RELATÓRIO PARCIAL DE BOLSA DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
Projeto Agrisus No: PA 1447/15
Título da Pesquisa: Sistemas Integrados de Produção Agropecuária para a sustentabilidade orizícola em terras baixas no Rio Grande do Sul
Estudo 4. Ciclagem de nutrientes nos sistemas integrados de produção. Interessado (Coordenador do Projeto): Ibanor Anghinoni
Instituição: UFRGS, Campus do Vale, Faculdade de Agronomia, Av. Bento Gonçalves, 7712 - Agronomia, RS, 91540-000.
E-mail: ibanghi@ufrgs.br
Local da Pesquisa: Fazenda Corticeiras, Cristal, RS e Laboratório de Pesquisa em Fertilidade do Solo – Faculdade de Agronomia/UFRGS
Valor financiado pela Fundação Agrisus: Doze meses de bolsa de Iniciação Científica – R$ 4.800,00 (quatro mil e oitocentos reais)
Vigência do Projeto: 01/04/16 a 31/03/2017
RELATÓRIO PARCIAL DA PESQUISA: Período 01/04 a 31/09 de 2016
1. INTRODUÇÃO
O trabalho se refere a um protocolo de pesquisa que foi iniciado em março de 2013. Trata-se de um trabalho de longa duração e aborda sistemas de produção agrícola (arroz irrigado, soja e milho) e pecuária (bovinos de corte). Os sistemas em estudo envolvem as variáveis diversidade e intensidade de modo a representar modelos de produção para os diferentes cenários nas terras baixas no Rio Grande do Sul, tendo o arroz como a cultura de referência.
A principal questão científica deste trabalho é a oportunidade de explorar sinergismos e propriedades emergentes, frutos de interações nos compartimentos solo-planta-animal-atmosfera de áreas que integram atividades de produção agrícola e pecuária continuadas, no tempo.
O principal compartimento a acolher os vários processos sinérgicos que resultam da adoção de sistemas integrados é o solo. Enquanto os diferentes componentes vegetais incorporam nutrientes e energia e os animais funcionam como catalisadores ao introduzirem variabilidade e novas vias de fluxos de nutrientes e água, o solo é o compartimento mediador dos processos. Nesse sentido, a ciclagem de nutrientes é apresentada como o processo fundamental a caracterizar os sistemas integrados, o que é reconhecido pelo meio científico que reporta a eficiência de tais sistemas na ciclagem de nutrientes e energia, na sua resiliência do solo e sustentabilidade dos
sistemas.
A ciclagem de nutrientes se torna mais complexa quando da presença de animais, uma vez que eles alteram a velocidade de ciclagem pela produção de urina e dejetos, implicando na disponibilidade dos nutrientes à cultura subsequente. O pastejo pode acelerar ou retardar a ciclagem de nutrientes por alterar as condições bióticas e abióticas do solo para a decomposição. A deposição de dejetos e urina pelos animais em pastejo exerce uma forte influência na concentração de nutrientes e nas comunidades microbianas e, como resultado, melhora a disponibilidade de nitrogênio e a decomposição da matéria orgânica.
Além disso, o pastejo animal influencia o ciclo do nitrogênio, alterando a estrutura da pastagem, a composição da vegetação e o teor de nitrogênio nos tecidos das plantas, aumentando a disponibilidade de N inorgânico para a cultura em sucessão, além de intensificar a ciclagem.
As atividades principais efetuadas no período deste Relatório dizem respeito a avaliação da biomassa vegetal produzida, a coleta de amostras de solos, colheita das culturas de verão, coleta dos resíduos do pastejo (pasto e esterco) e deposição e coleta dos sacos de decomposição (Litter bags) e análise química para o estudo da ciclagem de nutrientes.
2. MATERIAIS & MÉTODOS
O material vegetal aportado ao solo foi quantificado para cada cultura e determinado pela produção de matéria seca. Para isso, foram realizadas coletas da parte aérea que constaram de cinco subamostras aleatórias por parcela, de 2,0 m lineares de duas linhas pareadas para arroz no final do ciclo e no pleno florescimento da soja. Para a estimativa da matéria seca das forragens, foram realizadas cinco subamostras aleatórias, por parcela, de 0,25 m² a cada 28 dias, durante todo o ciclo. Para o resíduo da pastagem, foi considerada a última amostra coletada ao final do ciclo, antes de ser dessecada. A parte aérea das plantas foi cortada rente ao solo, acondicionada em sacos de papel e encaminhada para secagem e análises.
A quantidade de esterco dos terneiros foi quantificada após o estabelecimento dos animais nas áreas. As placas defecadas em cada parcela foram marcadas com tinta pelo caminhamento por toda a área. Dois dias após foram pesadas todas as placas defecadas nesse período. Coletaram-se amostras das placas, que foram colocadas em sacos e levadas ao Laboratórios de Fertilidade da UFRGS para determinar a matéria seca e os nutrientes. A massa seca das placas foi dividida pelos dias de avaliação e pelos animais que estavam pastejando em cada parcela. Para estimar a produção total de cada parcela nos períodos de pastejo, a MS de placas defecadas por animal foi multiplicada pela quantidade de animais por hectare e pelos dias de pastejo.
As amostras de tecido vegetal (hastes, folhas, parte aérea, grãos e esterco), após coletadas e separadas, foram secas em estufas a 65°C até massa constante, para determinação da massa, conforme a metodologia descrita por Tedesco et al. (1995). Para as culturas de grãos, os mesmos
foram separados do restante da planta, determinados a umidade, para avaliação do rendimento de cada cultura.
As coletas de solo foram realizadas no final do pastejo hibernal, antes da semeadura das culturas de verão. Os atributos químicos do solo foram analisados em seis camadas: 0-5; 5-10; 10-15; 15-20; 20-30; 30-40 cm. A coleta foi realizada com pá de corte e trado holandês (para a última camada), com cinco subamostras formando uma amostra composta de cada parcela. A amostras foram levadas ao Laboratório de Fertilidade do Solo da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, onde foram secas ao ar e passadas em peneiras com malha de 2 mm para as análises. Os teores de cálcio e magnésio trocáveis, extraídos por KCl 1,0 mol L-1, foram avaliados por absorção atômica, os de alumínio trocável por titulação, os de potássio disponível (Mehlich 1) por fotometria de chama, os de fósforo disponível (Mehlich 1) por colorimetria, e os de pH-H2O (relação 1:1) em peagâmetro de bancada, conforme a metodologia descrita por Tedesco et al. (1995). Para avaliação da densidade do solo, foram utilizados anéis volumétricos com 883 cm3, os quais foram embalados em filme plástico e levados ao Laboratório de Física do Solo da UFRGS. Para o cálculo do estoque dos nutrientes será utilizada a densidade média de cada camada.
O tecido vegetal dos resíduos depois de seco foi moído em moinhos de facas e submetido à digestão sulfúrica para avaliação dos teores totais de P, K, Ca e Mg. Os teores de Ca e Mg foram determinados por absorção atômica, os de K por fotometria de chama e os de P por colorimetria.
O tecido vegetal residual da parte aérea das culturas e das pastagens foi colocado em sacos de decomposição, nas respectivas parcelas e sua decomposição avaliada na cultura sucessora de cada sistema de produção. As folhas de soja quando apresentavam senescência de 50% foram colocadas separadamente das hastes nos sacos de decomposição. O esterco produzido foi coletado durante o pastejo e também colocado em sacos de decomposição a ser avaliados nos cultivos subsequentes nos respectivos sistemas. Nessa avaliação, amostras de 10 g, do tecido vegetal seco dos resíduos das pastagens, das folhas e hastes da soja e do esterco bovino e 20 g do tecido vegetal seco dos resíduos da parte aérea do arroz, foram dispostos separadamente em sacos de tela de nylon com malha de 2 mm (Litter Bags), medindo 20 x 15 cm. No total, foram distribuídos 11 sacos de decomposição de cada resíduo em cada parcela, que foram coletados progressivamente, sendo 4 semanais, 3 quinzenais, 3 mensais e 1 bimensal. Os sacos, após coletados no campo, foram levados para o laboratório de Fertilidade da UFRGS, os quais foram secos em estufas a 65°C até massa constante. Os sacos foram abertos, foi retirado o solo aderido ao tecido vegetal, e avaliação da matéria seca. O tecido remanescente foi moído em moinho de facas para determinação da quantidade do material remanescente (sem impurezas) e do teor de nutrientes.
Para descontar as impurezas aderidas aos tecidos vegetais remanescentes foi retirada uma fração de 1 g de MS, a qual foi incinerada em mufla a 550 °C durante 4 h para determinação de cinzas, expressando-se a MS livre da contaminação do solo. As cinzas do material vegetal do
resíduo foram consideradas como contaminação, sendo subtraídas das cinzas da MS remanescente dos sacos de decomposição.
3. RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO
As culturas de verão, que não foram pastejadas apresentaram a mesma produção total de matéria seca total e residual, já os cultivos que foram pastejados, tanto estivais (capim Sudão e vegetação espontânea no campo de sucessão). Quanto os hibernais (azevém solteiro ou consorciado com trevo branco e/ou cornichão) apresentaram produções totais de matéria seca (MS) superiores ao resíduo no final do ciclo, justamente devido ao pastejo.
Os menores valores de produção de MS foram no inverno do monocultivo de arroz com revolvimento de solo e pousio. A falta de cobertura vegetal aliada à desestruturação do solo pelo revolvimento, principalmente no inverno que concentra as maiores precipitações, são fatores importantes que podem aumentar a erosão e potencializar as perdas de solo e de nutrientes.
Em relação a cinética do processo de decomposição, em todos os sistemas, o resíduo das coberturas de inverno (resteva, azevém e azevém + trevo branco) apresentaram uma rápida decomposição inicial seguida de uma mais lenta. Aos 26 dias do início da decomposição dos sacos colocados no campo, a matéria seca remanescente (MSR) era de 26, 25, 19 e 44% para os Sistemas 1, 2, 3 e 4, respectivamente. Este resultado não representa o que se esperava, uma vez que o Sistema 4 inclui consórcio de azevém e trevo branco e sua composição química não diferiu das demais pastagens, apresentando ainda a menor taxa de decomposição e o maior tempo de meia vida da fração lábil. No entanto, a cultura sucessora no Sistema 4 daquele ano foi a soja, e os demais foram cultivados com arroz irrigado. Além do compartimento lábil não ser influenciado pela hipoxia, principalmente em fase inicial, a lâmina de água solubiliza os compostos dessa fração e os lixivia com maior facilidade. Isso faz com que essa fração diminua mais rapidamente nos resíduos colocados nas parcelas cultivadas com arroz irrigado.
O processo de decomposição para o arroz foi semelhante nos Sistemas 1, 2 e 3. A decomposição foi mais rápida nos sistemas em que não ocorreu o revolvimento do solo e tinha a presença do animal pastejando (Sistemas 2 e 3). Aos 111 dias do início da decomposição, os Sistemas 2 e 3 apresentavam 58 e 56% da MSR enquanto que o sistema com revolvimento (S1) ainda apresentava 78%. Na última coleta aos 206 dias, a MSR foi a mesma para todos os sistemas com arroz, com valor médio de 40%. Embora tenha sido decomposto 60% da palha do arroz, ainda permaneceu em torno de 4 t ha-1 após 206 dias.
O resíduo da soja (folha e haste + vagem) apresentou cinética do processo de decomposição diferenciada, sendo mais rápida no começo, seguida de uma mais lenta. Além da fração lábil da haste+vagem tenha sido menor nesse compartimento, a taxa de decomposição dessa fração foi também menor que a da folha. No entanto, a folha senesceu e caiu em torno de 30 dias
antes da colheita e apresentou um tempo de meia vida de somente 22 dias para o compartimento lábil. Isto ressalta a importância do sistema planta-colhe, diminuindo o período entre o cultivo e a pastagem sucessiva.
Tabela 1. Matéria seca e quantidades de nutrientes nos resíduos das culturas em sistemas integrados
de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas
Sistemas Cultivo Material MS residual C N P K Ca Mg
Mg ha-1 --- kg ha-1 --- S1 Arroz PA 5,23 2283 25,5 4,8 95,3 15,9 6,9 Casca 1,88 783 5,6 0,9 4,2 1,0 1,1 Grão 6,98 2837 74,1 26,5 11,7 0,1 13,1 S2 Arroz PA 6,43 2842 32,4 7,1 123,4 17,1 8,6 Casca 2,04 770 6,0 1,4 4,6 0,8 1,3 Grão 7,57 3098 85,6 29,7 12,7 0,0 14,5 S3 Soja Folha 0,91 402 22,9 2,0 8,9 13,1 4,2 Pedicelo 0,49 200 3,6 0,9 6,1 6,4 2,4 Haste+vagem 2,69 1169 14,4 2,3 15,2 15,6 13,4 Grão 3,46 1753 201,5 21,7 66,5 7,5 10,4 S4 Milho PA 3,93 1664 15,9 2,6 44,2 5,0 5,5 Grão 4,92 2128 75,9 20,4 20,9 0,0 7,6 Papuã PA 6,91 2777 59,6 12,9 139,5 16,0 25,4 S5 Vegetação esp. PA 4,10 1630 44,4 10,3 56,2 8,3 8,9
1 Sistemas: S1. Monocultivo de arroz-pousio (testemunha, com preparo de solo); S2. SIPA arroz-gado de corte; S3. SIPA em rotação soja/arroz – gado de corte; S4. SIPA, em rotação pastagem cultivada/soja – gado de corte; S5. Pastagem cultivada e pastagem natural. Sistema 2 a 5 em semeadura direta. Tempo (dias) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 M S rem a n e scen te (% ) 0 20 40 60 80 100 120 S1 - Resteva S2 - Azevém S3 - Azevém
S4 - Azevém + Trevo branco
Figura 1. Matéria seca remanescente de diferentes pastagens hibernais em cultivos de verão em
foram: S1- Arroz; S2- Arroz; S3- Arroz; S4- Soja, em terras baixas. Tempo (dias) 0 50 100 150 200 250 M S rem a n e scen te (% ) 0 20 40 60 80 100 120 Arroz (S1) Arroz (S2) Arroz (S3) Soja C+V (S4) Soja Folha (S4)
Figura 2. Matéria seca remanescente de diferentes cultivos de verão em pastagem hibernal, em
sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA), em terras baixas As pastagens de inverno foram: S1- Resteva do arroz com revolvimento do solo; S2 – Azevém (Az); S3 – Az; S4 –
Az+trevo branco (TB); S5 – Az+TB+cornichão. Os Sitemas S2, S3, S4 e S5 em pastejo.
4. CONCLUSÕES PRELIMINARES
A quantidade de resíduos, seus componentes e concentração de nutrientes, como se esperava, varia com os sistemas e com os cultivos A decomposição dos resíduos do pastejo no inverno é mais rápida do que os resíduos das culturas de verão. Enquanto a decomposição entre os resíduos do pastejo são semelhantes, a decomposição dos resíduos de soja é mais rápida do que os resíduos do arroz, independentemente do sistema de produção. Resta a saber o que vai acontecer com a liberação dos nutrientes.
5. ANÁLISES E DETERMINAÇÕES A SEREM EFETUADAS
Serão ainda realizadas as mesmas análises da parte aérea das culturas hibernais e de solo, a coleta já foi realizada (final do pastejo do ano de 2016, antes da semeadura do arroz) em todos os sistemas de produção. Como parte do fósforo aplicado incluía fosfato natural, esse nutriente será analisado pelo método da Resina de Troca Aniônica, conforme Rheinheimer (2000).
Análises a serem feitas:
Correlação entre os componentes dos tecidos da biomassa e a decomposição (em amostragem temporal).
Analisar os nutrientes (P, K, Ca e Mg) das amostras dos sacos de decomposição para avaliar a cinética de sua liberação no tempo.
Avaliar os estoques dos cátions (K, Ca e Mg) no solo para fazer o balanço dos mesmos no período em análise (2014 a 2016).
6. DESCRIÇÃO DAS DIFICULDADES E MEDIDAS CORRETIVAS.
Todas as atividades foram realizadas de acordo com o cronograma proposto.
RELATÓRIO PRÁTICO: Só para relatórios FINAIS (contendo os principais resultados
escrito em linguagem de extensão, de fácil compreensão por lavradores, de no máximo 1 página)
Como se trata de Relatório Parcial, este Relatório é dispensado.
COMPENSAÇÕES OFERECIDAS À FUNDAÇÃO AGRISUS: Só para relatórios FINAIS
(descrever de forma sucinta como foram asseguradas as compensações prometidas) Como se trata de Relatório Parcial, este ítem é dispensado.
DEMOSTRAÇÃO FINANCEIRA DOS RECURSOS DA FUNDAÇÃO AGRISUS: Só para
relatórios Finais (mencionar outras fontes de financiamento de forma comparativa). Como se trata de bolsa de Iniciação Científica esta demonstração é dispensada
.DATA E NOME DO COORDENADOR
Em 19/10/2016. Thaiane Jeske Ibanor Anghinoni
Observações:
Quando se tratar de RELATÓRIO PARCIAL incluir pequeno resumo do parcial anterior Dispensado, por se tratar do primeiro Relatório Parcial
