milho. Assim, esta pesquisa foi realizada com a finalidade de elucidar a dinâmica do nitrogênio (N) por meio da avaliação do seu aproveitamento nos compartimentos solo, milho e no resíduo da aveia, e determinar a eficiência de uso do fertilizante nitrogenado (EUFN). O experimento foi realizado nos municípios de Guarapuava-PR e Taquarituba-SP, com a aplicação de 180 kg ha-1 e 150 kg ha-1 de N, respectivamente. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com cinco sistemas de adubação e quatro repetições. Os sistemas de adubação foram: N no perfilhamento da aveia; N na pré-semeadura do milho; N na semeadura do milho; N em cobertura no estádio V3 do milho; e N em duas coberturas, nos estádios V3 e V6 do milho. Em ambos locais não houve diferença na produtividade de grãos, em razão do sistema de adubação, em Guarapuava a produtividade média foi de 14,2 Mg ha-1 de grãos, e em Taquarituba 10,6 Mg ha-1 de grãos. A antecipação do N na aveia reduziu a EUFN em até 41%, com maior dependência do N fornecido pelo solo, e foi o sistema de adubação que mais perdeu 15N-fertilizante, uma vez que não recuperou 50% do 15N aplicado. Os sistemas de adubação, em que o 15N foi aplicado no estádio V3 ou nos estádios V3 e V6 foram mais eficientes, com EUFN de 51% e 55%, nessa ordem. A avaliação da produção de grãos não serve para avaliar a eficiência de sistema de adubação. Os sistemas de adubação antecipado na cultura do milho não são eficientes no uso do N proveniente do fertilizante. / In maize crop, sidedress nitrogen fertilization in V3 or V6 phenological stages was moved to cultivated oat during off season or in pre-sowing by farmers that adopt the no-tillage maize system. However, the efficiency of this fertilization system is unknow. This research was designed to understand nitrogen (N) dynamic by evaluating the recovery in soil, maize plant and oat straw to calculate the N use efficiency (NUE) by maize crop. Maize crop fields experiments were conducted in Guarapuava, Paraná state and Taquarituba, São Paulo state, where fertilization rate was 180 kg ha-1 and 150 kg ha-1 of N respectively. Experimental desing was randomized block with four repetitions and five fertilization systems: N in oat tillering; N in pre-sowing corn, N in sowing corn; N sidedress in V3 and N sidedress in V3 and V6. Grain yield, with average 14,2 Mg ha-1 in Guarapuava and 10,6 Mg ha-1 in Taquarituba were not statiscally different. N fertilization in oat showed NUE 41% lower due to N soil contribution and high N loss with 50% 15N unaccounted. Fertilization systems which N-fertilizer was applied sidedress in V3 or V3 and V6 maize stage were more efficient with NUE 51% and 55%, respectively. Grain yield was not able to measure the efficiency of fertilization system. The anticipation of N fertilization in maize crop had low N use efficiency from N derived from fertilizer..

A variety of conservation trends have gained and lost favor throughout the years in agriculture, with U.S. Farm Bills often influencing what conservation practices are implemented by farming communities throughout the U.S. This dissertation focuses on the unintended consequences of conservation management practices in the Fifteenmile Watershed of Wasco County, Oregon. Specifically, I seek to address how farmer enrollment in various conservation techniques, loosely defined as no-till agriculture, has affected soil and water quality through the increased use of herbicide, and subsequently rendered ecological and human health vulnerable. Using a critical physical geography framework, I address both the biophysical factors and social structures that have co-produced changes in soil and water quality in the study area of this research through intensive physical field data collection, spatial analysis, social surveys, and interviews. I also demonstrate how three neoliberal sets of processes: market-friendly reregulation; state rollback and deregulation; and the creation of self-sufficient individuals and communities, have transformed the human socio-environmental relationship to agriculture. These processes have had significant effects on the policies governing how soil and water quality are managed on both a state and national level, and have created a dependence on enrollment in conservation practices that may ultimately prove counterproductive for long term goals of environmental protection and sustainability.

The process based soil erosion simulation model EROSION 3D is applied on regional scale for the federal state of Saxony/Germany. This survey is aimed on modeling soil loss, sediment transport, deposition resp. the input of particle attached nutrient and pollutant input into surface water bodies for 10years storm event and three land use scenarios. The available region-wide geo-data were preprocessed to be used in the parameterization interface DPROC. This software has been extended to parameterize large areas as well as small catchments. The basis of parameterization is a relational data base consisting of measured or estimated specific model soil parameters. These values have been derived by heavy rainfall simulation experiments below field conditions. The data base has been extended by the new results, which cover different soil tillage practices. The new experiments were conducted with a newly developed methodology. The experimental results show a significant relation of soil loss from the mechanical impact due to soil tillage. Only the non-tillage practice is able to protect soils efficiently from erosional soil losses. In order to describe particle attached nutrient and pollutant transport, soil samples were analyzed determining the element content of different particle fractions. The regional scale simulations identify the Saxonian Loess Belt as hotspot of soil erosion. However considerable amounts can also be expected in certain areas of the low mountain range. Particle attached element inputs into surface water bodies correspond to main sediment delivery areas. The amounts of erosional soil losses could be reduced to 90 % in case of consequently and area-wide transformation to conservation tillage practices. The calculated phosphorous inputs into surface waters on catchment scale are proofed to be valid. Compared to empirical based phosphorous and heavy metal yields the results in this study exceed this findings by a wide range. The differences are caused by lacking an event based consideration, which disregards system maximal impacts. Since erosion is an exclusive non continuous process, those maximal impacts are highly relevant and have to be considered in case of planning and execution of erosion and water protection concepts. / In der vorliegenden Arbeit wird das prozessbasierte Erosionsprognosemodell EROSION 3D flächendeckend auf regionaler Ebene für den Freistaat Sachsen angewendet. Ziel der Untersuchungen ist es, Bodenabtrag, Sedimenttransport und -deposition bzw. den Eintrag partikelgebundener Nähr- und Schadstoffe in Oberflächengewässer für ein 10jähriges Starkniederschlagsereignis und drei verschiedene Landnutzungsszenarien zu beschreiben. Dazu wurden im Vorfeld verfügbare Geo-Basisdaten so aufbereitet, dass sie für die semiautomatische Parametrisierung mit der Software DPROC verwendet werden können. Diese Software wurde so erweitert, dass sowohl größere Einzugsgebiete als auch einzelne Teileinzugsgebiete parametrisiert werden können. Grundlage der Parametrisierung bildet eine relationale Datenbank, die auf Messwerten bzw. davon abgeleiteten Schätzwerten aus Starkregenexperimenten unter Feldbedingungen basiert. Der vorhandene Datenfundus wurde durch neue Ergebnisse zu verschiedenen Verfahren der ackerbaulichen Bodenbearbeitung mittels neu entwickelter Methodik korrigiert und erweitert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen eine deutliche Abhängigkeit des Feststoffaustrages von der Eingriffsintensität bei der Bodenbearbeitung. Dabei ist die Direktsaat die einzige Bewirtschaftungsform, die den Boden effektiv vor Erosion schützt. Um den selektiven partikelgebundenen Nähr- und Schadstofftransport prozessbasiert abzuschätzen, wurden die Stoffgehalte für die Partikelfraktionen Sand, Schluff und Ton an Bodenproben bestimmt. Die regionalskalierten Simulationen identifizieren die sächsische Lössregion als Schwerpunkt der Bodenerosion in Sachsen. Beträchtliche Bodenabträge sind darüber hinaus in den sächsischen Mittelgebirgen zu erwarten. Partikelgebundene Stoffeinträge in Oberflächengewässer verteilen sich in Abhängigkeit von den Sedimentliefergebieten. Die Bodenumlagerungsprozesse einschließlich der damit verbundenen partikelgebundenen Stoffeinträge lassen sich bei konsequenter Umstellung auf konservierende Bewirtschaftungsmethoden entsprechend den Modellergebnissen um mehr als 90 % reduzieren. Im Rahmen der Modellvalidierung konnte die Zuverlässigkeit der berechneten Phosphorausträge auf Einzugsgebietsebene belegt werden. Verglichen mit empirisch basierten mittleren jährlichen Abschätzungen sind die in dieser Arbeit berechneten ereignisbezogenen Phosphor- und Schwermetallausträge um ein Vielfaches höher. Zurückzuführen sind diese Unterschiede vor allem darauf, dass bei den rein empirischen Ansätzen, die maximale Belastungsspitzen unberücksichtigt bleiben. Da Erosion stets ein diskontinuierlicher Prozess ist, sind diese Belastungsspitzen im höchsten Maße relevant und bei der Planung und Durchführung von Erosions- und Gewässerschutzkonzepten unbedingt zu berücksichtigen.