UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
PROPRIEDADES QUÍMICAS E FÍSICAS DO SOLO EM SISTEMAS DE
PRODUÇÃO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA
Matheus Bortolanza Soares
Engenheiro Agrônomo
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
PROPRIEDADES QUÍMICAS E FÍSICAS DO SOLO EM SISTEMAS DE
PRODUÇÃO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA
Matheus Bortolanza Soares
Orientador: Prof. Dr. Onã da Silva Freddi
Co-Orientador: Dr. Eduardo da Silva Matos
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Agronomia, como parte das
exigências para obtenção do título de Mestre
em Agronomia. Linha de Pesquisa: Solos.
DADOS CURRICULARES DO AUTOR
Matheus Bortolanza Soares, nascido em 29 de junho de 1993 em
Guarapuava, Paraná. Cursou o ensino fundamental e médio
no colégio estadual “Nilza
de Oliveira Pipino” localizado em Sinop, Mato Grosso. Ainda durante o ensino médio,
cursou o curso técnico em Meio Ambiente, pela Secretária de Estado de Ciência e
Tecnologia – Campus de Sinop. Em agosto de 2011 ingressou no curso de Agronomia
da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), campus universitário de Sinop,
Mato Grosso, no qual permaneceu como monitor bolsista na disciplina de Introdução
à Ciências do Solo, obtendo o título de Engenheiro Agrônomo em janeiro de 2016. Em
março de 2016 ingressou no curso de Mestrado em Agronomia na Universidade
Federal de Mato Grosso – Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais (UFMT/ICAA),
Sinop, MT, sob a orientação do Professor Dr. Onã da Silva Freddi. Em julho de 2016
começou a lecionar as disciplinas de Gênese, Morfologia e Classificação dos Solos,
Fertilidade dos Solos e Adubação e Nutrição de Plantas na Faculdade Centro
Mato-Grossense (FACEM), no qual vem lecionando até o presente momento. Em dezembro
de 2017 foi aprovado para ingressar no curso de doutorado no Programa de
Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas da USP-ESALQ.
DEDICATÓRIA
Aos meus pais
Lorice Aparecida Bortolanza Soares e Zeno de Campos Soares
minha homenagem, por todo carinho, atenção e dedicação, apoiando e dando suporte para a realização dos meus sonhos.
Aos meus irmãos
Lucas Bortolanza Soares e Letícia Carolina Bortolanza Soares, minha homenagem e gratidão.
À minha namorada
Márcia Inoue
pelo companheirismo e amor em todos os momentos minha homenagem e gratidão.
“Só há duas maneiras de viver a vida: a primeira é vivê-la como se os milagres não existissem. A segunda é vivê-la como se tudo fosse milagre”
AGRADECIMENTOS
À Deus, obrigado por me dar mais do que preciso e por me abençoar mais do que eu mereço.
À minha família por todo apoio, incentivo e educação, permitindo que fosse possível a realização dos meus sonhos.
Ao professor Dr. Onã da Silva Freddi, além de orientador, um grande amigo, por todos os ensinamentos e oportunidades que me proporcionou no decorrer desses longos anos de orientação, parte do que conquistei e sou hoje devo ao senhor, nunca terei palavras para agradecer as oportunidades que o senhor me deu, minha eterna gratidão.
Ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) e Fundação de Amparo à Pesquisa de Mato Grosso (FAPEMAT), pela oportunidade que me foi dada.
Aos professores do Mestrado e Graduação em Agronomia, pelo conhecimento fornecido, o qual foi fundamental na minha vida.
À toda EMBRAPA Agrossilvipastoril, em especial aos pesquisadores Flávio Jesus Wruck e Eduardo da Silva Matos, que me abriram as portas da EMBRAPA e me proporcionaram uma oportunidade única de aprendizado, meu eterno obrigado.
Aos gestores do laboratório de água e carbono da EMBRAPA, Rodrigo Chelegão, Rogério Bicudo e Bruno Rafael, obrigado por todos os ensinamentos e ajuda nas análises.
Ao Sr. Neuri e família, proprietários da Fazenda Certeza, sem o qual não seria possível a realização deste experimento.
Aos meus amigos do curso de Agronomia e do Laboratório de Solos da UFMT: Renan Rimoldi Tavanti, Tauan Rimoldi Tavanti, Joaquim Pedro de Lima, Vinicius Marchioro, Adriel Rigotti, Matheus Zulato, Rodrigo G. Trevisan, Marcos Euzébio, Leidimar Morais, Wellington Magalhães, Guilherme Oliveira, Vinícios Costa, Gean Rauch, Giulia Basso, Felipe Diel, e muitos outros, pelo apoio, amizade e aprendizado.
Enfim, a todos, que contribuíram de alguma formar para mais esta conquista, muito obrigado!
SUMÁRIO
Página RESUMO ... vii ABSTRACT ... viii LISTA DE TABELAS. ... ix LISTA DE FIGURAS ... xiCAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS 1. INTRODUÇÃO ...1
2. REVISÃO DE LITERATURA ... 2
2.1. Sistemas integrados de produção ... 2
2.2. Alterações na qualidade química do solo em função dos sistemas integrados de produção ... 3
2.3. Uso de plantas de cobertura no Cerrado brasileiro e seu impacto nos atributos físicos do solo ... 4
3. JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS ... 6
4. REFERÊNCIAS ... 7
CAPÍTULO 2 – SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUÇÃO: UMA ALTERNATIVA PARA RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE QUÍMICA DO SOLO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZONIA RESUMO ... 10 1. INTRODUÇÃO ... 11 2. MATERIAL E MÉTODOS ... 13 3. RESULTADOS ... 16 4. DISCUSSÃO ... 24 5. CONCLUSÕES... 28 6. REFERÊNCIAS... 28
CAPÍTULO 3 – PLANTAS DE COBERTURA COMO ALTERNATIVA PARA MANUTENÇÃO DA QUALIDADE DOS SOLOS NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA RESUMO ... 33
1. INTRODUÇÃO ... 34
2. MATERIAL E MÉTODOS ... 35
2.1. Local do estudo ... 35
2.2. Caracterização dos tratamentos ... 35
2.3. Amostragem e avaliação dos atributos do solo ... 36
2.4. Análise estatística ... 39
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 40
4. CONCLUSÕES...59
PROPRIEDADES QUÍMICAS E FÍSICAS DO SOLO EM SISTEMAS DE
PRODUÇÃO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA
RESUMO –
Em virtude de os sistemas de produção modificar os atributos químicos e físicos do solo e procurando alternativas para manter a qualidade do solo na região de ecótono Cerrado-Amazônia, o presente estudo teve por objetivo geral avaliar, em condições de campo, a qualidade física e química do solo em diferentes sistemas de produção. Para isso realizou-se dois experimentos, realizou-sendo o primeiro no munícipio de Querência-MT no qual avaliou-realizou-se a qualidade química do solo submetido a seis diferentes sistemas integrados de produção e manejo com semeadura direta em sucessão soja/milho. O segundo experimento foi realizado durante três anos no munícipio de Sinop-MT no qual avaliou-se a qualidade física e frações de carbono do solo submetido a oito diferentes plantas de cobertura, em delineamento em blocos casualizados. Foram coletadas nos dois experimentos amostras deformadas e indeformadas nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m para determinação dos atributos do solo. Os atributos determinados no experimento de Querência foram: carbono orgânico total, carbono orgânico particulado, carbono orgânico associado ao mineral, nitrogênio total, enxofre total, relação C/N, fósforo inorgânico lábil, fósforo orgânico lábil, fósforo total lábil, fósforo não lábil, fósforo total do solo, estoque de carbono orgânico, estoque de carbono orgânico particulado, estoque de carbono orgânico associado ao mineral e estoque de nitrogênio. Os atributos determinados no experimento de Sinop foram: macroporosidade, microporosidade, densidade do solo, curva de retenção de água, água higroscópica, água disponível, água gravitacional, índice S, carbono orgânico total, carbono orgânico particulado, carbono orgânico associado ao mineral, densidade relativa, grau de compactação e intervalo hídrico ótimo. Tanto os sistemas integrados de produção quanto as diferentes plantas de cobertura proporcionam modificações nas propriedades do solo em ambas as camadas avaliadas. O uso de Brachiaria ruziziensis com Stylosanthes spp. antecedendo o cultivo de milheto proporciona melhor qualidade química ao solo. Em sistemas integrados de produção com mais de 4,5 anos de pasto sendo estes com 2,5 anos consecutivos de pecuária após agricultura, resulta em diminuição do carbono do solo. Dentre os sistemas avaliados, o manejo com semeadura direta em sucessão soja/milho teve menores estoques de carbono e nitrogênio. O sistema integrado de produção que permaneceu 4 anos com agricultura e 3 anos e meio com pasto acumula maiores quantidades de carbono associado ao mineral. Os sistemas integrados que permaneceram os três primeiros anos com agricultura consorciada, posteriormente dois anos com pasto e retornaram com a agricultura consorciada com pastagens proporcionam o sequestro de carbono, através do aumento de estoques de carbono no solo. O cultivo do solo, com a utilização de culturas de cobertura, modificou a estrutura do solo na camada superficial e subsuperficial ao longo dos três anos de avaliação. Entre as espécies de cobertura estudadas, a Cajanus cajan e a Urochloa ruziziensis, aumentaram no decorrer dos três anos a macroporosidade e água gravitacional na camada superficial do solo. O Intervalo hídrico ótimo do solo estudado foi limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo e na parte inferior pela resistência mecânica do solo à penetração.Palavras-chave:
sustentabilidade agrícola, plantas de cobertura, conservação do solo, fracionamento físico do carbono, curva de retenção de águaCHEMICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF THE SOIL IN SYSTEMS OF
PRODUCTION IN THE CLOSED-AMAZON ECOTTON
ABSTRACT –
Due to production systems, it modifies the physical and physical resources of the soil and seeks alternatives to maintain the quality of the soil in the Cerrado-Amazon ecotone region, the general objective of this study was to evaluate, under field conditions, a quality physics and soil chemistry in different production systems. What is what is what is what is is what is is what is is what is what is what is what you want to say? The second experiment was carried out for three years without Sinop-MT municipality without physical quality evaluation and carbon fractions in soil submitted to eight different cover crops in a randomized complete block design. In the two experiments, the samples were deformed and undisturbed in the 0-0.10 and 0.10-0.20 m layers to determine the soil attributes. The attributes determined without Querencia experiment were: total organic carbon, particulate organic carbon, organic carbon associated with the mineral, total nitrogen, total sulfur, C / N ratio, labile inorganic phosphorus, labile organic phosphorus, labile total phosphorus, non-labile phosphorus, total soil phosphorus, organic carbon stock, organic carbon stock, organic carbon stock associated with the mineral, and nitrogen stock. Nutrients, biodiversity, soil density, water retention curve, mineral water, available water, gravitational water, S index, organic carbon, organic carbon, organic carbon associated with the mineral, relative density, degree of compaction and optimal water range. Both integrated production systems and different cover crops provide changes in soil properties in both evaluated layers. The use of Brachiaria ruziziensis with Stylosanthes spp. preceding the cultivation of millet provides better chemical quality to the soil. In integrated systems of production with more than 4.5 years of pastime with these with 2.5 consecutive years of livestock after agriculture, results in decrease of soil carbon. Among the operating systems, management with direct seeding in soybean / corn succession had lower stocks of carbon and nitrogen. The integrated production system that has been in agriculture for four years and three and a half years with pasture has accumulated higher volumes of carbon associated with the mineral. Integrated systems that maintain the first three years with intercropped agriculture, plus two years of pasture and returned with pasture-intensive agriculture provide for carbon sequestration through the increase of carbon stocks without soil. Soil cultivation, using cover crops, modified a soil structure in the surface and subsurface layer over the three years of evaluation. Among the cover species studied, Cajanus cajan and Urochloa ruziziensis, increased during the three years, a macroporosity and gravitational water in the surface layer of the soil. The optimum water interval of the studied soil was limited in the upper part by the water content in the field capacity and in the lower part of the mechanical resistance of the soil to the penetration.Key-words:
agricultural sustainability, cover plants, soil conservation, physical fractionation of carbon, water retention curveLISTA DE TABELAS
CAPÍTULO 2 – SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUÇÃO: UMA ALTERNATIVA PARA RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE QUÍMICA DO SOLO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZONIA
Tabela 1. Rotações de culturas nos últimos oito anos da estação experimental localizada na Fazenda Certeza, Querência, Mato Grosso. ... 14 Tabela 2. Análise descritiva inicial dos atributos químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob sistemas integrados de produção e cultivo convencional de soja/milho em semadura direta... 18 Tabela 3. Resultados da análise de componentes principais aplicada às propriedades químicas do Latossolo Vermelho Amarelo sob integração entre culturas e pecuária e cultivo convencional de soja / milho em plantio direto.. ... 18 Tabela 4. Parâmetros dos semivariogramas dos principais componentes da análise multivariada dos atributos químicos nas camadas 0-0.10 e 0,10 a 0,20 m de um Latossolo Vermelho Amarelo sob integração entre culturas e gado... 20 Tabela 5. Comparação de média dos atributos químicos nas camadas 0-0,10 e 0,10 a 0,20 m de um Latossolo Vermelho Amarelo sob sistemas integrados de produção, através do intervalo de confiança de 95%... 23
CAPÍTULO 3 – PLANTAS DE COBERTURA COMO ALTERNATIVA PARA MANUTENÇÃO DA QUALIDADE DOS SOLOS NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA
Tabela 1. Relação dos tratamentos, constituídos por diferentes plantas de cobertura sob Latossolo Vermelho Amarelo, Sinop, Mato Grosso ... 36 Tabela 2. Parâmetros empíricos da curva de retenção de água dos três anos de avaliação das diferentes plantas de cobertura sob Latossolo Amarelo...49 Tabela 3. Análise de correlação de Spearman entre os atributos físicos e índice S da camada superficial de um Latossolo Amarelo submetido a diferentes plantas de cobertura... 54 Tabela 4. Análise de correlação de Spearman entre os atributos físicos e índice S da camada subsuperficial de um Latossolo Amarelo submetido a diferentes plantas de cobertura... 55
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO 2 – SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUÇÃO: UMA ALTERNATIVA PARA RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE QUÍMICA DO SOLO NO ECÓTONO CERRADO-AMAZONIA
Figura 1. Localização da área experimental e ilustração da malha de amostra retangular com pontos georeferenciados. TFS e CLI systems: sistema tradicional de cultivo e sistemas integrados de produção, respectivamente... 27 Figura 2. Mapas de Krigagem e coeficientes de correlação dos autovetores nos principais componentes obtidos na análise multivariada dos atributos químicos do Latossolo Vermelho Amarelo, nas camadas 0-0.10 e 0,10-0,20 m... 21 Figura 3. Comparativo dos estoques de carbono orgânico dos sistemas integrados de produção na camada de 0-0,20 m entre os anos de 2010 (FRANCHINI et al., 2010a; WRUCK et al., 2010; FRANCHINI et al., 2010b) e 2014. Valores seguidos de * e sinal negativo representam taxa anual de perda de carbono (Mg ha-1 ano-1), enquanto que valores seguidos
de * e sinal positivo representam taxa anual de incorporação de carbono no solo (Mg ha-1 ano -1) ... 24
CAPÍTULO 3 – PLANTAS DE COBERTURA COMO ALTERNATIVA PARA MANUTENÇÃO DA QUALIDADE DOS SOLOS NO ECÓTONO CERRADO-AMAZÔNIA
Figura 1. Localização do experimento com diferentes plantas de cobertura sob um Latossolo Vermelho Amarelo no munícipio de Sinop-MT... 35 Figura 2. Comparação de médias no ano de 2015 dos atributos físicos de um Latossolo Vermelho Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, localizado em Sinop-MT, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana; MA: macroporosidade; MI: microporosidade; BD: densidade do solo e PR: resistência do solo à penetração... 40 Figura 3. Comparação de médias no ano de 2016 dos atributos físicos de um Latossolo Vermelho Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, localizado em Sinop-MT, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine
coracana; MA: macroporosidade; MI: microporosidade; BD: densidade do solo e PR: resistência do solo à penetração... 41 Figura 4. Comparação de médias no ano de 2017 dos atributos físicos e frações de carbono de um Latossolo Vermelho Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, localizado em Sinop-MT, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana; MA: macroporosidade; MI: microporosidade; BD: densidade do solo; PR: resistência do solo à penetração; Ocam: carbono orgânico associado ao mineral
e POC: carbono orgânico
particulado... 43
Figura 5. Comparação de médias da água higroscópica, água disponível e água gravitacional do solo sob diferentes plantas de cobertura no ano de 2015, na camada (a) superficial e (b) subsuperficial, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana.... 46 Figura 6. Comparação de médias da água higroscópica, água disponível e água gravitacional do solo sob diferentes plantas de cobertura no ano de 2016, na camada (a) superficial e (b) subsuperficial, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana... 47 Figura 7. Comparação de médias da água higroscópica, água disponível e água gravitacional do solo sob diferentes plantas de cobertura no ano de 2017, na camada (a) superficial e (b) subsuperficial, onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana... 48 Figura 8. Curvas de retenção de água de um Latossolo Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m no ano de 2015. T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana... 50 Figura 9. Curvas de retenção de água de um Latossolo Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m no ano de 2016. T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana... 51 Figura 10. Curvas de retenção de água de um Latossolo Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m no ano de 2017. T1: Crotalaria espectabilis;
T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana... 52 Figura 11. Índice S de um Latossolo Amarelo sob diferentes plantas de cobertura, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m. Onde: T1: Crotalaria espectabilis; T2: Cajanus cajan; T3: Mucuna aterrima; T4: Fagopyrum esculentum; T5: Urochloa ruziziensis; T6: Urochloa brizantha; T7: Pennisetum glaucum; T8: Eleusine coracana.... 53
Figura 12. Densidade de referência determinada com o aparelho de Proctor na camada 0-0,20 m de um Latossolo Amarelo no munícipio de Sinop-MT... 56 Figura 13. Variação do conteúdo volumétrico de água no solo em função da densidade aparente para os limites críticos de porosidade de aeração (ΘAP), capacidade de campo (ΘFC), ponto de murcha permanente (ΘPWP) e resistência do solo à penetração à 4.02 MPa (ΘPR – 4.02 MPa) ... 58
CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS
1.
INTRODUÇÃO
O uso da sucessão soja/milho em semeadura direta é amplamente praticado pelos produtores, principalmente no Cerrado brasileiro, devido a curta janela de plantio e de estação chuvosa bem definidas, o que dificulta a implantação de outras culturas entre as duas safras. É de consenso que o uso desse sistema de cultivo causa o decréscimo no teor de matéria orgânica dos solos, devido à baixa quantidade e qualidade da palhada deixada por estas culturas. Culminando em redução da capacidade de troca catiônica, infiltração de água, porosidade e aumento da densidade do solo, favorecendo os processos erosivos, como selamento superficial, escoamento superficial e baixa estabilidade de agregados, levando a degradação do solo (STEFANOSKI et al., 2013).
Aliado ao aumento da demanda por alimentos e a busca pela preservação ambiental, têm-se buscado alternativas de manejo que aumentem a rentabilidade sem haver a necessidade da expansão de áreas já ocupadas por lavouras e pastagens. Entre as alternativas de manejo (BALBINO et al., 2011), pode se citar, como por exemplo o plantio direto e os sistemas integrados de produção agropecuária, os quais foram reconhecidos como alternativa para intensificação sustentável (FAO, 2015).
Os sistemas de produção integrada são caracterizados por possuir na safrinha o consórcio do milho com forrageiras e ter na terceira safra o componente animal, tendo importância não só na adição de matéria orgânica no sistema (SALTON et al., 2008), mas também no ponto de vista econômico, reduzindo o custo de produção (RYSCHAWY et al., 2012).
De acordo com Bell e Moore (2012) os sistemas integrados de produção agropecuária estão presentes em 25 milhões de km2, sendo responsáveis por aproximadamente 50% da
produção de alimentos no mundo (HERRERO et al., 2010). Diante disso, se faz necessário priorizar sistemas de produção que favoreçam o contínuo crescimento de plantas, protegendo a superfície do solo contra os agentes erosivos. Fazendo com que a exploração do solo seja de acordo com sua capacidade de uso, minimizando as perdas de nutriente no solo, a fim de aumentar a eficiência desses nutrientes na agricultura e garantir a sustentabilidade dos sistemas de produção.
No entanto, como no Cerrado brasileiro o uso das plantas de cobertura é limitado ao período de seca, o qual dificulta a formação de palhada, faz-se necessário não só adiantar o
momento de espécies de cobertura (MACHADO e ASSIS, 2010) como escolher plantas resistentes às intempéries comuns no Cerrado (BORGES et al., 2015).
Tendo em vista que não está consolidado quais as plantas de cobertura que proporcionam a melhoria na qualidade dos solos do Cerrado brasileiro, se faz necessário estudos com diferentes plantas de cobertura avaliando o impacto sobre os atributos físicos e químicos do solo sob diferentes sistemas de produção no ecótono Cerrado-Amazônia.
2.
REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Sistemas integrados de produção
A prática de cultivo de pastagens anuais ou perenes, em alternância com culturas anuais, com intuito de produzir carne e grãos é caracterizado de acordo com Balbino et al. (2011) como sistemas integrados de produção agropecuária.
De acordo com Kichel et al. (2014) esses sistemas tem o objetivo de maximizar a utilização dos ciclos biológicos das plantas, animais, juntamente com seus respectivos resíduos. Estes sistemas visam também o maior aproveitamento e utilização de agroquímicos, melhorando as condições sociais no meio rural, reduzindo os riscos e impactos ambientais, em função do sinergismo do sistema solo-planta-animal-atmosfera (CARVALHO e ANGHINONI, 2013).
Devido a esses benefícios e almejando alavancar o uso dos sistemas integrados de produção (CLI) no Brasil, foi aprovada a Política Nacional de Sistemas Integrados, posteriormente a isso, surgiu o Plano Agrícola de Baixo Carbono, comumente conhecido como Plano ABC, tendo como diretrizes, de acordo com Amaral et al. (2011), facilitar a capacitação, melhorar a assistência técnica e fornecer crédito especial aos agricultores que adotarem práticas agrícolas de baixa emissão de carbono, estando inseridos dentro desse contexto os CLI, visto ao seu potencial de recuperação de pastagens degradadas.
Devido a esses programas de incentivos, as projeções são de aumentar o uso dos sistemas integrados em 4 milhões de hectares, podendo reduzir a emissão de 18 a 22 milhões de toneladas de dióxido de carbono (MAPA, 2012).
No entanto, mesmo com incentivos por parte do governo, ainda existem barreiras a serem quebradas para a adoção dos CLI. Como exemplo citado por Martha Jr. (2011), onde no sistema de integração lavoura-pecuária a alta demanda por capital inicial pode ser um fator-chave na adoção por produtores. Assim, para o autor, em regiões agrícolas a adoção desses sistemas deve ser mais lenta frente as regiões com pecuária extensiva, devido à alta
exigência de capital inicial na formação de pastagem e instalações para pecuária, visto que a tomada de decisão em relação ao sistema de integrados de produção no Brasil está em função dos preços de insumos e produtos.
Entretanto, mesmo com as dificuldades citadas, há necessidade de se desenvolve alternativas para o reestabelecimento da capacidade produtiva do solo, tornando viável a sustentabilidade agropecuária, o que faz com que os CLI se tornem uma importante alternativa, por terem de acordo com Kluthcouski et al. (2003) o caráter de ser socialmente justa, ecologicamente correta e economicamente viável.
2.2. Alterações na qualidade química do solo em função dos sistemas
integrados de produção
O termo qualidade do solo tem sido bastante utilizado na ciência do solo, sendo definido de acordo com Arshad e Martin (2002) como a capacidade de um tipo específico de solo, em funcionar dentro de sua capacidade e dentro dos limites dos ecossistemas naturais ou manejados, sustentando a produtividade vegetal e animal, mantendo ou melhorando a qualidade da água e do ar, além de dar suporte à saúde humana e habitação.
Para o estabelecimento da qualidade do solo é necessário avaliar algumas de suas propriedades que são tomadas como indicadores. Um bom indicador, de acordo com Doran e Zeiss (2000), é aquele que responde de forma sensível ao manejo, correlacionando-se com as funções desempenhadas no solo, sendo compreensível e útil para o agricultor e de preferência de fácil e barata mensuração.
Os atributos químicos, físicos e biológicos do solo, normalmente, são os mais utilizados na avaliação da qualidade, uma vez que estas características atendem às premissas de um bom indicador e comandam a maioria dos processos ligados à boa produtividade e sustentabilidade do sistema (ANDRADE et al., 2012).
Diversos estudos têm demonstrado benefícios do emprego dos CLI nos atributos químicos do solo, sendo parte destes resultados atribuído a ciclagem de nutrientes e aporte contínuo de matéria orgânica no solo. De acordo Balbinot Junior et al. (2009) a presença do componente animal no sistema acelera o processo de ciclagem de nutrientes, devido a mineralização via fezes e urina. De acordo com Moraes et al. (2014), a quantidade de potássio reciclada está diretamente relacionada com a intensidade de pastejo, de modo que a maior taxa de lotação animal resulta na maior taxa de ciclagem de potássio.
A combinação de pastagens com culturas anuais para produção de grãos, torna eficiente a manutenção da qualidade química do solo, visto que as espécies com sistemas
radiculares diferentes promovem maior ciclagem de nutrientes (SANTOS et al., 2001), favorecendo de modo conjunto o aumento na quantidade e qualidade do material aportado ao solo (SIGNOR et al., 2016).
Com o aumento do aporte de material orgânico na superfície do solo, a adoção dos sistemas integrados de produção aumentam os estoques de carbono no solo, principalmente em regiões tropicais e subtropicais (SALTON et al., 2005), na qual o clima é um fator limitante para o cultivo. Esse aumento dos estoques é atribuído a qualidade das pastagens e da superfície do solo, garantindo máximo acúmulo de matéria seca, mesmo em condições de pastejo.
Segundo Moraes et al. (2014) o aumento da matéria orgânica deve-se ao pastejo estimular a produção de perfilhos e raízes por renovação de rebentos (MORAES et al., 2014), resultando em maior acumulação de matéria seca em áreas pastoreadas.
Em seus estudos Kunrath (2011) observou que mesmo com a baixa altura da pastagem, correspondendo a uma maior taxa de lotação, a quantidades totais de matéria seca são maiores nas áreas de pastoreio (6,35 Mg ha-1) quando comparadas com áreas não
pastoreadas (5 Mg ha-1). Souza et al. (2009) relata que essa quantidade de biomassa aportada
se dá em função da relação direta entre a altura do pasto e a massa de raízes, no qual a altura do pasto é inversamente proporcional à massa de raiz, favorecendo assim, a incorporação em profundidade de carbono e nitrogênio.
Outro fator de suma importância em áreas de pastagem em solos tropicais é a disponibilidade de fósforo, sendo de acordo com Novais et al. (2007) necessário a utilização de sistemas de manejo que propiciam adição de material orgânico, acumulando formas orgânicas lábeis de fósforo, favorecendo principalmente a agricultura de baixa ou nenhuma utilização de insumos.
2.3. Uso de plantas de cobertura no Cerrado brasileiro e seu impacto nos
atributos físicos do solo
Nos últimos anos, as plantas de cobertura têm recebido significativa atenção por parte dos pesquisadores, por constituírem uma alternativa para manter a sustentabilidade dos sistemas produtivos, principalmente no Cerrado brasileiro. As principais plantas de cobertura utilizadas são o milheto e as braquiárias, devido ambas possibilitarem de serem utilizadas em sucessão a lavouras comerciais de soja e milho, viabilizando a exploração de pastagens na entressafra de verão, em sistema de integração lavoura-pecuária, e ainda produzir palhada para o plantio direto (VERONESE et al., 2012).
Além desses benefícios, a utilização de plantas de cobertura contribui de maneira eficiente para ciclagem de nutriente, fixação biológica de nitrogênio, melhoria na qualidade da matéria orgânica, proteção da superfície do solo contra impacto da gota de chuva, melhoria da aeração, aumenta da infiltração e retenção de água no solo sendo responsável de acordo com Carvalho et al. (2014) por aumentar a produtividade das culturas de forma econômica e sustentável, sendo em áreas tropicais o impacto das gotas de chuva o principal fator responsável para início do processo erosivo (CARDOSO, 2009).
De acordo com Power (2010) esses benefícios se dão em função do efeito combinado da cobertura vegetal com o sistema radicular, favorecendo o aumento da estabilidade de agregados e estrutura do solo, reduzindo o escoamento de água, lixiviação de nitrato e erosão do solo (KAUFMAN et al., 2013).
Em seu trabalho Müller et al. (2001) verificaram que a utilização de espécies de plantas de cobertura, sobretudo com a utilização da rotação de culturas com espécies de diferentes sistemas radiculares, proporcionam aumento da porosidade do solo, devido essas raízes se decomporem, deixando canais preferenciais no solo, que além de aumentar a porosidade do solo, favoreceram a infiltração de água e a difusão de gases no solo.
Além dos benefícios proporcionados pelo sistema radicular, Braida et al. (2006) relatam que o acúmulo de matéria orgânica no solo, proporcionado por diferentes formas de manejo, aumenta a cobertura do solo, conferindo lhe maior resistência a compactação, dissipando até 30% da energia de compactação pelo qual o solo é submetido durante o manejo.
No entanto existem trabalhos relatando que a utilização da cobertura de solo é extremamente influenciada pelos intempéries intrínsecos de cada região, em seu trabalho Balbinot Junior et al. (2009) verificaram que as plantas de cobertura não afetaram a densidade e a macroporosidade do solo, bem como desempenho da cultura do feijão, de acordo com os autores, isso se deu em função da interceptação de radiação solar e altura de corte, sendo considerado importante para que o sistema de manejo tenha êxito. Enquanto que Carvalho et al. (2013) trabalhando com milheto, verificaram a baixa taxa de cobertura do solo quando exposto a déficit hídrico.
Para Ferreira e Lamas (2000) pode se usar qualquer espécie vegetal como planta de cobertura, no entanto, deve se levar em consideração algumas características na escolha da planta de cobertura, como sistema radicular profundo, produção elevada de massa seca, alta velocidade de crescimento e de cobertura do solo, sempre levando em consideração a adaptabilidade para determinada região em função das intempéries.
Devido a limitação das plantas de cobertura utilizada no Cerrado brasileiro e a baixa adoção por parte dos produtores, se faz necessário estudos com diferentes plantas de
cobertura, com o intuito de verificar qual promoverá melhoria na qualidade física dos solos, em especial solos pertencentes a região de ecótono Cerrado-Amazônia.
3. Justificativa e objetivos
Mesmo o estado de Mato Grosso possuindo cerca de 450 mil hectares com sistemas integrados de produção, sendo 89% da área com integração lavoura-pecuária, 5% com integração pecuária-floresta e 1% com integração lavoura-floresta (IMEA, 2014), representando aproximadamente cerca de 25% do total de sistemas integrados do país, ainda existem poucas pesquisas que avaliam a longo prazo as alterações impostas ao solo pelos diferentes sistemas de produção.
Mais propriamente no ecótono Cerrado-Amazônia, não existem estudos que permitam estimar a real qualidade química e física do solo submetido a diferentes sistemas de produção. Principalmente a respeito de qual a rotação de culturas que promoverá melhoria na qualidade física e química dos solos do ecótono Cerrado-Amazônia?; Qual melhor espécie a ser utilizada como planta de cobertura visando melhorar a qualidade do solo?; Qual o impacto do tempo de permanência da pastagem e agricultura no sistema?
A hipótese deste estudo baseou-se que os diferentes sistemas de manejo promovem alterações na qualidade física e química dos solos do ecótono Cerrado-Amazônia, sendo necessário verificar qual o melhor sistema de manejo. Diante disso, o presente estudo tem como objetivo geral avaliar, em condições de campo, a qualidade física e química do solo submetido a diferentes sistemas de manejo.
Com isso foram realizados dois experimentos. O primeiro foi realizado no município de Querência-MT com o objetivo de determinar a qualidade química do solo submetido ao cultivo de soja/milho em semeadura direta e sistemas integrados de produção por meio do fracionamento da matéria orgânica e fósforo, estoque de carbono e nitrogênio.
O segundo experimento foi instalado no munícipio de Sinop-MT com o objetivo de avaliar o impacto na qualidade física e frações de carbono do solo em função de diferentes plantas de cobertura.
A dissertação é disposta em capítulos, compondo, além das considerações gerais apresentadas no capítulo 1, os capítulos 2 e 3. Desta forma, o objetivo (I) e (II) são atendidos pelos capítulos 2 e 3; respectivamente, sendo o capitulo 2 e 3 responsável por responder o objetivo geral do estudo.
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CAPÍTULO 2 - SISTEMAS INTEGRADOS DE PRODUÇÃO: UMA ALTERNATIVA
PARA RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE QUÍMICA DO SOLO NO
ECÓTONO CERRADO-AMAZONIA
RESUMO - Uma alternativa para recuperação de pastagens degradadas no Cerrado brasileiro são os sistemas integrados de produção, devido ao aporte contínuo de matéria orgânica e rotação de culturas. No entanto, se faz necessário avaliar qual o impacto causado na química do solo em decorrência do tempo de permanência da agricultura e pastagem em sistemas integrados de produção, e quais rotações de culturas resultaram em melhorias na qualidade química para solos do Cerrado brasileiro. Buscando esclarecer essas questões, o presente estudo teve por objetivo determinar a qualidade química do solo submetido ao cultivo de soja/milho em semeadura direta e sistemas integrados de produção por meio do fracionamento da matéria orgânica e fósforo, estoque de carbono e nitrogênio. O estudo foi desenvolvido em área demonstrativa da Embrapa Agrossilvipastoril, localizada no município de Querência, nordeste do Estado de Mato Grosso, sendo a região pertencente ao ecótono Cerrado-Amazônia. Os arranjos nos sistemas integrados de produção foram constituídos por rotações de culturas anuais e forrageiras, dispostas em esquemas de consórcios e/ou isolados, para produção de grãos e carne de 2007 até o ano de 2015. Para determinação dos atributos químicos do solo foi distribuído 170 pontos entre os 6 tratamentos. Os maiores valores de carbono foram observados nos sistemas integrados de produção, esse fato se deve possivelmente ao maior aporte de resíduos orgânicos. A alternância de cultivos de plantas de famílias diferentes nessas áreas, proporcionou melhor aproveitamento e exploração do solo, enquanto que os sistemas integrados de produção com mais tempo de pastagem e o sistema de semeadura direta em sucessão soja/milho apresentaram perda de carbono. Em áreas com sistema integrado de produção a quantidade de carbono orgânico particulado foi semelhante a da área com sucessão soja/milho. Os sistemas integrados que permaneceram os três primeiros anos com agricultura consorciada, posteriormente dois anos com pasto e retornaram com a agricultura consorciada com pastagens proporcionaram sequestro de carbono, mediante o aumento de estoques de carbono no solo.
Palavras-chave: carbono particulado; estoque de carbono; estoque de nitrogênio; fósforo orgânico lábil; sustentabilidade agrícola
1. INTRODUÇÃO
O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro, ficando atrás apenas do bioma Amazônico, totalizando cerca de 22% do território nacional (SANTOS et al., 2012). Todavia, abriga a maior produção de grãos do País, com aproximadamente 23,5 milhões de hectares cultivados (FREDDI et al., 2017), possuindo o maior rebanho bovino, representando 35% do abate nacional (ARAÚJO et al., 2012).
No entanto, mesmo sendo a região que mais produz carne e grãos, a região do Cerrado brasileiro apresenta 32 milhões de hectares de pastagens degradadas, correspondendo a 60% de toda pastagem cultivada neste bioma (EMBRAPA, 2014). Isso se deve a má formação e condução destas pastagens, principalmente pela ausência de fertilização, fator de produção decisivo para o sucesso no Cerrado. Os solos deste bioma apresentam pH extremamente ácido, elevado teor de alumínio e restrita disponibilidade de fósforo, sendo uma das principais limitações a fertilidade dos solos de clima tropical, devido à elevada fixação de fósforo pelos óxidos da fração argila.
As pastagens degradadas além de resultarem em baixa produtividade por animal por área, acabam favorecendo à perda de matéria orgânica em função da redução do aporte de biomassa e da intensificação da atividade de microrganismos do solo, favorecendo assim a geração de maiores quantidades de gases de efeito estufa por quilo produzido de carne e/ou leite (IPCC, 2007), deixando a pecuária brasileira numa posição negativa perante a opinião pública.
Outro sistema de produção muito utilizado nas áreas de Cerrado é a semeadura direta de soja/milho, no entanto, este sistema de produção é ineficiente para manter e incorporar carbono no solo, devido à pouca contribuição da palhada gerada pela cultura da soja e pela lenta decomposição da palhada do milho em relação a outras gramíneas (MENDONÇA et al., 2013).
Diante disso, se faz necessário a adotar sistemas de produção conservacionistas, que mantenham o aporte contínuo de resíduo vegetal ao solo, em função da rotação de culturas, favorecendo não só a quantidade de matéria orgânica aportada, mas também a qualidade do material aportado, podendo assim recuperar não só pastagens degradadas, mas também áreas de agricultura que utilizam a semeadura da soja em sucessão ao milho.
Uma alternativa a estes modelos de produção no Cerrado são os sistemas integrados de produção, que são caracterizados pela prática de cultivo de pastagens anuais ou perenes, em alternância de culturas anuais, com intuito de produzir carne e grãos. Estes sistemas permitem a utilização de sistemas de exploração agropecuária em esquemas de rotação, os
quais se alternam anos ou períodos de pecuária com a produção de grãos (MORAES et al., 2011), alternando-se o uso da terra, no tempo e no espaço, entre a lavoura e pecuária (VILELA et al., 2011), o que favorece o aporte contínuo de matéria orgânica no solo e auxiliando também na ciclagem de nutrientes.
No entanto, ainda existem questões não esclarecidas a respeito dos sistemas integrados de produção. Qual o efeito do tempo de permanência da pastagem e agricultura na qualidade química do solo em sistemas integrados de produção?; Qual rotação de culturas que promoverá melhoria nas frações de carbono e fósforo dos solos do ecótono Cerrado-Amazônia?
Buscando esclarecer essas questões realizou-se o presente estudo com o objetivo de avaliar a qualidade química do solo submetido ao cultivo de soja/milho em semeadura direta e sistemas integrados de produção por meio do fracionamento da matéria orgânica e fósforo, estoque de carbono e nitrogênio, utilizando, de forma conjunta, as técnicas de análise de componentes principais e geoestatística.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido em área demonstrativa da Embrapa Agrossilvipastoril, localizada no município de Querência, nordeste do estado de Mato Grosso, situada nas coordenadas geográficas 12º35’48”S e 52º11'48”W, com altitude média de 350 m, pertencente ao ecótono Cerrado-Amazônia.
O clima da região, segundo a classificação de Köppen, é do tipo Am (monção), com duas estações bem definidas, seca no inverno e chuvosa no verão. A temperatura média anual é de 24°C e as precipitações variam entre 1600 a 2200 mm nos meses de outubro a abril, com maior acúmulo de chuvas entre os meses de novembro e março. O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico (EMBRAPA, 2013) de textura argilo-arenosa, com valores médios de 404 g kg-1 de argila, 90 g kg-1 de silte e 506 g kg-1 de areia.
A área de estudo foi desmatada no ano de 1997, em seguida foi cultivado a cultura do arroz de terras altas (Oryza sativa L.) na primeira safra para adequação da fertilidade do solo. Desde então, a área passou a ser cultivada anualmente com soja (Glycine max L.) como cultura principal e milho de segunda safra (Zea mays L.). Em algumas ocasiões específicas optava-se pelo cultivo do milheto (Pennisetum glaucum L.) em pousio ao invés do milho. A forma de preparo empregada ao solo até o ano de 2006 foi do tipo convencional, com uso de grade de discos leve para incorporação de resíduos e nivelamento do terreno.
e de semeadura direta em sucessão soja/milho. Desde o início do experimento somente as culturas soja, milho e arroz, têm recebido adubação equivalente a 60 kg ha-1 de P
2O5 e
K2O; a 40 kg ha-1 N, 40 kg P2O5 e K2O; e 40 kg P2O5 e K2O, respectivamente. Portanto, as
pastagens não eram adubadas, sendo mantidas apenas com o residual da agricultura. A área experimental contemplou uma área total de 132 ha, sendo dividida em 5 tratamentos de 23 ha cada e 1 tratamento de 17 ha. Para compor diferentes arranjos de sistemas integrados de produção (CLI) e sistema tradicional de cultivo (TFS), no qual o sistema tradicional consiste na semeadura direta de soja/milho. Os arranjos no CLI foram constituídos por rotações de culturas anuais e forrageiras, dispostas em esquemas de consórcios e/ou isolados, para produção de grãos e carne, de 2007 até o ano de 2015, conforme apresentado na Tabela 1.
Os CLI foram planejados de forma que, na estação chuvosa 60% da área experimental fosse ocupada por agricultura e 40% por pecuária. Na segunda safra empregou-se o consórcio de estilosantes, milho ou milheto com espécies forrageiras do gênero Urochloa. Em seguida, as culturas forrageiras subsidiaram a pecuária durante o período seco até o início das chuvas. A taxa de lotação animal média foi de 6 UA ha-1
durante a estação chuvosa e 2 UA ha-1 durante a estação seca.
Tabela 1. Rotações de cultura nos últimos oito anos da área demonstrativa da Embrapa Agrossilvipastoril localizada na Fazenda Certeza, Querência, Mato Grosso.
Agric. Year TFSb Crop-Livestock Integration Systems (CLI)
Integration Systems CLI 1 CLI 2 CLI 3 CLI 4 CLI 5
2007/08 Soy Soy Soy Soy Rice Bp + Stl
2008 Corn Sunflower Corn + Br Corn + Br Millet + Bp Bm + Stl
2008/09 Soy Rice Soy Soy Bp Bm
2009 Corn Millet + Bp Corn + Br Millet + Br Bp Bm
2009/10 Soy Bp Soy Rice Bp Bm
2010 Corn Bp Corn + Bp Millet + Br Bp Soy
2010/11 Soy Bp Bp Millet + Bp Soy Corn + Bp
2011 Corn Bp Bp Bp Millet + Br Rice
2011/12 Soy Soy Bp Bp Corn + Bp Soy
2012 Corn Corn + Br Bp Bp Bp Soy
2012/13 Soy Soy Soy Bp Bp Corn + Br
2013 Corn Corn + Br Br Corn + Bp Bp Br
2013/14 Soy Soy Soy Bp Bp Br
2014 Cor
n
Corn +Br Stl + Br Bp Bp Br
2014/15 Soy Millet Millet Millet Bp Br
a Bp: Brachiaria brizantha cv. Piatã; Bm: Brachiaria brizantha cv. Marandu; Br: Brachiaria ruziziensis; Stl:
Stylosanthes spp. b TFS: sistema tradicional de cultivo no Cerrado brasileiro.
uma malha de formato retangular no centro do experimento, com 1200 m de comprimento e 100 m de largura, totalizando uma área de 12 ha. A malha foi composta por 170 pontos georreferenciados que foram distribuídos de forma aleatória (Figura 1).
Figura 1. Localização da área experimental e ilustração da malha de amostra retangular com pontos georeferenciados. TFS e CLI systems: sistema tradicional de cultivo e sistemas integrados de produção, respectivamente.
Em cada ponto da malha coletou-se amostras de estrutura indeformada e deformada. As amostras indeformadas foram obtidas por meio de anéis volumétricos com dimensão de 0,05 m de altura por 0,05 m de diâmetro, conforme a metodologia da Embrapa (2011), sendo posteriormente determinado a densidade do solo pela relação massa de solo seco e volume dos anéis volumétricos. As amostras deformadas foram coletadas com auxílio de um trado holandês. Tanto as amostras deformadas quanto as indeformadas foram coletadas no centro das camadas de 0- 0,10 e 0,10-0,20 m.
As amostras deformadas foram secas e maceradas. Posteriormente realizou-se o fracionamento químico do fósforo mediante o método proposto por Bowman e Cole (1978) modificado por Sharpley e Smith (1985) e Ivanoff et al. (1998), obtendo-se as seguintes frações: fósforo inorgânico lábil (LIP), fósforo orgânico lábil (LOP) e fósforo total lábil (LTP). A determinação de fósforo total (TP) se deu através da digestão em meio sulfúrico e posteriormente a determinação por colorimetria conforme metodologia da EMBRAPA (2011), por diferença entre o TP e LTP determinou se fósforo total não lábil (NLP).
O carbono orgânico total (TOC), nitrogênio total (N) e enxofre total (S) foram determinados via combustão seca através do analisador elementar CHNS (modelo Vario MACRO cube CHNS, Elementar, Hanau/Alemanha) do laboratório de Solos e Água da
TFS
Embrapa Agrossilvipastoril. Considerou-se carbono total como carbono orgânico total, devido a não aplicação de carbonatos e calagem nos últimos anos.
Para a determinação do fracionamento físico granulométrico da matéria orgânica do solo utilizou-se à metodologia de Cambardella e Elliot (1992), no qual através de uma peneira de 0.053 mm separou-se o carbono orgânico particulado (POC) do carbono orgânico associado ao mineral (OCam), no qual somente o POC foi determinado via CHNS, enquanto que o OCam foi obtido pela diferença entre TOC e POC.
Os estoques de carbono orgânico (SOC), carbono orgânico particulado (SPOC), carbono associado ao mineral (SOCam), estoque de nitrogênio (NS) foram calculados conforme metodologia da EMBRAPA (2011), onde se multiplica os teores desses elementos (g kg-1) pela densidade do solo (Mg m-3) e pela profundidade da camada (cm), através da
fórmula 1:
E = (C x Ds x p)/10 (1) em que E: estoque do elemento no solo (Mg ha-1); C: teor do elemento no solo (g kg-1); Ds:
densidade do solo (Mg m-3); e p: espessura da camada do solo (cm).
Para comparar os estoques entre massas iguais de solo, foram feitas correções pela massa de solo equivalente (ELLERT e BETTANY, 1995), tomando como referência a densidade do solo na área de mata nativa. O ajuste foi usado para os cálculos dos estoques corrigidos. De tal modo, que a profundidade corrigida (Prof. Corr.) (cm) foi obtida pela equação 2:
Prof. corr. = Dens.corr.Dens.ref. x Prof. ref. (2) onde: Dens. ref.: é a densidade de referência, no caso mata nativa adjacente a área experimental (Mg m-3); Dens. corr.: é a densidade a ser corrigida (Mg m-3); e prof. ref.: é a
profundidade de referência a qual deseja-se equivaler as massas (cm).
Para cada variável efetuou-se a análise descritiva e teste de normalidade de Shapiro-Wilk (p<0.05). Após, os dados foram padronizados para terem média 0 e variância 1 e então submetidos à análise de componentes principais (ACP), considerando somente os componentes principais (CP’s) com autovalores superiores a 1 (HAIR et al., 2005). Os escores dos CP’s, obtidos a partir da combinação linear das variáveis originais, foram então submetidos a análise geoestatística, a qual constituiu-se da modelagem dos semivariogramas.
A classificação do avaliador de dependência espacial (ADE) foi feita com base na razão entre o efeito pepita e o patamar (C/C+Co), segundo o qual ADE ≤ 20% indica variável com muito baixa dependência espacial; 20% < ADE ≤ 40% indica variável com baixa dependência espacial; 40% < ADE ≤ 60% variável com média dependência espacial; 60% < ADE ≤ 80%
variável com alta dependência espacial; e ADE > 80% variável com dependência espacial muita alta (DALCHIAVON et al., 2012).
O critério final de decisão do modelo de semivariograma e do número de vizinhos usados na predição foi o melhor ajuste obtido pela validação cruzada, ou seja, ajustes com o coeficiente angular mais próximos a 1 e coeficiente linear mais próximos a 0. Uma vez ajustados os semivariogramas, realizou-se a krigagem ordinária dos dados e a composição dos mapas.
As médias dos tratamentos foram comparadas pela técnica de “bootstrap”, com 1.000 reamostragens aleatórias com reposição, conforme o método descrito por Christie (2004). A partir do universo de 1.000 valores, também foi possível estabelecer os limites superior e inferior do intervalo de confiança da média, com 95% de probabilidade, tendo sido esse procedimento útil para a posterior comparação das médias entre si (MELLO et al., 2015). Assim, médias com valores comuns dentro de seus intervalos de confiança, cujas as barras de erro se encontram, não diferem entre si, ao passo que as ausências de valores comuns indicam diferença significativa (a 5% de probabilidade) entre elas.
3. RESULTADOS
Por meio da análise descritiva (Tabela 2) observou-se elevada amplitude para quase todas variáveis, o que pode ser confirmado pelos elevados coeficientes de variação, com exceção de C/N, LOP, LTP, que tiveram coeficientes inferiores a 10% nas duas camadas do solo avaliadas. Destaca-se as elevadas amplitudes para o estoque de carbono do solo, que variou entre 7,47 a 32,59 Mg ha-1; o estoque de carbono associado ao mineral, com amplitude
de 0,43 a 28,54 Mg ha-1; e estoque de carbono particulado, com valores entre 0,74 a 16,55
Mg ha-1. A mesma magnitude de variação pôde ser observada no estoque de nitrogênio, que
teve amplitude entre os tratamentos de 0,50 a 2,46 Mg ha-1.
O teor de fósforo total médio encontrado no solo foi de 2028 mg dm-3, contudo, somente
34,31% deste fósforo total era lábil, ou seja, prontamente disponível, sendo que desses 34,31% apenas 5,06% encontrava-se na forma inorgânica lábil. Logo, 65,69% do fósforo total do solo se encontram em formas não prontamente disponíveis as plantas, sendo encontrados como fósforo complexado com alumínio, ferro, cálcio ou ligados as cargas positivas de minerais de argila, principalmente óxidos, como já demonstrado por Silva e Van Raij (1999).
Tabela 2. Análise descritiva inicial dos atributos químicos de um Latossolo Vermelho Amarelo sob sistemas integrados de produção e cultivo tradicional de soja/milho em semeadura direta.
Variable(a)
Descriptive Statistics Measures
Value Coefficient(c)
Prob.(d)
Mean Median Lowest Highest CV (%) Kurtosis Skew. Pr<W FD Soil attributes (0 – 0,10 m) TOC1 (g kg-1) 16.55 16.00 7.50 32.71 33.18 -0.16 0.57 0.000 TN OCam1 (g kg-1) 10.93 10.58 0.43 24.33 55.83 -0.75 0.31 0.001 TN POC1 (g kg-1) 5.28 4.92 0.74 12.80 52.61 -0.24 0.57 0.000 TN N1 (g kg-1) 1.12 1.06 0.54 2.29 33.24 -0.28 0.57 0.000 TN S1 (mg kg-1) 270 134 1.78 861 93.46 -0.72 0.90 0.000 TN C1/N1 14.37 14.29 12.16 16.77 5.48 0.26 0.40 0.060 NO LIP1 (mg dm-3) 35.27 32.41 11.26 81.26 42.30 0.30 0.83 0.000 TN LOP1 (mg dm-3) 659 665 531 764 7.56 -0.38 -0.21 0.277 NO LTP1 (mg dm-3) 696 701 552 816 7.46 -0.30 -0.07 0.694 NO NLP1 (mg dm-3) 1332 1356 416 2143 26.69 -0.29 -0.27 0.119 NO TP1 (mg dm-3) 2028 2060 1185 2783 17.16 -0.40 -0.25 0.046 TN SOC1 (Mg ha-1) 16.48 15.95 7.47 32.59 33.18 -0.16 0.57 0.000 TN SOCam1 (Mg ha-1) 10.99 10.58 0.43 28.54 56.50 -0.58 0.38 0.002 TN SPOC1 (Mg ha-1) 5.49 4.99 0.74 16.55 56.60 0.83 0.91 0.000 TN NS1 (Mg ha-1) 1.12 1.06 0.54 2.37 34.01 0.02 0.67 0.000 TN Soil attributes (0,10 – 0,20 m) TOC2 (g kg-1) 15.97 15.83 7.38 28.11 31.14 -0.69 0.33 0.000 TN OCam2 (g kg-1) 11.20 10.79 1.20 26.00 47.64 -0.53 0.33 0.012 NO POC2 (g kg-1) 4.39 3.92 0.74 11.43 52.56 0.30 0.87 0.000 TN N2 (g kg-1) 1.13 1.14 0.46 2.29 36.15 -0.58 0.41 0.000 TN S2 (mg kg-1) 294 131 8.92 984 92.01 -0.98 0.67 0.000 TN C2/N2 14.15 14.06 11.40 17.38 7.46 0.55 0.40 0.103 NO LIP2 (mg dm-3) 27.55 23.05 8.15 67.73 48.59 0.31 0.94 0.000 TN LOP2 (mg dm-3) 654 656 542 754 7.45 -0.51 -0.24 0.067 NO LTP2 (mg dm-3) 685 687 537 818 7.87 -0.36 -0.26 0.232 NO NLP2 (mg dm-3) 1287 1300 409 2093 25.07 -0.39 -0.07 0.783 NO TP2 (mg dm-3) 1981 1982 1164 2951 16.65 -0.22 0.00 0.937 NO SOC2 (Mg ha-1) 17.11 16.97 7.91 30.12 31.20 -0.69 0.33 0.002 TN SOCam2 (Mg ha-1) 12.00 11.57 1.28 27.86 47.70 -0.54 0.33 0.011 NO SPOC2 (Mg ha-1) 4.64 4.17 0.79 11.42 51.83 0.21 0.84 0.000 TN NS2 (Mg ha-1) 1.21 1.22 0.50 2.46 36.25 -0.58 0.42 0.000 TN
(a) TOC: carbono total do solo; OCam: carbono associado com mineral; POC: carbono particulado; N: nitrogênio; C
/ N: relação nitrogênio / carbono; LIP: fósforo inorgânico lábil; LOP: fósforo orgânico lábil; LTP: fósforo total lábil; PNL: fósforo não lábil; TP: fósforo total; SOC: carbono do solo; SOCam: estoque de carbono associado com mineral; SPOC: estoque de carbono particulado; e NS: nitrogênio total do solo. Os números 1 e 2 que aparecem após as abreviaturas dos atributos do solo representam as camadas 0-0,10 m e 0,10-0,20 m, respectivamente. (b) Std. D: Desvio padrão. (c) CV: Coeficiente de variação; Inclinação: Skewness. (d) Prob .: Probabilidade referente ao teste de normalidade; FD: distribuição de freqüência, sendo tipo normal NO e TN tendendo ao normal.
O teste de Shapiro-Wilk confirmou a distribuição do tipo não normal para a maioria dos atributos, com exceção C1/N1, LOP1, LTP1, NLP1, OCam2, C2/N2, LOP2, LTP2, NLP2, TP2 e SOCam2. Embora o resultado do teste tenha sido significativo para estas variáveis,
