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Monitoramento dos atributos químicos do solo de áreas em restauração ecológica

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Monitoramento dos atributos químicos do solo de áreas em restauração ecológica

Monitoring Soil chemical attributes of areas in Restoration Ecology

ZACARIAS, Rebeca Assunção1; NOVAK, Elaine2; CARVALHO, Laércio Alves3; SANTOS, Leonardo Lima4;

1Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Dourados, MS, rebecaazacarias@gmail.com; 2Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Dourados, MS, elainenovak_@hotmail.com.br; 3Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Dourados, MS, laercio@uems.br; 4Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Dourados, MS, leo.limaengambiental@gmail.com

Resumo: A expansão da fronteira agrícola, por meio de desmatamentos e adoção de mecanização intensiva, tem provocado alterações nas propriedades químicas do solo em áreas anteriormente compostas por florestas. O objetivo deste trabalho foi monitorar os atributos químicos do solo de áreas com distintas coberturas vegetais, sendo cinco áreas em restauração ecológica (REC1-5), uma área com vegetação nativa (MATA) e uma com cultivo de cana-de-açúcar (CN), todas localizadas numa região de transição entre os biomas Cerrado e Mata Atlântica. Para avaliação dos atributos químicos do solo, amostras foram coletadas na estação chuvosa no anos de 2013 e 2015 na camada 0,00-0,10 m com quatro repetições aleatórias em cada área. A matéria organica teve um alto teor na MATA podendo ser justificado pelo fato de se ter um maior aporte de resíduos orgânicos e por não possuir interferência antrópica. Todas as áreas apresentaram saturação por bases (V %) acima do ideal, que é 50%, refletindo em um alto potencial do solo para nutrição das plantas. Em todas as áreas os valores de pH apresentam um caráter ácido, característica predominante de solos do Cerrado. As áreas em restauração ecológica estudadas estão próximas as áreas de vegetação nativa no que se refere aos atributos químicos, demonstrando uma gradual recuperação da qualidade do solo.

Palavras-chave: Sistemas de produção, Vegetação Nativa, Qualidade do solo.

Abstract: The expansion of the agricultural frontier through deforestation and adoption of intensive mechanization has caused changes in soil properties in areas previously composed of forests. The objective of this work was to monitor the soil chemical properties of areas with different vegetation cover, five areas in ecological restoration (REC1-5), an area with native vegetation (MATA) and one with native sugarcane cultivation (CN), all located in a transition region between the Cerrado and Atlantic Forest biomes. To evaluate the soil chemical properties, samples were collected in the rainy season in years 2013 and 2015 in layer 0.00 to 0.10 m with four random repetitions in each area. The organic matter had a high content of MATA can be justified by the fact of having a higher amount of organic waste and has no human interference. All areas showed saturation (V %) above the ideal,which is 50%, reflecting a high potential of soil for plant nutrition. In all areas, the pH values have an acid character, predominant characteristic of Cerrado soils. The areas are next studied ecological

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restoration areas of native vegetation with regard to chemical properties, showing a gradual recovery of soil quality.

Keywords: Production systems, Native vegetation, Soil quality.

Introdução

A remoção da cobertura vegetal e a implantação de atividades agropecuárias podem provocar desequilíbrios nos ecossistemas em função dos sistemas de manejo empregados (Freitas et al., 2015), sobretudo na qualidade do solo, levando à diminuição de sua fertilidade e alteração de seus atributos (Rangel e Silva, 2007;

Costa et al., 2008), além de alterações na biodiversidade em diversos biomas e assim, ameaçando as oportunidades e flexibilidades de aumentar os serviços ecossistêmicos.

O Estado de Mato Grosso do Sul apresenta um perfil agropecuário de grande importância socioeconômica, com destaque a produção de grãos, pastagem e a cultura da cana-de-açúcar. Se, de um lado, os sistemas de produção indicam o potencial econômico e social de tais atividades, por outro, há vulnerabilidade a processos de degradação dos ecossistemas naturais, principalmente àqueles inerentes a abertura de novas áreas e ao uso e ocupação do solo de forma inadequada.

Em cumprimento ao Código Florestal brasileiro em sua recente versão (Lei 12.727 de 17 de outubro de 2012) muitas propriedades rurais tiveram que apresentar um plano de recuperação de áreas degradadas em função da ocupação de áreas indevidas, corrigindo a dimensão de formações vegetais. Todavia, a restauração de áreas degradadas envolve uma série de medidas que buscam, inicialmente, minimizar os efeitos da degradação e, posteriormente, implantar metodologias corretivas que visam à rápida recuperação do ecossistema.

Entretanto, antes da adoção das diferentes medidas mitigadoras é de extrema importância a avaliação dos atributos do solo, pois, retratam seu diagnóstico atual que colabora tanto para o entendimento dos fatores de sua degradação, quanto para a definição de métodos adequados às condições específicas do local ou da região (Audeh et al., 2011), tendo como resultado, o melhor planejamento das práticas de restauração. Desta forma, o sucesso dos programas de restauração não pode ser avaliado apenas pela velocidade de formação da cobertura vegetal, mas também através do monitoramento dos diferentes atributos do solo que são empregados como indicadores de qualidade e/ou degradação ambiental.

Dentre os atributos químicos comumente mensurados destacam-se a capacidade de troca de cátions (CTC), disponibilidade de nutrientes, pH, matéria orgânica, carbono (C) orgânico, entre outros (Doran, 1997).

Este artigo, portanto, avalia a qualidade do solo com base nos atributos químicos em diferentes usos. É provável que os impactos do uso intensivo de

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fertilizantes associados à mecanização tenham reflexos sobre a qualidade do solo.

Assim, compreender as alterações decorrentes de manejo empregados em área de cultivo de cana-de-açúcar, áreas em processo de restauração ecológica que no passado foram cultivadas com pastagem e cana-de-açúcar e em área de vegetação nativa auxilia no entendimento dos processos ecológicos que preconizam a ecologia da restauração.

Metodologia

O trabalho foi conduzido no município de Rio Brilhante, Estado de Mato Grosso do Sul (21°48' S/ 44°32' W). O solo é classificado como Latossolo Vermelho Eutrófico típico, de textura argilosa (EMBRAPA, 2013). De acordo com o sistema de classificação köppen (Cwa), o clima é caracterizado como mesotérmico úmido, verões quentes e invernos secos. As áreas de estudo consistem em um remanescente de vegetação nativa, com fisionomia florística de área de transição entre Cerrado e Mata Atlântica (SISLA, 2010), adotada como área testemunha e identificada como MATA, cinco áreas em restauração ecológica (identificadas como REC1 a REC5) e uma área de cultivo de cana-de-açúcar, identificada como (CN).

As áreas em restauração foram estabelecidas originalmente em formação de floresta Estacional semidecidual sendo estas substituídas por pastagem (Brachiaria brizantha) manejadas num período de dez anos e, posteriormente por cana-de- açúcar num período de 2 anos. Após este período, as áreas foram destinadas à recuperação ambiental, sofrendo intervenções como plantio heterogêneo com espécies florestais nativas, tais como Myracrodruon urundeuva, Schinus terebinthifolia, Handroanthus avellanedae, Machaerium stipitatum e Dabergia miscolobium, entre outras, na área identificada como REC2 ou destinadas à regeneração natural nos últimos cinco anos, contados até o momento da coleta nas demais áreas (RECs 1,3,4 e 5). Em todas as áreas não houve intervenção mecânica ou aplicação de fertilizantes.

O plantio da cana-de-açúcar (RB86 – 7515) foi realizado com preparo convencional do solo utilizando duas gradagens (grades aradoras), uma subsolagem até a profundidade de 0,45 m e uma gradagem niveladora. Foi utilizado fertilizante mineral NPK (05-15-10) durante o plantio da cultura, e nos cortes anuais a reposição foi feita utilizando fertilizante mineral NPK (30-05-25) na linha da cultura. Nos tratos culturais da cana soca foram realizadas operações de cultivo entre linhas da cultura, visando minimizar os efeitos da compactação do solo causada pelo intensivo trafego de máquinas na colheita.

Para avaliação dos atributos químicos do solo, amostras foram coletadas na camada 0,00-0,10 m, com quatro repetições aleatórias por área, com auxílio de um trado, armazenadas em sacos plásticos identificados e encaminhadas ao laboratório.

Para o monitoramento da qualidade química do solo, estão sendo utilizados dados obtidos de amostragens realizadas em 2013 e 2015.

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As análises químicas seguiram os métodos descritos pela EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) (1997). Com base nos resultados da análise, foram estimados os valores para Cálcio (Ca2+), Magnésio (Mg2+), Potássio (K+), acidez potencial (H+Al), soma de bases (SB), saturação por base (V%), Capacidade de troca catiônica a pH 7,0 (CTC), Carbono (C), Matéria orgânica (MO), Saturação de bases (V%), Fósforo (P) e pH.

Os resultados dos atributos do solo avaliados foram submetidos à análise de variância (ANOVA), aplicando-se fatorial, sendo as médias comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de significância. Além disso, os resultados foram submetidos à análise multivariada, dentre as quais, a análise de componentes principais (PCA).

Resultados e discussões

Os resultados dos atributos químicos analisados através da análise fatorial estão apresentados na tabela 1, na camada de 0,00-0,10 m.

Tabela 1. Análise dos atributos químicos do solo, pH, matéria orgânica (MO), fósforo (P), teor cátions trocáveis (Ca2+,Mg2+ e K+), acidez potencial (H+Al), capacidade de troca catiônica (CTC), soma de bases (SB) e saturação por bases (V%) para as camadas 0,00-0,10 m nas áreas em restauração ecológica, vegetação nativa e cultivo de cana-de-açúcar, nos anos de 2013 e 2015.

Continuação tabela 1.

ÁREA pH MO P Ca2+ Mg2+

CaCl2 g dm-3 mg dm-3 cmolc dm-3

2013 2015 2013 2015 2013 2015 2013 2015 2013 2015

CN 5,0c 5,5a 35,3cB 42,95cA 1,97abcA 0,93bcB 6,62dA 7,25aA 1,87cA 2,18bA MATA 6,0a 5,8a 50,57abB 62,76aA 1,24bcA 1,85abA 13,80abA 9,35aB 3,72abA 3,20aB REC1 5,5ab 5,4a 48,95abA 48,13bcA 2,28abA 0,98bcB 14,99aA 8,10aB 3,77abA 2,88abB REC2 5,6ab 5,7a 44,71bcB 55,23abA 2,34aA 2,63aA 11,32cA 9,00aB 2,99bA 3,20aA REC3 5,5ab 5,3a 56,49aA 55,42abA 1,60abcA 0,75cB 11,26cA 8,32aB 3,88aA 2,88abB REC4 5,4bc 5,7a 43,47bcB 53,75abcA 0,99cA 0,88bcA 9,23cA 8,85aA 3,61abA 2,95abB REC5 5,9ab 5,9a 50,26abA 48,92bcA 1,35abcA 1,10bcA 11,46bcA 7,88aB 3,82aA 2,85abB

Fárea 5,78** 10,71** 8,76** 16,20** 15,72**

Fano 0,18 ns 15,91** 8,92** 91,20** 28,04**

FáreaXFano 1,62 ns 3,010** 4,46** 10,15** 4,72**

CV(%) 5 10,07 31,91 11,36 11,39

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Fárea (Áreas de estudo), Fano (Época de amostragem – 2013 e 2015), Fárea x ano (Interação das áreas de estudo com as épocas de amostragem). ** significativo ao nível de 5% de probabilidade (p<0,05, ns=

não significativo. Médias seguidas com a mesma letra não diferem significativamente pelo teste de Tukey; As letras minúsculas compara médias nas colunas e letras maiúsculas nas linhas.

Rec1 (área restauração ecológica 1), Rec2 (área em restauração ecológica 2), Rec3 (área em restauração ecológica 3), Rec4 (área em restauração ecológica 4), Rec5 (área em restauração ecológica 5), CN (Cana-de-açúcar), MATA (vegetação nativa).

De acordo com os dados apresentados na tabela 1, verificou-se que os atributos químicos MO, Ca, Mg, CTC e SB tiveram efeitos significativos para a interação dos fatores (ano e área). Contudo, pH, H+Al, K e V% foram significativos apenas para o fator área.

Em relação aos valores de pH, embora não tenha ocorrido interação significativa entre os fatores, no primeiro ano o maior teor foi observado na MATA se aproximando as áreas em restauração ecológica RECs 1,2,3 e 5 e o menor em CN e REC 4 , no entanto no segundo ano a REC 4 se aproximou estatisticamente da MATA.

Segundo Silveira et al., (200) as áreas que apresentaram carater ácido podem ser justificadas pela característica de solos do Cerrado serem naturalmente ácidos devido a constituição do material de origem e elevado processo de

ÁREA K+ H+Al CTC SB V

cmolc dm-3 %

2013 2015 2013 2015 2013 2015 2013 2015 2013 2015

CN 0,26ab 0,39a 5,42a 4,27a 14,16eA 14,08cA 8,75dA 9,81bA 61,86bB 69,62aA MATA 0,74a 0,40a 3,27b 3,98a 21,52bA 16,93aB 18,25abA 12,95aB 84,81aA 76,14aB REC1 0,20b 0,27a 4,69ab 4,52a 23,64aA 15,76abcB 18,98aA 11,24abB 79,98aA 71,42aB REC2 0,28ab 0,42a 4,55ab 3,73a 19,14cdA 16,35abB 14,84cA 12,62abB 76,30aA 77,13aA REC3 0,61ab 0,54a 4,77ab 5,11a 20,52bcA 16,85aB 15,75bcA 11,74abB 76,39aA 69,53aA REC4 0,30ab 0,38a 4,61ab 3,88a 17,75dA 16,06abcB 13,14cA 12,18abA 73,99aA 75,82aA REC5 0,28ab 0,35a 3,56b 3,36a 19,12cdA 12,44bcB 15,56bcA 11,08abB 81,36aA 76,63aA

Fárea 3,90** 3,60** 32,69** 17,08** 6,43**

Fano 0,05ns 1,62ns 210,15** 80,25** 3,34ns

FáreaXFano 1,58ns 1,19ns 14,12** 8,57** 2,70*

CV(%) 49,15 20,04 5,32 10,57 7,16

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intemperismo.

A acidificação do solo em ambientes isentos de perturbações antrópicas pode ser relacionada com a lixiviação de bases, com a absorção desses elementos pelos vegetais, com a liberação de ácidos orgânicos durante a decomposição da serrapilheira, e até mesmo com a fixação biológica do nitrogênio, que contribuem para o abaixamento do pH em solos florestais (Moreira e Siqueira, 2002, Mafra et al.

2008). Além disso, altos valores de pH nas áreas em restauração ecológica e vegetação nativa podem estar relacionados a maior adição de resíduos vegetais e processos de transformação da MO pela atividade microbiana mais intensa, que podem proporcionar maior acúmulo de carbono no solo na superfície (Effgen et al., 2012).

Os maiores teores de matéria orgânica foram observados em REC3 e MATA e o menor em CN. O alto teor encontrado na MATA pode ser justificado pelo fato de se ter um maior aporte de resíduos orgânicos (Morais et al.,2012), e por não possuir interferência antrópica, sem o uso de implementos agrícolas e de tratos culturais, não degradando assim a estabilidade dos agregados do solo (Freitas et al.,2014).

Nas áreas em restauração ecológica, o predomínio de espécies pioneiras com ciclo de vida relativamente curto podem contribuir com a adição continua de resíduos orgânicos no solo. Além disso, os teores de MO encontrados na REC3 podem estar relacionados à deposição de resíduos vegetais de origem alóctones, favorecida pela posição geográfica, que tende a apresentar ecótone considerável.

O revolvimento dos solos sob cultivo de cana-de-açúcar favorece a aeração e consequentemente a mineralização de MO, o que explica os resultados os menores teores observados nessa área. Esses resultados estão de acordo com Portugal et al.

(2010) e Freitas et al. (2011), segundo os quais há um declínio no estoque de MO após a conversão de florestas nativas em sistemas agrícolas. Segundo Freitas et al., (2014) o baixo valor da MO em CN pode ser atribuída ao fato de que este cultivo promove degradação da MO em função do preparo intensivo do solo e de uso de fertilizantes.

A matéria orgânica auxilia no incremento da capacidade de troca catiônica e soma de bases, evitando sua lixiviação e liberando CO2 no solo (Pereira et al., 2000).

Houve interação significativa entre os fatores para os teores de P disponível no solo. Em 2013, os menores teores foram observados em REC4 e MATA, as quais apresentaram diferenças significativas em relação as demais áreas avaliadas. Em 2015, o maior teor foi encontrado em REC2 e menor em REC3. Os resultados da interação entre os fatores indicaram que houve, em geral, uma redução dos teores de fósforo entre as áreas avaliadas de um ano para o outro. Isso pode estar relacionado à absorção deste nutriente pelas plantas uma vez que a área encontra- se em recuperação da cobertura vegetal. O fósforo é considerado um elemento essencial para as plantas e se encontra em baixa quantidade nos solos brasileiros (BASTOS et al., 2008).

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Em relação ao cálcio, foi obserevado interação significativa entre os fatores.

Em 2013, os maiores teores foram encontrados em REC1 e MATA e os menores em REC4 e CN, as demais áreas apresentaram valores intermediários. Em 2015, não houve diferença significativa entre as áreas. A interação dos fatores indicou que MATA, RECs 1,2,3 e 5 apresentaram redução nos teores de Ca++ de 2013 a 2015, o que pode estar relacionado com um avanço na recuperação dessas áreas, já que na vegetação nativa os teores de nutrientes são menores porque grande parte está alocada na vegetação, além da pobreza química do Latossolo e do alto grau de intemperismo, como também observado para o ambiente de Mar de Morros por PORTUGAL et al. (2008) e PORTUGAL et al. (2010).

Em todas as áreas observou-se que os teores de Ca++ foram sempre maiores que os de Mg, resultado também observado por Santos (2015). Segundo Quaggio (2000) isto é esperado pela série de retenção de cátions que determina que o Ca++ é mais fortemente retido na matriz coloidal do solo do que o Mg. Maiores teores de Mg foram observados nas áreas MATA e REC3 e um menor teor na CN. Assim como os outros nutrientes, a disponibilidade de Mg reduziu-se ao longo dos anos, podendo ser justificado da mesma forma que os demais nutrientes, indicando a recuperação das áreas.

Os maiores teores de potassio foram encontrados na área de vegetação nativa MATA e REC 3 e os menores teores na CN e REC 1.

Em solos de regiões de clima tropical a MOS, mesmo que em pequenas quantidades, contribui com mais de 50% da CTC devido à reduzida atividade das argilas (Prezotti, 2007). Os resuldados indicaram que, em 2015, todas as áreas apresentaram reduções nos níveis de CTC do solo.

Os resultados obtidos em relação à CTC do solo corroboram com Casagrande e Dias (1999), que estudaram a influência do cultivo de cana-de-açúcar sobre as propriedades químicas do solo, que enfetizaram a importancia da matéria orgânica do solo para a CTC.

A soma de bases (SB) apresentou interação significativa entre os fatores. O maior teor foi observado em REC1 no ano de 2013. Em 2015, o maior valor foi encontrado na MATA e na REC2, menor em CN e REC5 e as demais áreas apresentaram valores intermediários. Ao comparar as épocas de amostragem, apenas REC4 e CN não apresentaram reduções significativas em seus teores.

A saturação por bases (V%) apresentou interação significativa entre os fatores, contudo foi verificada diferença entre as áreas apenas no primeiro ano de amostragem, em que a área de cultivo de cana-de-açúcar apresentou teor significativamente menor, isso porque a cultura extrai os nutrientes do solo para o seu desenvolvimento de forma rápida, principalmente os cátions básicos. A interação dos fatores indicou que houve uma redução dos teores em REC2 e REC3 entre 2013 e 2015, contudo, estes valores encontram-se na faixa considerada ideal para a cultura, com valores acima de 50%, o que satisfaz as exigências das plantas (Sá, 1997, apud Oliveira et al., 2004).

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Na análise de componentes principais (PCA) (figura 1), a soma da variabilidade retida nos componentes explicou 74,71% da variabilidade original dos dados referentes aos efeitos das diferentes áreas sobre as variáveis químicas na camada superficial, em que PC1 e PC2 reteve, 53,83 e 20,88%, respectivamente, das informações originais dos dados. Na camada subsuperficial, a soma dos CPs explicou 72,14% da variabilidade, em que CP1 explicou 49,20 e CP2 22,94%, dessa variação (dados não mostrados).

O comprimento do autovetor é proporcional a sua importância e os ângulos entre elas refletem as correlações entre as variáveis. O ângulo entre determinado autovetor e cada eixo de ordenação representa um grau de correlação com o eixo, ou seja, quanto menor o ângulo entre dois vetores ou vetor e eixo, maior a correlação entre eles (MELÉM JÚNIOR et al., 2008; PEREIRA et al., 2010).

Figura 1. Biplot da Análise de Componentes Principais (PCA) das médias dos atributos químicos do solo: Nos anos de 2013 (1) e 2015 (2), na camada de 0,00 - 0,10m, em áreas em restauração ecológica (REC 1 a REC5), vegetação nativa (MATA) e cultivo de cana-de-açúcar (CN).

Foi possível verificar que houve uma separação entre os anos de amostragem, no primeiro ano as áreas em restauração ecológica associaram positivamente aos conteúdos de Ca, Mg e complexo sortivo (CTC e SB) e a área de cultivo de cana-de-açúcar respondeu a acidez potencial (H+Al). No segundo ano as áreas em restauração ecológica (REC1, REC2, REC3, REC4, REC5) e a área de cana-de-açucar (CN) não foram influenciadas pelos atributos quimicos.

A área de vegetação nativa nos dois anos analisados foi influenciada ao teor de matéria orgânica (MO), pH, fósforo (P), e saturação por bases (V%),

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representando, de modo geral, boa fertilidade do solo.

Estes resultados demonstram a dinâmica natural do solo, na qual o conteúdo dos cátions nutrientes e a reatividade do complexo sortivo estão relacionados com o conteúdo de matéria orgânica. Esta relação é ainda mais dependente da matéria orgânica em solos com baixos teores de argila e com cobertura florestal, onde a deposição de serapilheira é fundamental para a ciclagem biogeoquímica (Rovedder et al., 2014).

No ambiente com mata nativa, é possível verificar grande influência de MO e CTC, indicando que a remoção da vegetação nativa e a utilização agrícola reduziram os teores de carbono orgânico no solo, como reportado por Freitas et al. (2015).

Conclusões

1. Embora o tempo de restauração tenha sido relativamente curto, o desenvolvimento da cobertura vegetal foi fator crucial para promover a melhoria da qualidade química do solo da maioria das áreas em restauração ecológica estudadas;

2. Dentre as áreas em restauração ecológica, REC1 apresentou menor relação com os atributos químicos do solo e maior similaridade com a área de cultivo de cana-de-açúcar. Em contrapartida, REC3 apresentou a melhor qualidade química do solo e maior similaridade com área de vegetação nativa.

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Referências

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