Enzymatic activity and Soil Attributes Chemicals under Agroforestry
de Aguiar Coelho, Fernanda1, Figueira da Silva, Cristiane1*, Gervasio Pereira, Marcos1, AntoniolFontes, Marcelo2, Gaia-Gomes, João Henrique1, Ribeiro da Silva, Eliane Maria2
1 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, BR 465, km 7, Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil, CEP: 23890-000,
*cfigueirasilva@yahoo.com.br
2 Embrapa Agrobiologia, BR 465, km 7, Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil, CEP: 23890-000.
Resumo
Os sistemas agroflorestais são considerados como uma importante alternativa de uso sustentável do solo em ecossistemas tropicais. O objetivo desse estudo foi avaliar a atividade enzimática e os atributos químicos do solo, em dois sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2), utilizando como referência uma área de floresta secundá- ria (FS), na comunidade Quilombola do Campinho da Independência, Paraty (RJ), Brasil. Foram coletadas, no período de menor precipitação, amostras de terra (profundidade de 0-5 cm) para avaliação da atividade das
enzimas protease, β glucosidase, fosfatase ácida e hidrólise do diacetato de fluoresceína – FDA e dos atributos
químicos do solo. O SAF-1 apresentou atividade da FDA e da protease semelhante a observada na área de FS, enquanto a área de SAF-2 foi semelhante a FS apenas em relação a enzima protease. Para as demais enzimas
(β glicosidase e fosfatase ácida), a área de FS apresentou os maiores valores em relação a ambas as áreas de
SAF. Em relação aos atributos químicos, verificou-se variação entre as áreas apenas para as variáveis pH, Al e P, em que na área de FS foram verificados os menores valores de pH e maiores teores de Al e P em compara- ção aos SAF. Assim, sugere-se que os SAF são formas de manejo potenciais para a manutenção da qualidade do solo.
Palavras-chave: Protease, β glucosidase, FDA, fosfatase ácida, agroecologia.
Abstract
Agroforestry systems are considered as an important alternative sustainable land use in tropical ecosystems. The aim of this study was to evaluate the enzyme activity and soil chemical properties in two agroforestry systems (AFS-1 and AFS-2) and an area of secondary forest (SF), the Quilombola community of Campinho Independên- cia, Paraty (RJ), Brazil. Were collected in September 2015 (time of lower rainfall), soil samples (0-5 cm depth) to
evaluate the activity of the enzymes protease, β- glucosidase, acid phosphatase and hydrolysis of fluorescein
diacetate - FDA, and soil chemical properties. The SAF-1 showed FDA activity and protease similar to that ob- served in the SF area, while the area of AFS-2 resembled FS against protease enzyme. For other enzymes, the SF area showed higher values in relation to both areas of AFS. Regarding the chemical characteristics, there was variation between areas only for pH, Al and P, wherein the area SF were verified lower pH values and higher Al contents and P compared to the SAF. So it is suggested that the AFS are forms of potential management to main- tain soil quality.
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Introdução
Os sistemas agroflorestais (SAF) são reco- nhecidos como modelos de manejo de so- los que mais se assemelham ecologicamen- te a floresta natural, sendo assim conside- rados como uma importante alternativa de uso sustentável do ecossistema tropical úmido [1,7].
De acordo com Oliveira et al. [9] esses sis- temas são capazes de produzir no presente momento, mantendo os fatores ambientais, econômicos e sociais, em condições de serem utilizados pelas gerações futuras. Diante da complexidade de potenciais bene- fícios promovidos pelos SAF, tem se busca- do evidenciar a contribuição destes siste- mas na conservação do solo, através de indicadores da qualidade do solo [2,8]. Assim, esse estudo teve como objetivo ava- liar atributos indicadores da qualidade do solo tais como as características químicas e a atividade enzimática do solo, em dois sis- temas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2), utili- zando como referência uma área de floresta secundária (FS), na comunidade Quilombo- la do Campinho da Independência, Paraty (RJ), Brasil.
Material e métodos
A área de estudo localiza-se na comunidade quilombola do Campinho da Independência, localizada no distrito de Paraty-Mirim, muni- cípio de Paraty (RJ) nas coordenadas geo- gráficas 44º42’ oeste e 23°17’ sul, e altitude de 60 m. A comunidade está localizada na parte central da área de proteção ambiental (APA) do Cairuçu e às margens do rio Para- ty-Mirim e da BR 101. As vegetações nati- vas remanescentes são florestas de encos- ta do tipo Ombrófila Densa Submontana. O estudo foi desenvolvido em uma área onde ocorrem as seguintes coberturas ve- getais: dois diferentes sistemas agroflores- tais (SAFs 1 e 2) caracterizados pela sua composição vegetal, com 12 anos de idade; e uma área de floresta secundária.
Os sistemas agroflorestais foram implanta- dos (Fevereiro/2003) em parcelas de 20 x 20m, utilizando-se a palmeira pupunha (Bactris gasipaes Kuhnt) como a principal espécie de interesse econômico, em plan-
tios solteiros (uma muda por cova), consor- ciando-se espécies de leguminosas (SAF-1) e não leguminosas (SAF-2).
Foram coletadas, na estação da primavera (setembro/2015), três amostras simples de terra (profundidade de 0-5 cm) para formar uma composta, totalizando quatro amostras compostas por área. Estas foram secas a temperatura ambiente e imediatamente utili- zadas para análise da atividade enzimática e dos atributos químicos do solo. A análise da hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) foi realizada de acordo com metodo- logia descrita por Schnurer & Rosswall [13]. Enquanto as análises da β-glicosidase, fos- fatase ácida e protease seguiram o método de Tabatabai [16]. A avaliação dos atributos químicos (Cálcio (Ca+2), magnésio (Mg+2),
potássio (K+), fósforo (P), alumínio (Al+3), e
pH em água) foi efetuada segundo Embra- pa [4]. O carbono orgânico total (COT) foi avaliado de acordo com Yeomans & Bremner [17].
Os resultados obtidos foram submetidos à análise normalidade da distribuição dos erros (teste de Lillifors / SAEG 5.0) e homo- geneidade das variâncias (testes de Coch- ran e Bartlett / SAEG 5.0). Posteriormente valores médios foram comparados por meio do teste T de Bonferroni, com a utilização do programa estatístico Sisvar 4.6.
Resultados e discussão
Atributos químicos do solo
Os valores de pH variaram entre as áreas de sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) e floresta secundária (FS), tendo a área de FS apresentado os maiores valores, segui- do da área de SAF-1 com valores interme- diários e do SAF-2 com os menores valores (Quadro 1). A qualidade da matéria orgâni- ca do solo (MOS) pode ser uma explicação para elevação nos valores de pH nos SAF. De acordo com Franchini et al. [6] e Pavina- to & Rosolem [10] a MOS possui a função de complexar o Al+3 livre e adicionar bases
(Ca+2, Mg+2 e K+), e dessa forma reduzir a
acidez e favorecer o aumento do pH. Verifi- cou-se maiores teores de Al na área de FS quando comparada a área de SAF-2, en- quanto os teores de H+Al não diferiram en- tre as áreas.
Não houve diferenças entre as áreas em relação aos teores de Ca, Mg e K (Quadro 1). Por outro lado, maiores teores de P fo- ram observados na área de FS em relação aos SAF, assim como maiores teores de COT foram observados no SAF-1 em com- paração ao SAF-2 (Quadro 1). Ambas as áreas de SAF não diferiram da área de flo- resta quanto aos teores de COT (Quadro 1).
Quadro 1 – Atributos químicos do solo de sistemas
agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) e floresta secundária em Paraty (RJ), Brasil. Áreas pH Ca Mg K cmolc dm-3 Floresta 4,31 c 1,19 a 0,58 a 0,02 a SAF-1 4,55 b 1,42 a 0,43 a 0,02 a SAF-2 5,11 a 1,46 a 0,62 a 0,02 a Al H+Al P COT cmolc dm-3 mg dm-3 g kg-1 Floresta 1,39 a 1,89 a 18,22 a 15,28 ab SAF-1 1,07 ab 1,93 a 3,50 b 18,49 a SAF-2 0,60 b 1,82 a 2,89 b 11,15 b Médias seguidas de mesma letra não diferem pelo teste t de Bonferroni a 5%.
Teores de COT iguais entre áreas de SAF e de floresta podem estar associados a seme- lhança no aporte de resíduos orgânicos, aliado ao não revolvimento do solo, o que contribui para a estabilização dos agrega- dos e eleva os teores de matéria orgânica por meio de exsudados e rápida formação, morte e decomposição de raízes finas me- diante a ciclagem bioquímica [3].
De acordo com Gama-Rodrigues et al. [7], a estrutura de sistemas agroflorestais pode apresentar grande similaridade quando com- parada à estrutura da vegetação nativa. Adi- cionalmente o manejo adotado nesses sis- temas otimiza o processo de ciclagem de nutrientes e carbono. Assim, as atividades desenvolvidas nos SAFs 1 e 2 estão man- tendo as características do ecossistema lo- cal, tal como observado por Rocha et al. [11].
Atividade enzimática do solo
A atividade microbiana total avaliada pela hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) diferiu somente entre o sistema (SAF-2) e a área de FS, tendo esta última área apresentado maior atividade (Quadro 2). Para os valores da fosfatase ácida e β- glicosidase, foi observada menor atividade dessas enzimas nos sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) em comparação à FS
(Quadro 2). Por outro lado, a atividade da protease não diferiu entre as áreas (Quadro 2).
Alguns estudos [5, 12, 14, 15] demonstram que a atividade de várias enzimas é influenciada pelo conteúdo de matéria orgânica do solo. O que pode explicar a semelhança entre as áreas de SAF e a FS no que se refere a FDA (exceto SAF-2) e a protease, uma vez que apresentaram teores de COT semelhantes (Quadro 1).
Quadro 2 – Atividade enzimática do solo de sistemas
agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) e floresta secundária em Paraty (RJ), Brasil.
Áreas FDA β-glicosidase µg Fluores g solo-1 h-1 µmols PNF g
solo-1 h-1
Floresta 144,83 a 10,97 a SAF-1 134,76 a 6,88 b SAF-2 112,31b 7,63 b
Áreas Protease FA
µg de TYR g solo-1 h-1 µmols PNF g
solo-1 h-1
Floresta 482,79 a 7,65 a SAF-1 402,39 a 5,67 b SAF-2 519,62 a 5,73 b Médias seguidas de mesma letra não diferem pelo teste t de Bonferroni a 5%. FA = fosfatase ácida; FDA = Hidrólise do diacetato de fluoresceína
Conclusões
A utilização de sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) como forma manejo do solo, de maneira geral, resulta em redu- ção nos teores de Al e P e aumento nos valores de pH, enquanto os teores de Ca, Mg, KH+Al e COTdo solo são similares a área de floresta.
Os SAF, em especial o SAF-1, estão es- timulando a atividade da enzima protease, e a atividade microbiana total, avaliada pela hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA), sendo similares a área de floresta. Por outro lado, as enzimas β-glicosidase e fosfatase ácida estão com valores aquém dos observados na área referência.
Agradecimentos
Os autores agradecem à comunidade Qui- lombola do Campinho da Independência por acolherem a proposta da pesquisa. Ao Curso de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do Solo e a Embrapa Agrobiologia pela oportunidade de desenvolver o estu- do. A CAPES pelo apoio financeiro.
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Referências bibliográficas
[1] Almeida, CMVC, Muller, MW, Sena-gomes, AR, Matos, PGG. 2002. Pesquisas em sistemas agroflorestais e agricultura sustentável: Mnejo do sistema. Workshp La- tino-americano sobre pesquisa de cacau, Ilhéus, Bahia, 22-24 de outubro de 2002. Anais com resumo expandi- do (CD-ROM)
[2] Brown, GG, Rombke J, Hofer, H, et al. Biodiversity and function of soil animals in Brazilian agroforestry sys- tems, in Gama-Rodrigues, AC, Barros NF, Gama- Rodrigues, AF. (Eds), Sistemas agroflorestais: bases científicas para o desenvolvimento sustentável. 1ª ed. Campos dos Goytacazes, RJ: Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro, 2006. 365 p. [3] Cogo, FD, Nannetti DC, Carmo, DL, Lacerda, TM,
Nannetti, AN. 2012. Carbono orgânico de um Latossolo Vermelho cultivado com cafeeiros em sistemas de manejo agroflorestal e convencional REV AGROGEOAMBIENTAL. 4(2): 1-9.
[4] Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 1997. Manual de métodos de análise de solo. 2nd. ed. Rio de Janeiro, EMBRAPA.
[5] Evangelista, CR, Partelli, FL, Ferreira, EPB, Pires, FR. 2012. Atributos microbiológicos do solo na cultura de cana-de-açúcar sob manejo orgânico e convencional. CIENC AGRÁRIAS. 34:1549-1562.
[6]Franchini, JC, Gonzalez-Vila, FJ, Cabrera, F, Miyazawa, M, Pavan, MA. 2001. Rapid transformations of plant water soluble organic compounds in relation to cation mobili- zation in an acid Oxisol. PLANT SOIL. 231:55-63. [7] Gama-Rodrigues, AC, Gama-Rodrigues, E, Barros, NF.
2008. Balanço de carbono e nutrientes em plantio puro e misto de espécies florestais nativas no sudeste da Bahia. R BRAS CI SOLO. 32:1165-1179.
[8] Lima, SS, Aquino, AM, Leite, LFC, Velásquez, E, Lavelle, P. 2010. Relação entre macrofauna edáfica e atributos
químicos do solo em diferentes agroecossistemas. PESQ AGROPEC BRAS. 45(3):322-331.
[9] Oliveira, VBV, Destácio, MC, Locatelli, M. 2010. Sistemas Agrflorestais – SAFs. Porto Velho, RO: Embrapa Ron- dônia, 17p. (Documentos)
[10] Pavinato, PC, Rosolem, CA. 2008. Disponibilidade de nutrientes no solo - decomposição e liberação de compostos orgânicos de resíduos vegetais. R BRAS CI SOLO. 32:911- 920.
[11] Rocha, GPR, Fernandes, LA, Cabacinha, CD, Lopes, IDP, Ribeiro, JM, Frazão, LA, Sampaio, RA. 2014. Caracterização e estoques de carbono de sistemas agroflorestais no Cerrado de Minas Gerais. CIÊNCIA RURAL. 44(7):1197-1203.
[12] Sant’anna, SAC, Fernandes, MF, Ivo, WMPM, Costa, JLS. 2009. Evaluation of soil quality indicators in sugar- cane management in sandy loam soil. PEDOSPHERE. 19(3):312-322.
[13] Schnurer, J., Rosswall, T. 1982. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of total microbial activity in soil and litter. APPL ENVIRON MICROBIOL. 43:1256-1261. [14] Silva, CF, Pereira, MG, Miguel, DL, Feitosa, JCF, Loss, A, Menezes, CEG, Silva, EMR. Carbono orgânico total, biomassa microbiana e atividade enzimática do solo de áreas agrícolas, florestais e pastagem no médio vale do Paraíba do Sul (RJ). R BRAS CI SOLO. 36:1680-1689. [15] Souza, CA, Reis-Junior, FB, Mendes, IC, Lemainski, J,
Silva, JE. 2009. Lodo de esgoto em atributos biológicos do solo e na nodulação e produção de soja. PESQ AGROPEC BRAS. 44(10):1319-1327.
[16] Tabatabai, MA. 1994. Soil enzymes, in: Weaver, RW., (Ed.), Methods of soil analysis: Microbiological and bio- chemical properties. 5.ed. Madison, Soil Science Socie- ty of America, pp.775-833.
[17] Yeomans, JC, Bremner, JM. A rapid and precise method for routine determination of organic carbon in soil. Comm. SOIL SCI PLANT ANAL. 19:1467-1476, 1988.
VII Congresso Ibérico das Ciências do Solo (CICS 2016) VI Congresso Nacional de Rega e Drenagem