Maize production in Southern Brazil relies in intensive nitrogen (N) fertilization to maximize maize yield. Excessive N fertilization may negatively influence soil carbon (C) and N dynamics. However, there is still controversy in literature about the effect of N fertilization on soil organic matter (SOM), and the long-term effect of continuous N rates on C and N distribution in soil profile is still understudied in subtropical Oxisols. In this study we investigate the effect of seven-year N fertilization on C and N distribution in a no-till soil profile under different cover crop rotations. We hypothesize that applying high N rates in maize promotes subsoil N accumulation and depletes soil C storage, and this effect may be more intense when legumes are used as cover crop. A field experiment has been conducted for seven years, under a randomized block design, in a split-plot arrangement. Two biannual crop rotations were allocated to the main plots with the following winter/summer successions: (i) black oat/maize, wheat/soybean; and (ii) field pea/maize, wheat/soybean. Nitrogen rates (0, 70, 140, 210 kg ha^-1 N) were top-dressed to the subplots whenever maize was grown (V4 stage). Soil samples until 1.0-m deep were analyzed for total N (TN), total organic C (TOC), soluble inorganic N (SIN), soluble organic N (SON), mineralizable C (MINC), and permanganate oxidable C (POXC). Soil bulk density was measured to calculate C and N stocks. Despite field pea's potential of biological N fixation, top-dress N fertilization increased subsoil SIN accumulation only in black oats' rotation. Field pea's rotation also showed a lower average subsoil N accumulation. This is probably associated to a higher N extraction due to the improved grain yields of maize grown after field pea. Nitrogen fertilization resulted in higher topsoil C stocks in both crop rotations but decrease subsoil C storage in field pea's rotation. The homogeneous SON distribution in soil profile in both crop rotations and the reduced POXC concentration below 0.2 m deep indicate that lower subsoil C stocks are more related to a shallower plant rooting when high N rates are applied than to a possible priming effect induced by extra N availability. Including a legume as winter cover crop before maize in maize/soybean rotations has potential to improve maize grain yield and reduce N fertilizer demand right in the first year. This reduction is recommended since applying high N rates may decrease soil C storage and increase subsoil N enrichment in Oxisols under no-tillage.

O cultivo do milho na região sul do Brasil baseia-se uso intensivo de adubação nitrogenada para maximizar a produtividade. A aplicação excessiva de nitrogênio (N) pode afetar negativamente as dinâmicas do carbono (C) do N no solo. No entanto ainda existe controvérsia na literatura a respeito do efeito da adubação nitrogenada sobre a matéria orgânica do solo (MOS), e o resultado a longo prazo da aplicação contínua de doses fixas de N na distribuição de C e N no perfil do solo é ainda pouco estudado em Latossolos subtropicais. Neste estudo investigamos o efeito de sete anos de adubação nitrogenada na distribuição de frações de C e N no perfil de um solo sob diferentes rotações de cultura em sistema de plantio direto. Nossa hipótese é que a aplicação de elevadas doses de N promove o acúmulo de N no subsolo e reduz o acúmulo de C no perfil do solo sob sistema de plantio direto, e que esse efeito pode ser intensificado quando leguminosas são usadas como cultura de cobertura. O experimento de campo tem sido conduzido há sete anos sob o delineamento de blocos casualizados em um arranjo de parcelas subdivididas. Duas rotações bianuais cultivadas sob as seguintes sucessões inverno/verão foram alocadas nas parcelas: (i) aveia preta/milho, trigo/soja; e (ii) ervilha forrageira/milho, trigo/soja. Sempre que o milho foi cultivado, doses de N (0, 70, 140, 210 kg ha^-1 N) foram aplicadas em cobertura (estádio V4). Amostras de solo até 1.0 m de profundidade foram analisadas para N total (TN), C orgânico total (TOC), N inorgânico solúvel (SIN), N orgânico solúvel (SON), C mineralizável (MINC) e C oxidável por permanganato (POXC). A densidade do solo foi medida para calcular os estoques C e N. Apesar do potencial de fixação biológica de N da ervilha forrageira, a adubação nitrogenada aumentou o acúmulo de SIN no subsolo apenas na rotação com aveia preta. A rotação com ervilha forrageira também apresentou menor acúmulo médio de N no subsolo. Isto provavelmente está associado à maior extração de N devido às maiores produtividades do milho cultivado após a ervilha forrageira. A adubação nitrogenada resultou em maiores estoques de C na camada superficial do solo em ambas as rotações, mas reduziu o acúmulo de C nas camadas mais profundas na rotação com ervilha forrageira. A distribuição homogênea de SON no perfil do solo em ambas as rotações e a redução nos teores de POXC abaixo de 0.2 m de profundidade indicam que os menores estoques de C no subsolo estão mais associados a um enraizamento mais superficial quando doses elevadas de N são aplicadas, do que a um possível efeito priming. A inclusão de uma leguminosa como cultura de cobertura antes do milho em rotações de milho/soja tem potencial de aumentar a produtividade do milho e reduzir a demanda por adubação nitrogenada logo no primeiro ano de cultivo. Esta redução é recomendada, uma vez que a aplicação contínua de altas doses de N pode reduzir o acúmulo de C e aumentar o acúmulo de formas inorgânicas de N no subsolo de Latossolos sob plantio direto.