A implantação de sistemas conservacionistas como o plantio direto (PD) na região do Cerrado é uma alternativa para uma agricultura com sustentabilidade ambiental, e envolve diferentes técnicas de manejo. A indicação sistemática de plantas de cobertura, associada a um sistema de rotação e sucessão de culturas diversificadas para uso em sistema PD no Bioma Cerrado é uma estratégia para acúmulo de palhada. Sistemas mais complexos como a integração lavoura-pecuária podem ser uma alternativa para melhorar as propriedades do solo, estimular a atividade de microrganismos e aumentar os estoques de carbono orgânico do solo. Dessa forma, a implantação de diferentes manejos de sistemas de produção de grãos pode gerar distintas respostas em termo de sustentabilidade ambiental. O objetivo do presente trabalho foi avaliar sistemas agrícolas sob plantio direto com diferentes históricos, manejos, tempos de implantação, e sua influência na quantidade, qualidade de resíduos vegetais e em atributos químicos e microbiológicos do solo. Os experimentos avaliados estão localizados em três áreas dos campos experimentais da Embrapa Cerrados, Planaltina-DF e caracterizam-se por serem de longa duração, com 26, 21 e 12 anos de implantação. Foram realizadas análises de qualidade e quantidade de resíduos vegetais em diferentes épocas de manejo nas três áreas. Posteriormente foram coletadas amostras de solo na época do florescimento das culturas principais de cada tratamento e realizadas as seguintes analises: respiração basal, carbono total, nitrogênio total, carbono da biomassa microbiana (CBM), relação C:N e quociente microbiano. A utilização de gramínea na safra em sucessão a leguminosa na área A não se diferenciaram quanto ao carbono do solo. Na área B a sucessão milho/feijão-bravo-do-ceará manteve valores de CBM entre 230 e 307 mg C/kg solo até 30 cm de profundidade, valores de quociente microbiano acima de 1% e o CT também foi semelhante em todas as profundidades, esse sistema de produção promoveu maior qualidade da matéria orgânica do solo. Os resultados observados na área C indicam que a entrada de animais no plantio direto de soja e integração lavoura-pecuária promoveu maiores valores dos indicadores químicos e microbiológicos do solo, principalmente na camada de 0-10 cm. O efeito dos sistemas sob plantio direto com diferentes rotações, sucessões e inclusão da integração lavoura-pecuária respondeu de maneira diferenciada na melhoria da qualidade dos atributos químicos e microbiológicos do solo.