Effects of Reduced and Conventional Tillage on Weed Communities: Results of a Long-Term Experiment in Southwestern Spain

Abstract

An important drawback in adopting minimum tillage (MT) and no-tillage (NT) techniques is the frequently observed weed shift promoting adapted species and achieving poorer weed control. These changes can be detected best with long-term experiments, and results might differ depending on soil characteristics and the local flora. The objectives of this work were to evaluate the effect of reduced tillage on weed seed distribution in the soil profile and to identify possible consequences on weed diversity on a long-term experiment maintained during 24 years in Seville (Spain) with three tillage systems: NT, MT and conventional tillage (CT) including moldboard plow on a vertisol. For this purpose, soil seedbanks at 0-8 cm and 8-16 cm depths were enumerated in autumn 2005 and in-field emerged plants in autumn 2005 and winter 2006. Shannon diversity index (H) and evenness (J’) were calculated for seedbank and aboveground weed communities. Total weed seed density was highest for NT and lowest for CT. Some big-seeded species, such as Chrozophora tinctorea L., showed highest seed density in CT. NT increased the relative density of Amaranthus blitoides S. Watson seeds in the seedbank and the abundance of emerged plants of Malva parviflora L., Anagallis arvensis L. and Picris echioides L. Overall, MT led to a less diverse seedbank in the 0-8 cm depth of soil than CT. The frequent drought-induced deep fractures in the expandable clay soil caused natural tillage, which probably resulted in fewer differences in weed seed and seedling densities among tillage treatments compared to what might be expected in other soil types.

Uma desvantagem importante na adoção de técnicas de cultivo mínimo (MT) e plantio direto (NT) é o deslocamento de plantas daninhas frequentemente observado, promovendo espécies adaptadas e, com isso, um controle de plantas daninhas mais precário. Essas mudanças só podem ser detectadas com experimentos de longo prazo, e os resultados podem diferir, dependendo das características do solo e da flora local. Os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da lavoura reduzida sobre a distribuição de sementes de plantas daninhas no perfil do solo e identificar possíveis consequências na diversidade de plantas daninhas em um experimento de longa duração mantido durante 24 anos em Sevilha (Espanha) com três sistemas de plantio: NT, MT e preparo convencional (CT), incluindo arado de aiveca em um Vertissolo. Com esse propósito, amostras de solo com 0-8 e 8-16 cm de profundidade foram coletadas no inverno de 2005 e na primavera de 2006, e as plântulas de plantas daninhas emergentes foram registradas. O índice de diversidade de Shannon (H) e a uniformidade (J’) foram calculados para comunidades de banco de sementes e plantas daninhas acima do solo. A densidade total de sementes de plantas daninhas foi maior para NT e menor para CT. Algumas espécies de sementes grandes, como Chrozophora tinctorea L., apresentaram maior densidade de sementes no CT. NT aumentou a densidade relativa de sementes de Amaranthus blitoides S. Watson no banco de sementes e a presença de plantas emergidas de Malva parviflora L., Anagallis arvensis L. e Picris echioides L. Com relação aos resultados gerais, a TM levou a um banco de sementes menos diversificado na profundidade de 0 a 8 cm do solo do que a CT. As frequentes fraturas profundas na argila expansível do solo provocam um preparo natural, originando provavelmente menos diferenças dos parâmetros analisados do que em outros tipos de solo