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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
CAMPUS PROFESSORA CINOBELINA ELVAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
MESTRADO EM SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS
DINÂMICA DO CARBONO E DO NITROGÊNIO EM UM LATOSSOLO
AMARELO SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO
CERRADO DO PIAUÍ
LILIANE PEREIRA CAMPOS
BOM JESUS - PI
2010
LILIANE PEREIRA CAMPOS
DINÂMICA DO CARBONO E DO NITROGÊNIO EM UM LATOSSOLO
AMARELO SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO
CERRADO DO PIAUÍ
Dissertação apresentada à Universidade
Federal do Piauí, Campus Professora
Cinobelina Elvas, para obtenção do título de
“Mestre” em Agronomia, na área de
concentração em Solos e Nutrição de Plantas.
Orientador: Prof. Dr. Luiz Fernando Carvalho Leite
BOM JESUS - PI
2010
FICHA CATALOGRÁFICA
Serviço de Processamento Técnico da Universidade Federal do Piauí
Biblioteca Setorial Campus Professora Cinobelina Elvas
C198d Campos, Liliane Pereira
Dinâmica do Carbono e do Nitrogênio em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí [manuscrito] / Liliane Pereira Campos. – 2010.
98 f .: il.
Impresso por computador (printout).
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Piauí,
Campus Professora Cinobelina Elvas, Programa de Pós-
Graduação em Solos e Nutrição de Plantas, 2010.
“Orientador: Prof. Dr. Luiz Fernando Carvalho Leite”.
1. Indicadores químicos. 2. Substâncias húmicas. 3. Lavoura-
pecuária – Integração – Cerrado do Piauí. I. Título.
CDD 631.4
LILIANE PEREIRA CAMPOS
DINÂMICA DO CARBONO E DO NITROGÊNIO EM UM LATOSSOLO
AMARELO SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO
CERRADO DO PIAUÍ
Dissertação apresentada à Universidade
Federal do Piauí, Campus Professora
Cinobelina Elvas, para obtenção do título de
“Mestre” em Agronomia, na área de
concentração em Solos e Nutrição de Plantas.
APROVADA em 10 de dezembro de 2010
Profº. Dr. Júlio César Azevedo Nóbrega (CPCE/UFPI)
Pesq. Dra. Giovana Alcântara Maciel (EMBRAPA CERRADOS)
Profº. Dr. Luiz Fernando Carvalho Leite (EMBRAPA MEIO-NORTE)
(Orientador)
BOM JESUS - PI
2010
BIOGRAFIA
Liliane Pereira Campos, nascida em 17 de outubro de 1979 na cidade de Corrente,
PI, filha de Expedito Siqueira Campos (in memorian) e Jisélia Pereira Campos, tendo
como irmãos Cristiane, Paulo e Josafá e como sobrinho Lucas é Engenheira Agrônoma
formada pela Universidade Estadual do Piauí (UESPI) em 2002. Durante a graduação
prestou serviços ao Banco do Nordeste do Brasil e por desempenho foi agraciada como
bolsista de nível superior pelo SEBRAE. Em 2003 atuou como professora do Ensino
Médio no Colégio Municipal Joaquim Alexandre (JASF) em Formosa do Rio Preto-BA.
Em 2004 prestou serviço à Empresa Agropecuária de Planejamento Rural (AGROPLAN).
No ano de 2005 prestou serviços a Secretaria de Educação e Cultura do Estado do
Tocantins (SEDUC/TO) e iniciou a especialização em Solos e Nutrição de Plantas no
Agronegócio pela Universidade Federal de Lavras (UFLA), concluída em 2006. Em 2008
tornou-se professora de ensino superior da UESPI e da SEDUC/PI. Em 2009 ingressou no
Programa de Pós-Graduação de Mestrado em Agronomia com concentração em Solos e
Nutrição de Plantas da Universidade Federal do Piauí (UFPI), tornando-se estagiária de
Pós-Graduação em Solos da EMBRAPA Meio-Norte em 2010.
O mais importante da vida não é a situação em que estamos,
mas a direção para a qual nos movemos.
(Oliver W. Holmes)
DEDICO
Em especial aos meus eternos amigos e
incentivadores, Maninho e Giza, que
orgulhosamente chamo de Pai e Mãe.
AGRADECIMENTOS
A Deus energia que me equilibra e fortalece.
A minha amada família por tudo que sou e posso ser.
A Universidade Federal do Piauí, a todo colegiado de professores e funcionários
do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Solos e Nutrição de Plantas, ao
Programa de Bolsa REUNI, a CAPES e a EMBRAPA Meio-Norte por oportunizar o
aprimoramento do meu conhecimento e formação.
Ao Dr. Luiz Fernando Carvalho Leite por sua orientação e sua contribuição para
o meu crescimento pessoal, profissional e intelectual.
A Dra. Giovana Alcântara Maciel, pela excelente parceria como co-orientadora.
Ao querido e inesquecível Prof. Dr. Júlio César Azevedo Nóbrega, ao qual
agradeço de coração por transformar as minhas dúvidas em certezas e por sua
colaboração permanente na conclusão deste trabalho, sem medir esforços, estando ao
meu lado em todos os momentos como Mestre e amigo, transmitindo conhecimento e
segurança.
Ao Zaire Adão Maggione e sua família pela cessão da área experimental e apoio
humano e material para a condução do ensaio de campo.
Aos colaboradores na execução do trabalho de campo Baginha, Domingos e ao
motorista Chirica pela disponibilidade em me auxiliar.
A Dra. Rossanna Pragana pela amizade e por gentilmente disponibilizar os dados
para compor o experimento.
A toda família EMBRAPA Meio-Norte e em especial ao laboratorista José
Afonso de Lima Abreu e as bolsistas Elisvânia Lima Brasil e Claudyanne do
Nascimento Costa pela amizade, companheirismo e auxílio no laboratório.
Aos Drs. Valdenir Queiroz e Ernandes pela boa vontade em dividir os seus
conhecimentos estatísticos.
A dona Betinha e sua querida família por me acolher em Bom Jesus.
A dona Cleta Coelho e sua extraordinária família, responsáveis por minha
estadia em Teresina.
Aos amigos que conquistei em Bom Jesus: Elza, Leonan e sua família, Daiane,
Marcimar, Borges, Gustavo, Juvenal, Valdinéia e família, Ailson “amor meu” ... e os
que conquistei em Teresina: Ana Lúcia, Patrícia, Leidinha, Bruna, Lília Melo, Sandra
Galvão, Diego, Sérgio, Victor, Walléria, Janyelle, Duarte, Antônio Carlos, Everardo e
João Leonardo, meu carinho, minha gratidão.
A todos os colegas do Mestrado (Alessandro, Alisson, Antonieta, Cardoso, Doze,
Elza, José Luis, Larissa, Marcelo, Nerison, Waldenor Júnior) e em especial Janaira,
Nonatinho e Tetuca por acompanhar diretamente o meu dia a dia e me apoiarem
incondicionalmente nesta caminhada.
SUMÁRIO
Página
Resumo Geral.............................................................................................................. i
General Abstract.......................................................................................................... ii
Lista de tabelas............................................................................................................ iii
Lista de figuras............................................................................................................ iv
Lista de abreviaturas e siglas....................................................................................... v
CAPÍTULO I: ............................................................................................................. 1
1. INTRODUÇÃO GERAL........................................................................................ 1
2. REFERENCIAL TEÓRICO.................................................................................... 3
2.1 Importância da matéria orgânica para qualidade do solo...................................... 3
2.2 Matéria orgânica em sistema de preparo convencional e direto............................ 6
2.3 Plantio direto associado ao sistema de integração lavoura-pecuária................. 9
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 13
CAPÍTULO 2: ATRIBUTOS QUÍMICOS EM UM LATOSSOLO AMARELO
SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO
CERRADO DO PIAUÍ................................................................................................
19
Resumo........................................................................................................................ 19
Abstract........................................................................................................................ 20
1 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 21
2. MATERIAL E MÉTODOS..................................................................................... 22
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................ 27
4. CONCLUSÕES....................................................................................................... 35
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 36
CAPÍTULO 3: FRAÇÕES E SEQUESTRO DE CARBONO EM UM
LATOSSOLO AMARELO SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO
LAVOURA-PECUÁRIA NO CERRADO DO PIAUÍ...............................................
39
Resumo........................................................................................................................ 39
Abstract........................................................................................................................ 40
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 41
2. MATERIAL E MÉTODOS..................................................................................... 43
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................ 50
4. CONCLUSÕES....................................................................................................... 64
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 64
CAPÍTULO 4: CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................. 69
ANEXOS..................................................................................................................... 71
RESUMO GERAL
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Dinâmica do carbono e do nitrogênio em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí. 2010. 98p. Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas) –
Universidade Federal do Piauí, PI1.
A interação entre a matéria orgânica do solo (MOS) e os diferentes sistemas de
manejo adotados no Cerrado brasileiro tem sido objeto de estudo por toda a comunidade
científica na busca de identificar o manejo adequado do solo a partir do monitoramento
das frações lábeis e estáveis da MOS e sua contribuição para a qualidade do solo (QS) e
o seqüestro de CO2 calcados na manutenção da MOS. Considerando-se o sistema
integração lavoura-pecuária (SILP) como sendo o mais recomendado tanto na
manutenção da MOS quanto na QS, dois estudos sobre este sistema foram conduzidos
objetivando: i) avaliar os atributos químicos em um Latossolo Amarelo sob plantio
direto (PD) e integração lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí e; ii) avaliar as frações e
o seqüestro de carbono em um Latossolo Amarelo sob PD e integração lavoura-pecuária
no Cerrado do Piauí. Foram avaliados quatro diferentes sistemas de manejo do solo,
além de uma área de Cerrado nativo usada como referência: Cerrado nativo sem uso
agrícola (CN); plantio convencional, com três anos (PC3); plantio direto, com três e
cinco anos (PD3 e PD5, respectivamente) e sistema integração lavoura-pecuária, com
dois anos (SILP). As amostras do solo foram coletadas em dois períodos (chuvoso e
seco) e quatro profundidades (0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m),
para determinação dos atributos químicos e das frações da MOS. Para os atributos
químicos e as frações da MOS o CN apresentou maior teor de carbono orgânico total
(COT) na superfície do solo, com melhor distribuição no perfil do solo observada nos
sistemas PD5 e SILP. O SILP apresentou os melhores resultados até a camada de 0,20
m entre os períodos chuvoso e seco para os atributos; Ca2+
, K+, soma de bases (S),
exceto Mg2+
, com resultados satisfatórios na distribuição e disponibilidade do P, na
melhor redução dos componentes da acidez do solo, no aumento da capacidade de troca
de cátions (CTC) e na saturação de bases (V). Para as frações da MOS, o PD5 seguido
do SILP obteve valores superiores com estabilidade no perfil do solo para nitrogênio
total, estoque de COT, estoque de nitrogênio total, Carbono Lábil, além das substâncias
húmicas e taxas de seqüestro de C-CO2, sendo percebido para o SILP maior capacidade
de estocar C no solo no período crítico.
Palavras-Chave: indicadores químicos, substâncias húmicas; C sazonal; sequestro de
CO2.
________________________
1Orientador: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-orientadora: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília.
GENERAL ABSTRACT
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Dynamics of carbon and nitrogen of Yellow Oxisol
under no-tillage and integration crop-livestock in the Cerrado of Piauí state. 2010.
98p. Dissertation (Masters in Soil and Plant Nutrition) – Federal University of Piauí. PI
2.
The interaction between soil organic matter (SOM) and the different
management systems adopted in the brazilian Cerrado has been studied by the entire
scientific community in order to identify the appropriate management of soil from the
monitoring of labile and stable SOM and its contribution to soil quality (SQ) and
sequestration of CO2 in the maintenance of footwear SOM. Considering the integration
crop-livestock system (ICLS) as the most recommended in the maintenance of both
SOM and in the SQ, two studies were conducted on this system aiming to: i) evaluate
the chemical properties of Yellow Oxisol under no-tillage (NT) and integration crop-
livestock in the Cerrado of Piauí state and; ii) evaluate carbon sequestration and
fractions of Yellow Oxisol under NT and integration crop-livestock in the Cerrado of
Piauí state. We evaluated four different systems of soil management, and an space used
as a reference native Cerrado: native Cerrado without agricultural use (NC);
conventional tillage, with three years (CT3); no-tillage with three and five years (NT3
and NT5, respectively) and integration crop-livestock system, with two years (ICLS).
Soil samples were collected in two seasons (wet and dry) and four depths (0,00-0,05 m,
0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m and 0,20-0,40 m), for determination of chemical properties
and SOM fractions. For the chemical and the SOM fractions the NC showed higher
contents of total organic carbon (TOC) in surface soil, with better distribution in the soil
profile observed in the systems and NT5, ICLS. The ICLS showed the best results to the
layer of 0,20 m between periods rainy and dry for all attributes; Ca2+
, K+, sun of basis
(S), except Mg2+
, with results satisfactory in the distribution and availability of P, the
best reduction of the components of soil acidity, increasing the CTC and the basis
saturation (V). For the fractions of SOM followed by the NT5 and ICLS higher values
obtained with stability in the soil profile to total nitrogen, TOC, total nitrogen stock,
labile carbon, in addition to humic substances and sequestration rates C-CO2, being
perceived to ICLS greater capacity to store soil C in the critical period.
Key words: chemical indicators, humic substances; C seasonal; CO2 sequestration.
________________________
2Adviser: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-adviser: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília.
1
LISTA DE TABELAS
Capítulo 1
Tabela 1. Principais processos que envolvem a matéria orgânica do solo (MOS) e seus
efeitos no solo.................................................................................................................. 4
Tabela 2. Síntese dos ganhos do sistema plantio direto (PD) em comparação aos
sistemas convencionais................................................................................................... 7
Tabela 3. Principais alternativas entre os sistemas e o método adotado para integração
lavoura-pecuária............................................................................................................. 11
Capítulo 2
Tabela 1. Histórico de uso e manejo da área de estudo em um Latossolo-Amarelo da
região do Cerrado no sudoeste piauiense....................................................................... 25
Tabela 2. Teores de carbono orgânico total (COT) e fósforo (P) em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária em dois períodos de coleta
(chuvoso e seco) e quatro profundidades ..................................................................... 28
Tabela 3. Teores de cálcio (Ca2+
), magnésio (Mg2+
), potássio (K+) e soma de bases (S)
em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois
períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro profundidades........................................ 30
Tabela 4. Valores de pH em água (1:2,5), alumínio (Al3+
), hidrogênio+Alumínio (H+Al)
e porcentagem de saturação por alumínio (m) em um Latossolo Amarelo sob plantio
direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro
profundidades ................................................................................................................ 32
2
Tabela 5. Valores da capacidade de troca catiônica efetiva (t), potencial (T) e
porcentagem de saturação por bases (V) em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e
integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro
profundidades ............................................................................................................... 35
Capítulo 3
Tabela 1. Histórico de uso e manejo da área de estudo em um Latossolo-Amarelo da
região do Cerrado no sudoeste piauiense...................................................................... 46
Tabela 2. Teores de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e relação
carbono/nitrogênio (C/N) em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração
lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro
profundidades............................................................................................................... 51
Tabela 3. Valores de estoque de carbono (Est. COT), estoque de nitrogênio (Est. NT) e
taxas de emissão e de seqüestro de carbono (C-CO2) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e
quatro profundidades.................................................................................................... 54
Tabela 4. Teores de C lábil (CL) e não lábil (CNL), carbono orgânico total (COT),
índice de compartimento de carbono (ICC), labilidade de carbono (L), índice de
labilidade (IL) e índice de manejo de carbono (IMC) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do Sudoeste Piauiense (Período
Chuvoso)....................................................................................................................... 57
Tabela 5. Teores de C lábil (CL) e não lábil (CNL), Carbono orgânico total (COT),
índice de compartimento de carbono (ICC), labilidade de carbono (L), índice de
labilidade (IL) e índice de manejo de carbono (IMC) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do Sudoeste Piauiense (Período
seco).............................................................................................................................. 59
3
Tabela 6. Teores das frações ácidos fúlvicos (FAF), frações ácidos húmicos (FAH),
frações huminas (FHUM), relação entre ácidos húmicos e fúlvicos (FAH/FAF) e relação
entre o extrato alcalino (EA) e humina (EA/FHUM) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e
quatro profundidades.................................................................................................... 60
Tabela 7. Teores de carbono orgânico total (COT), carbono humificado (CH), índice de
humificação (IH) em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-
pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro
profundidades............................................................................................................... 63
4
LISTA DE FIGURAS
Capítulo 2
Figura 1. Localização geral (a) e local da área experimental (b).................................. 22
Figura 2. Mapa de reconhecimento de solos do município de Bom Jesus-PI................ 23
Figura 3. Aspecto geral dos diferentes sistemas de manejo adotados no Cerrado do Piauí.
Imagens A, B, C, D, E e F, ilustram o período Chuvoso; Imagens F, G, H, I e J, ilustram
o período Seco................................................................................................................. 24
Figura 4 e 5. Dados climáticos do município de Bom Jesus-PI no ano 2009................ 26
Capítulo 3
Figura 1. Localização geral (a) e local da área experimental (b).................................. 43
Figura 2. Mapa de reconhecimento de solos do município de Bom Jesus-PI................. 44
Figura 3. Aspecto geral dos diferentes sistemas de manejo adotados no Cerrado do Piauí.
Imagens A, B, C, D, E e F, ilustram o período Chuvoso; Imagens F, G, H, I e J, ilustram
o período Seco................................................................................................................. 45
Figura 4 e 5. Dados climáticos do município de Bom Jesus-PI no ano 2009................. 47
Figura 6. Amostra indeformada da coleta da densidade do solo (Ds) em Latossolo
Amarelo sob Cerrado no Piauí........................................................................................ 48
Figuras 7 e 8. Estoques de C em diferentes sistemas de manejo para os períodos
chuvoso e seco nas profundidades de 0,00-0,20 m e 0,20-0,40 m em Latossolo Amarelo
no Cerrado do Piauí....................................................................................................... 55
5
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
Al3+
- Alumínio
ASSISTAT – programa de assistência estatística
C – Carbono
Ca2+
- Cálcio
C-CO2 – taxa de dióxido de carbono
CL – carbono lábil
cm – centímetro
cmolc - concentração molar
CN – Cerrado nativo
CNL – carbono não lábil
CO2 – dióxido de carbono
COT – carbono orgânico total
CTC – capacidade de troca catiônica
dm-3
- decímetro cúbico
Ds – densidade do solo
e – espessura da camada do solo
EA – extrato alcalino
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Est C – estoque de carbono
Est N – estoque de nitrogênio
FAF – fração ácido fúlvico
FAH – fração ácido húmico
FHUM – fração humina
FUNDACEP – Fundação Centro de Experimentação e Pesquisa Fecotrigo
g – grama
H+Al – acidez potencial
H2SO4 – ácido sulfúrico
ha – hectare
IH – índice de humificação
IL – índice de labilidade
ILP – integração lavoura-pecuária
IMC – índice de manejo de carbono
INMET – Instituto Nacional de Meteorologia
K+ - Potássio
KCl – cloreto de potássio
Kg – quilograma
KMnO4 – permaganato de potássio
m – saturação por Al3+
MAP – monoamônio fosfato
MAPA – Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento
Mg – meca grama
mg – miligrama
Mg2+
- Magnésio
ml - mililitro
mm – milímetro
MOP – matéria orgânica particulada
MOS – matéria orgânica do solo
6
N – Nitrogênio
NaOH – hidróxido de sódio
NT – nitrogênio total
P – Fósforo
PC3 – plantio convencional com três anos
PD – plantio direto
PD3 – plantio direto com três anos
PD5 – plantio direto com cinco anos
Pg – pentagrama
pH – potencial hidrogeniônico
QS – qualidade do solo
S – soma de bases
SH – substâncias húmicas
SILP – sistema integração lavoura-pecuária
SUDENE – Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste
T – capacidade do solo em reter cátions a pH 7,0
t – capacidade do solo em reter cátions a pH natural
TFSA – terra fina seca ao ar
USDA – United States Department of Agriculture
V – percentagem de saturação de bases
µm – micrômetro
% - por cento
1
CAPÍTULO 1
1. INTRODUÇÃO GERAL
O impacto das ações do homem no meio ambiente, provocado pelo uso
inadequado do solo, tem se constituído em fator de degradação de grandes áreas no
nosso planeta, promovendo sérios danos nas propriedades físicas, químicas e biológicas
do solo, com a interferência direta na produção de alimentos. Nas últimas três décadas,
tem sido observado grande aumento das atividades agrícolas em áreas do Cerrado, com
intensa substituição da vegetação nativa por áreas cultivadas, especialmente para
produção de alimentos, fibra e energia (Ferreira et al., 2007).
O Piauí é o 11º Estado mais importante na produção de grãos do Brasil e o
terceiro do Nordeste na região do Cerrado, ocupando uma área de quase 12 milhões de
hectares, o que corresponde a 46% da área do Estado, 5,9% do Cerrado brasileiro e
36,9% do Cerrado nordestino. Estima-se que 10% desse bioma estejam sendo ocupados
e utilizados com projetos agropecuários, principalmente com monocultivo de soja
(Aguiar & Monteiro, 2005). A diferença das condições edafoclimáticas do Cerrado
piauiense para o de Mato Grosso ou de Goiás, é que no Estado nordestino há uma
insolação maior, o que gera uma soja com cerca de 15% mais de óleo, sendo o Cerrado
local considerado um dos melhores para grãos (Mittmann, 2004 citado por Campos,
2006).
No entanto, a exploração agrícola do Cerrado piauiense vem sendo alicerçados
pelo cultivo de sistemas de produção caracterizados pelo uso intensivo do solo com
aplicação constante de corretivos, fertilizantes, defensivos agrícolas e revolvimento
freqüente, através de práticas de aração e gradagem (Aguiar & Monteiro, 2005). Com
isso, as perdas de solo e água por erosão e a degradação da qualidade do solo (QS) são
motivos de preocupação, porque coloca em risco a sustentabilidade da exploração
agrícola na região.
Nesse sentido, a adoção de sistemas de manejo do solo considerados
conservacionistas, como o cultivo mínimo e o plantio direto (PD), tem sido uma
alternativa viável para assegurar a sustentabilidade do uso agrícola, principalmente em
Latossolos, considerados ácidos e com baixa fertilidade natural. Porém, em decorrência
dos vários benefícios que este sistema traz para a QS, destaca-se a manutenção da
2
matéria orgânica do solo (MOS) como sendo o requisito primordial para consolidação
destes sistemas.
A MOS representa o principal compartimento de carbono (C) na biosfera e a sua
manutenção tem sido um desafio para toda a comunidade científica, principalmente em
regiões de clima tropical, onde o processo de decomposição é bastante acelerado em
função do clima. Contudo, vale destacar que decréscimos nos estoques de C no solo
podem levar alterações significativas nos teores de dióxido de carbono (CO2) na
atmosfera, favorecendo assim o aumento do efeito estufa.
Para conhecer a MOS no ambiente e seus efeitos sobre as propriedades do solo,
faz-se necessário entender a sua dinâmica. Esta dinâmica é resultante da interação de
grande número de fatores que determinam o fluxo de entrada e saída da MOS e
governam o tamanho de cada compartimento. Fatores tais como: clima (principalmente
umidade e temperatura), composição do material vegetal (teor de lignina, polifenóis,
relação C/N/P/S), além de características inerentes ao solo (textura, mineralogia,
fertilidade, topografia, microbiota), e o sistema de manejo adotado, irão influenciar, de
forma diferenciada, os compartimentos em questão, determinando o tamanho de cada
um deles e sua permanência no solo (Silva & Mendonça, 2007).
Estudos têm revelado que somente a manutenção da palhada formada a partir do
milheto utilizada como cobertura no sistema PD não tem sido suficiente para diminuir a
oxidação do C no solo por altas temperaturas e altas taxas de umidade no Cerrado do
Piauí. Há na realidade a necessidade de incorporar culturas de cobertura adaptadas as
condições edafoclimáticas da região, com elevado aporte de resíduos, que aumentem a
entrada de C no solo e outras com a função de inserir nitrogênio (N). De forma
complementar, uma alternativa promissora para o Cerrado brasileiro e
especificadamente do Meio-Norte, é a integração lavoura-pecuária (ILP), que assegura
elevado aporte de resíduo e elevada taxa de acúmulo de MOS (Leite & Galvão, 2008).
Diante deste contexto, verifica-se a necessidade de compreender quais dos
sistemas de manejo adotados no Cerrado do Piauí melhoram a QS e do ambiente através
da manutenção da MOS, considerando a inexistência de pesquisa na região do Cerrado
do Meio-Norte, que associe o PD à ILP.
Desse modo o objetivo geral do presente estudo é gerar informações que possam
subsidiar o conhecimento sobre a dinâmica do C total e de seus compartimentos além
do N em sistema ILP em região de Cerrado do Piauí e correlacioná-las às questões do
seqüestro de C atmosférico e a melhoria da fertilidade e QS.
3
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Importância da matéria orgânica para qualidade do solo
O avanço das reflexões sobre a qualidade do solo (QS) conduziu ao pensamento
atual da comunidade científica, que o United States Departement of Agriculture
(USDA-NRCS) divulga em sua homepage: "A maneira mais prática para aumentar a
QS é promover o melhor manejo da matéria orgânica do solo (MOS)" (USDA-NRCS,
2010).
Além de desempenhar importantes efeitos no solo, os quais refletem em sua
capacidade de funcionar dentro dos limites do ecossistema para sustentar a
produtividade biológica, manter a qualidade ambiental e promover a saúde de plantas e
animais (Araújo et al., 2008), a MOS juntamente com o solo desempenham importante
papel no ambiente global, uma vez que participa do ciclo do carbono (C) na terra e por
este motivo, tem atraído grande interesse devido ao fenômeno do aquecimento global e
a perspectiva de se utilizar o solo como reservatório do dióxido de carbono (CO2)
liberado à atmosfera pela atividade humana, através da conversão de área sob vegetação
natural em sistemas agrícolas (Cerri & Cerri, 2007).
De acordo Galvão et al. (2005), a sustentabilidade de um sistema agrícola
dificilmente poderá ser avaliada pelo acompanhamento, no tempo, de um único atributo
do solo, entretanto, o teor de MOS é o atributo que melhor indica as mudanças na QS,
pois está intimamente associada às propriedades físicas, químicas e biológicas, além de
sua participação na ciclagem de nutrientes, no controle da umidade, temperatura,
infiltração, erosão e atividade biológica (Tabela 1). Apesar de está associada às
propriedades do solo, a MOS é bastante sensível aos fatores de formação do solo
(material de origem, clima, organismos, relevo e tempo) além das mudanças nas
práticas de manejo que irão determinar o teor, a qualidade e a quantidade da MOS e dos
estoques de C no solo (Fraga & Salcebo, 2004; Beg & Laskowski, 2006; Zhongkui et
al., 2010). Entretanto, elevadas taxas de decomposição da MOS em regiões tropicais são
contrabalanceadas pelas maiores taxas de resíduos vegetais que retornam ao solo,
porém, o tempo de permanência desses resíduos pode variar bastante em relação às
regiões temperadas (Leite & Galvão, 2008).
4
Tabela 1. Principais processos que envolvem a MOS e seus efeitos no solo (Adaptado
de Baldock & Nelson, 2000).
Atributos Processo Efeito no solo
QUÍMICOS
Mineralização de nutrientes
Troca de cátions
Poder tampão
Reação com metais
- Fertilidade dos solos e
necessidade de adubação;
- Disponibilidade de
nutrientes para as plantas;
- Acidez do solo e
necessidade de calagem
(calcário);
- Disponibilidade de
micronutrientes e elementos
tóxicos.
FÍSICOS
Estruturação do solo
Retenção de água
Cor do solo
- Agregação, aeração,
infiltração de água no solo;
- Disponibilidade de água
para as plantas;
- Aquecimento do solo.
BIOLÓGICOS
Fonte de energia e nutrientes
para os microrganismos
Atividade enzimática
Desenvolvimento de plantas
- Atividade biológica, taxas
de decomposição e
mineralização;
- Estimulação ou inibição de
enzimas extracelulares;
- Estimulação ou inibição
pela produção de
fitohormônios ou de
compostos orgânicos tóxicos.
Os materiais orgânicos que entram no solo, advindos do ambiente, das rotas de
decomposição e das interações dos compostos orgânicos com a fração mineral, resultam
na formação de uma MOS heterogênea e que dada a sua complexidade e dinamismo foi
dividida em matéria orgânica viva (fração ativa ou lábil) e não vivente (fração estável
ou substâncias húmicas) (Silva & Mendonça, 2007). A matéria orgânica viva
corresponde ao material orgânico associado às células de organismos vivos que se
encontra temporariamente imobilizado (dreno), mais que apresenta potencial de
mineralização e raramente ultrapassa 4% do carbono orgânico total (COT) e pode ser
dividida em três compartimentos: raízes (5-10%), macrorganismos ou fauna do solo
(15-30%) e microrganismos (60-80%). A MOS não-vivente contribui, em média, com
98% do C no solo em formas orgânicas, podendo ser subdividida em matéria
macrorgânica (3-20%) e húmus, sendo 70% deste compartimento composto por
substâncias húmicas representadas pelos ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e huminas e
5
30% composto por substâncias não húmicas representadas pelos ácidos orgânicos de
baixo peso molecular conhecidos como biomoléculas (Machado, 2005).
A quantidade de MOS e a proporção das frações húmicas tem servido como
indicadores de QS, em razão da forte interação das substâncias húmicas com o material
mineral e o manejo do solo (Fontana et al., 2006). Por sua vez, as biomoléculas (ácidos
orgânicos simples, aminoácidos, carboidratos, lignina etc.) também são investigadas,
devido à influência nas reações ácido-base, na complexação de metais e na agregação
das partículas do solo (Moreira & Siqueira, 2006). Porém, há uma tendência
preferencial dentre os indicadores como sendo os biológicos os responsáveis pelas
grandes transformações físicas e químicas no solo porque refletem os processos e as
transformações que estão intimamente relacionados às funções que o solo necessita
exercer para ser considerado de qualidade (Monokrousos et al., 2006; Araújo et al.,
2008; Vezzani & Mielniczuk, 2009).
Definir um bom indicador de QS a partir da MOS tem sido objeto de estudo por
pesquisadores de várias regiões do planeta (Vezzani & Mielniczuk, 2009), destacando a
matéria orgânica particulada (MOP) como sendo o indicador mais sensível para
diferenciar QS, tanto em culturas anuais (Liebig et al., 2004) como em culturas perenes
(Koutika et al., 2005). No Brasil, alguns autores também pesquisaram sobre qual
componente da MOS é o melhor indicador para as diferentes condições ambientais do
País e concluíram que carbono da fração leve e carbono lábil (Leite et al., 2003), C e
nitrogênio (N) da fração < 53 µm (Conceição et al., 2005), C e N da biomassa
microbiana e da fração leve (Xavier et al., 2006) e labilidade da MOS por meio do
fracionamento físico (Vieira et al., 2007), são os mais indicados. Porém, vale ressaltar
que a grande discussão da ciência do solo, que relaciona QS e MOS, é quanto à
capacidade dos solos de sequestrar CO2 da atmosfera a partir de práticas
conservacionistas de manejo do solo (Bayer et al., 2000a, b; Amado et al., 2001; Lal,
2005, Zanatta et al., 2007; Zhongkui et al., 2010).
Dentro deste contexto o Departamento de Agricultura dos Estados Unidos
destaca que a manutenção da MOS a partir de sistemas de manejo que favoreçam o
preparo do solo reduzido com o uso de plantas de cobertura, o pastoreio prescrito e a
rotação de culturas que aumente a biomassa do solo, podem melhorar não só a
produtividade, mais a qualidade ambiental do solo, da água e do ar, podendo reduzir os
custos financeiros e o impacto de fenômenos naturais, como seca, alagamento e
6
doenças. Além disso, aumentar os teores de MOS pode mitigar as concentrações de CO2
atmosférico, o que contribui para as mudanças climáticas globais (USDA-NRCS, 2010).
2.2 Matéria orgânica em sistema de preparo convencional e direto
A maior parte dos conhecimentos e técnicas relativas ao manejo da fertilidade e
QS, principalmente em regiões tropicais, foi desenvolvida pela pesquisa em sistemas
agrícolas convencionais, que envolvem o revolvimento freqüente da camada superficial
do solo (camada arável) (Goedert & Oliveira, 2007). O cultivo convencional afeta
significativamente o conteúdo de C nos solos agrícolas contribuindo com a emissão de
CO2 para a atmosfera (Bunemann et al., 2008). O preparo do solo interrompe a
agregação das partículas e incorpora a MOS disponibilizando nutriente e energia para o
crescimento microbiano que estimula a decomposição do C, provocando declínio do
mesmo no solo (Mikha & Rice, 2004; Bronick & Lal, 2005).
Estudos realizados por Dalal & Chan (2001) em áreas sob produção agrícola de
grãos no território nacional demonstraram que mais de 60% da MOS foi perdida na
camada superficial de 0,10 m após 50 anos de cultivo e colheita sob preparo
convencional, onde os mesmos estimaram que a emissão de CO2 nestas áreas poderia
ser reduzida em mais 1,04 Pg após 20 anos de adoção do plantio direto (PD). A redução
é duas vezes mais que a emissão total anual atual de CO2 para o conjunto da Austrália
(Zhongkui et al., 2010).
O preparo convencional do solo não apenas afeta a produção e manutenção da
MOS como também aumenta o risco de erosão pela água ou vento. Isto pode ser
causado pela diminuição de resíduos sobre a superfície do solo, diminuindo a proteção
contra o impacto das gotas de chuva, pela redução na quantidade de fonte de energia
para certos organismos do solo como as térmitas, diminuindo significativamente suas
populações e impedindo que estes contribuam para a melhoria da porosidade e aeração
do solo e pela destruição dos agregados do solo e canais que conectam a superfície ao
subsolo incrementando assim o processo erosivo (Bot & Benites, 2005).
Ao contrário do cultivo convencional o sistema PD ou semeadura na palha pode
ser conceituado como um sistema de cultivo baseado na semeadura em solo não
revolvido e protegido por resíduos vegetais, no qual as sementes ou mudas são
colocados em sulcos ou covas (Goedert & Oliveira 2007). O sucesso do PD decorre
especialmente do acúmulo de palhada, propiciado pelas culturas de cobertura e restos
7
culturais de lavouras comerciais, possibilitando a criação de um ambiente favorável à
recuperação e à manutenção da QS (Kliemann et al., 2006).
Quando comparado com sistema convencional de preparo e cultivo, o PD tem
mostrado avanços significativos em termos econômicos, sociais e ambientais (Tabela
2). Porém, a viabilidade técnica e econômica do sistema PD deve ser visto como um
sistema de produção que abrange um complexo ordenado de práticas agrícolas inter-
relacionadas e interdependentes, que incluem o não revolvimento do solo, a rotação de
culturas, o uso de plantas de cobertura para formar e manter a palhada sobre o solo
(Muzzili, 2000).
Tabela 2. Síntese dos ganhos do sistema PD em comparação aos sistemas
convencionais (adaptado de Landers, 2002).
Ganho Até %
Redução de perdas de solo por erosão
Redução do uso de mão-de-obra por unidade de área
Redução de consumo de combustível
Redução da demanda de calcário e fosfatos
Redução de água e energia em áreas irrigadas
Redução do custo geral de produção
90
50
60
25
30
30
A ausência do revolvimento e adição de resíduos das culturas provoca um fluxo
continuo de C no solo, alimentando os seus diferentes compartimentos (ativo e lento) e
os processos de (re) agregação do solo, originando estrutura mais estável. Nesse
processo, ocorre aumento da atividade biológica, com a manutenção de sua diversidade,
aumentando o teor de MOS, a ciclagem e armazenamento de nutrientes, com a
manutenção do ciclo hidrológico e crescimento da capacidade produtiva do solo.
Embora ocorra ocasionalmente a compactação superficial do solo pelo tráfego de
máquinas e animais, os efeitos da utilização continuada desse sistema de manejo de solo
nas características físicas, químicas e biológicas são muito favoráveis à produtividade
dos agrossistemas. O acúmulo de MOS nesse sistema torna o solo um importante dreno
de CO2 da atmosfera e contribui para a mitigação do efeito desse gás no aquecimento
global (Sá et al., 2001, 2004).
A dinâmica da MOS no solo com o tempo de adoção do sistema PD, com ênfase
no rearranjo das partículas e microagregados em macroagregados em nova formação
estrutural, foi caracterizada por Sá et al. (2004). Nos primeiros cinco anos de adoção
(fase inicial), apesar de apresentar baixo teor de MOS, baixo acúmulo de palhada e alta
8
exigência de N (imobilização >> mineralização), são observados o início do
reestabelecimento da biomassa microbiana e o rearranjo da estrutura. No período de 5-
10 anos (fase de transição), inicia-se o acúmulo da palhada na superfície e de C e
fósforo (P) orgânicos no solo, a imobilização de N aproxima-se da mineralização (I≥M)
e ocorre o processo de reagregação das partículas do solo. No período seguinte, de 10-
20 anos (fase de consolidação), continua o acúmulo de palhada e de MOS, com
respectivo aumento da capacidade de troca de cátions (CTC) e de retenção de água, com
a mineralização de N superando a imobilização (I<M) e elevada ciclagem de nutrientes.
Após 20 anos nos sistema (fase de manutenção), há um elevado acúmulo de palhada,
um fluxo contínuo de C e de N, maior ciclagem de nutrientes, menor exigência de N e
de P e maior retenção de água.
Avaliações após 22 anos de cultivo em um experimento instalado em Tibagi
(PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico (Siqueira Neto et al., 2009), mostraram
que o tempo de adoção do PD promoveu o aumento no estoque de C no solo. Para os
tratamentos com 12 anos, observou-se um estoque médio de 35,6 Mg ha-1
de C,
enquanto para os tratamentos com 22 anos o estoque médio foi de 55,0 Mg ha-1
de C,
constatando-se assim aumento de 19,4 t ha-1
de C em 10 anos de PD.
Estudos realizados por Chavez et al. (2007), em um Latossolo Vermelho
distrófico típico em experimento de longa duração (22 anos) situado na Fundação
Centro de Experimentação e Pesquisa Fecotrigo (FUNDACEP), Cruz Alta, (RS),
demostraram o potencial que o sistema PD tem em mitigar a participação agrícola nos
efluxos de CO2 do solo.
Resultados encontrados por Bayer et al. (2006) em dois Latossolos
representativos do Cerrado brasileiro com diferentes teores de argila (350 e 650 g argila
kg-1
), demonstraram que quando comparado ao solo sob preparo convencional, o
estoque de C em PD no Latossolo com menor teor de argila aumentou 2,4 Mg ha-1
de C
com taxa de seqüestro de C = 0,30 Mg ha-1
ano-1
e no Latossolo com maior teor de
argila houve um aumento de 3,0 Mg ha-1
de C com taxa de seqüestro de C = 0,60 Mg
ha-1
ano-1
, sugerindo uma maior estabilidade física da MOS associada com minerais de
argila no Latossolo argiloso.
Em um Latossolo Amarelo distrófico do Cerrado maranhense, Azevedo et al.
(2007) verificaram, na camada de 0-5 cm, maior estoque de COT em solo sob PD do
que naqueles sob PC (com grade) e reduzido (com escarificador) com superioridade do
PD apenas na camada superficial. Resultados semelhantes foram encontrados por
9
Matias et al. (2009) no Cerrado piauiense, os quais demonstraram que o maior acúmulo
de COT é restrito as camadas superficiais sem efeito significativo do PD no perfil do
solo.
Apesar dos benefícios do PD e dos diversos trabalhos reportando aumento
significativo dos teores de MOS quando comparados com os convencionais, não tem
sido observada, em outros estudos, nenhuma diferença significativa entre os tipos de
preparo. Isso tem sido atribuído às diferentes condições experimentais e o que se
convenciona denominar de PD. Além dos trabalhos serem avaliados em sistemas com
diferentes tempos de adoção, sua localização também influencia devido às diferenças
climáticas, com resultados mais favoráveis no Sul do Brasil em que as taxas de
decomposição são menores do que nas áreas tropicais do Cerrado e Amazônia (Roscoe
et al., 2006).
No Cerrado do PI e MA as altas temperaturas e altas taxas de umidade relativa
têm favorecido a decomposição rápida do milheto o que tem indicado a necessidade de
se testar outras culturas de cobertura, como a Brachiaria brizanta. De acordo com Leite
& Galvão (2008), há a necessidade de se incorporar culturas de cobertura com elevado
aporte de resíduos, que aumentem as entradas de C no solo e outras com a função de
inserir N no sistema (leguminosas), sendo tais culturas adaptadas as condições
endafoclimáticas da região. De forma complementar, uma alternativa promissora para o
Cerrado brasileiro e especificamente do Meio-Norte, é a Integração Lavoura-Pecuária
(ILP), que assegura elevado aporte de resíduo e elevada taxa de acúmulo de MOS.
2.3 Plantio direto associado ao sistema de integração lavoura-pecuária
A ILP se caracteriza por um sistema de produção que integra atividades
agrícolas e pecuárias na mesma área, de forma consorciada e, ou seqüencial (Balbinot
Júnior et al., 2009). A associação do PD ao sistema ILP resulta num sistema em que os
benefícios aportados pelo PD, tais como a conservação estrutural do solo e o aumento
MOS entre outras, são potencializados pela introdução de espécies forrageiras
(Carvalho & Moraes, 2007).
As vantagens deste sistema para a QS são ainda pouco conhecidas, tendo em
vista serem as pesquisas muito recentes no Brasil (Goedert & Oliveira, 2007). A ILP foi
desenvolvida inicialmente para suprir de forragem o rebanho em períodos críticos
através de suplementação alimentar e para recuperar as pastagens degradadas com o uso
de corretivos e adubos custeados pela agricultura (Kluthcouski et al., 2003). Por sua
10
vez, a rotação de pastagem com lavoura, viabilizada pela rapidez e menor custo
financeiro do PD da cultura sobre a pastagem, apresenta-se como uma importante
alternativa para a produção de massa vegetal e correção das deficiências físicas e
químicas do solo, além do potencial para seqüestrar C do solo (Salton, 2005; Salton et
al., 2008).
Em regiões tropicais em que as rotações das principais culturas agrícolas em
sistema PD não acumulam biomassa suficiente para a manutenção da cobertura de
palha, a ILP é vista com grande potencial para acumular biomassa através das plantas
forrageiras e garantir a cobertura do solo, favorecendo assim a formação da MOS
(Souza et al., 2010). A manutenção de um ecossistema favorável à atividade biológica
em todos os níveis tróficos, proporcionada pelo mínimo revolvimento do solo no PD e
pela permanência constante de uma cobertura vegetal na ILP, permite inferir que a
associação destes sistemas é a forma mais sustentável em comparação aos cultivos
contínuos convencionais, e que grande parte das melhorias na QS em solos cultivados
dessa forma são conseqüências da maior atividade biológica (Marchão, 2007; Souza et
al., 2008).
Em diferentes regiões do mundo é consenso que a QS e a produtividade de
lavouras em solos preparados se recupera após um período sob utilização com pastagens
perenes de gramíneas e ou leguminosas (García-Prechác et al., 2004; Lemaire et al.,
2005; Rufino et al., 2006; Balbinot Júnior et al., 2009). A estabilidade de agregados, a
macroporosidade e a condutividade hidráulica podem aumentar rapidamente com a
inclusão de pastagens na rotação com culturas devido à combinação de três efeitos
principais: (i) ausência de preparo durante o ciclo da pastagem, (ii) por meio da
presença de um denso e fibroso sistema radicular que atua como agente agregante e (iii)
maior atividade da macrofauna do solo na fase pastagem (Marchão, 2007).
Para regiões de Cerrado, a produtividade da cultura de soja utilizando o PD
consorciado com gramíneas tem se mostrado muito produtivo devido o excelente
resultado na fixação biológica de N desta leguminosa, creditado ao estado grumoso
(formação de macroagregados) criado pelo sistema radicular fasciculado da gramínea, o
qual favorece a formação de um horizonte orgânico de resíduos vegetais de lenta
decomposição, ideal para a consolidação do PD em regiões tropicais (Agnes et al.,
2004). A palhada, oriunda da pastagem dessecada, soluciona um dos problemas da
agricultura sob PD, que é a deficiência desse “insumo” básico para o sucesso de
11
qualquer programa que adota essa técnica (Zanine et al., 2006). Lustosa & Rocha (2007)
destacam três benefícios da ILP para QS e do ambiente:
Supressão de pragas, doenças e plantas daninhas;
Ciclagem de nutrientes de camadas profundas do solo para a superfície;
Incremento da MOS (com melhoria de suas propriedades químicas,
físicas e biológicas).
A ILP pode ser feita pelo consórcio, sucessão ou rotação de culturas anuais com
forrageiras, porém os objetivos da integração para cada sistema de produção também
são variados. Na atividade pecuária, abrange desde a recuperação de pastagens
degradadas à produção de forragem na entressafra. Na exploração da lavoura, objetiva-
se melhoria na conservação do solo (aumento e manutenção da MOS), otimização do
uso da água, redução na flutuação de temperatura no solo e a possibilidade de agregar
valores ao sistema (Zanine et al.; 2006; Gimenes et al., 2009). As principais alternativas
da ILP estão descritas na (Tabela 3):
Tabela 3. Principais alternativas entre os sistemas e o método adotado para integração
lavoura-pecuária (adaptado de Gimenes et al., 2009).
Sistema Método predominante
Consórcio de culturas anuais x
forrageira
Sucessão lavoura-pastagem anual
Rotação de culturas anuais com
pastagens perenes
Recuperação de pastagens com
culturas anuais
- Ex.: uso de Brachiarias (brizantha e
decumbens) plantado a lanço, consorciado com
grãos no PD, conhecidos como sistemas Santa
Fé “temporal” (faz uso de dessecantes e
reguladores de crescimento, mais indicado para
produção de grãos) ou Barreirão (mais indicado
para uso na pecuária).
- Predomina espécies anuais no período chuvoso
(milho/soja) e no seco (pastagens, sorgo
forrageiro ou milheto) com uso do sistema Santa
Fé;
- Áreas de culturas anuais e pastagens perenes
se alteram a cada dois ou três anos (uso do
sistema Barreirão);
- Recupera pastagens mal manejadas através de
um programa de adubação feito com culturas
anuais, em propriedades cuja atividade principal
é a pecuária.
12
Diversos estudos empregando os sistemas Santa Fé e Barreirão, consorciados ou
não, associados ao PD estão sendo conduzidos em diferentes regiões do Brasil, cujo
parâmetro principal de avaliação está calcado na MOS e no potencial de mitigação de
CO2 para estes sistemas.
Em três experimentos de longa duração (9 e 11 anos) localizados em Mato
Grosso do Sul, Salton et al. (2008) verificaram entre os sistemas com pastagens, seja de
forma isolada ou em rotação com lavouras, um maior volume do solo, constituindo
agregados com tamanho superior a 4,76 mm, resultado este atribuído a presença de
raízes abundantes nas pastagens e ao teor de MOS.
Estudos realizados por Nicoloso et al. (2008) em um Argissolo Vermelho-
Amarelo alumínico típico do Rio Grande do Sul demonstraram que o solo sob ILP tem
potencial para ser um dreno de C atmosférico, desde que no inverno seja adotado um
intervalo de pastejo de 28 dias e evite-se a monocultura de soja no verão.
Resultados de um ensaio conduzido na EMBRAPA - Trigo, no município de
Coxilha, Estado do Rio Grande do Sul, no período de 1995 a 2003, em um Latossolo
Vermelho distrófico típico sob diferentes sistemas de produção ILP, pode ser verificado
alterações nas propriedades químicas do solo, com reflexos positivos na fertilidade, na
eficiência do uso de nutrientes pelas espécies e na maior quantidade de C acumulado no
solo, como sendo superior aos observados na floresta tropical remanescente (Santos et
al., 2009).
Balbinot Júnior et al. (2009) enfatizam que há reduzido número de pesquisas
sobre sistema ILP no Sul do Brasil, devido, em especial, à complexidade envolvida na
investigação científica desse sistema, pois há necessidade de conhecimento sobre a
interação solo-planta-animal, o que se reflete em dificuldades metodológicas. Além
disso, pesquisas sobre sistema ILP, em geral, são de longa duração e ocupam áreas
extensas. Nesse sentido, há necessidade de intensificação de pesquisas interdisciplinares
sobre esse tema, contemplando diferentes espécies forrageiras e de culturas agrícolas,
categorias animais, sistemas de pastejo e características edafoclimáticas.
13
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19
CAPÍTULO 2
ATRIBUTOS QUÍMICOS EM UM LATOSSOLO AMARELO SOB PLANTIO
DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO CERRADO DO PIAUÍ
RESUMO
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Atributos químicos em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí. 2010. 19p.
Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas) – Universidade Federal do
Piauí, PI3.
A presença de nutrientes no solo e o seu bom uso e manejo são aspectos
fundamentais que garantem a boa qualidade dos solos. O presente estudo teve por
objetivo avaliar os indicadores químicos em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e
integração lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí. Foram avaliados quatro diferentes
sistemas de manejo do solo, além de uma área de Cerrado nativo usada como referência:
Cerrado nativo sem uso agrícola (CN); plantio convencional, com três anos (PC3);
plantio direto, com três e cinco anos (PD3 e PD5, respectivamente) e sistema integração
lavoura-pecuária, com dois anos (SILP). As amostras do solo foram coletadas em dois
períodos (chuvoso e seco) e quatro profundidades (0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20
m e 0,20-0,40 m), para determinação de pH, carbono orgânico total (COT), P, K+, Ca
2+
e Mg2+
, Al3+
, H+Al3+
, S, CTC potencial, CTC efetiva, saturação de base e saturação por
Al3+
. O CN apresentou maior teor de COT na superfície do solo, com melhor
distribuição no perfil do solo observada nos sistemas PD5 e SILP. O SILP apresentou
valores superiores até a camada de 0,20 m entre os períodos chuvoso e seco para as
bases do solo Ca2+
, K+, S, exceto Mg
2+, com destaque na melhor distribuição e
disponibilidade do P em todo o perfil do solo, na redução dos componentes da acidez do
solo, no aumento da CTC e na saturação de bases.
Palavras-Chave: indicadores químicos, sistema de manejo, período sazonal.
________________________
3Orientador: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-orientadora: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília.
20
ABSTRACT
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Chemical attributes of Yellow Oxisol under no-
tillage and integration crop-livestock in the Cerrado of Piauí state. 2010, Chap. 2,
p.19 – 38. Dissertation (Masters in Soil and Plant Nutrition) – Federal University of
Piauí. PI4.
The presence of soil nutrients and their proper use and management are crucial
to ensure good soil quality. This study aimed to evaluate the chemical indicators in an
Yellow Oxisol under no-tillage and integration crop-livestock in the Cerrado of Piauí
state. We evaluated four different systems of soil management, and an space used as a
reference native Cerrado: native Cerrado without agricultural use (NC); conventional
tillage, with three years (CT3); no-tillage with three and five years (NT3 and NT5,
respectively) and integration crop-livestock system, with two years (ICLS). Soil
samples were collected in two seasons (wet and dry) and four depths (0,00-0,05 m,
0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m) for determination of pH, total organic carbon
(TOC), P , K+, Ca
2+ and Mg
2+, Al
3+, Al + H, S, potential CTC, effective CTC, basis
saturation and saturation Al3+
. The NC had the highest amount of TOC in the soil
surface with better distribution in the soil profile observed in the systems NT5 and
ICLS. The ICLS showed higher values to the layer of 0,20 m between periods rainy and
dry for the soil basis Ca2+
, K+, S, except Mg
2+, especially in the better distribution and
availability of P in the whole soil profile in the reduction of the components of soil
acidity, increased CTC and basis saturation.
Key words: chemical indicators, management system, seasonal period.
________________________
4Adviser: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-adviser: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília
21
1. INTRODUÇÃO
A presença de nutrientes e o manejo adequado do solo são aspectos
fundamentais que garantem a melhoria da qualidade dos solos (QS), principalmente no
caso de agrossistemas em regiões de clima tropical. Portanto, práticas agrícolas que
reduzam a degradação do solo e melhorem a sustentabilidade da agricultura são
importantes para os agrossistemas tropicais e subtropicais (Balota et al., 2004).
Apesar do elevado nível tecnológico empregado na maioria das lavouras que
adotam a agricultura de precisão, a predominância do monocultivo associado a práticas
culturais inadequadas (p. ex., excesso de mobilização do solo), tem comprometido o
crescimento da produtividade e resultado em degradação do solo e do ambiente. O
desenvolvimento de estudos que contemplem a dinâmica de nutrientes relacionada em
solos sob Cerrado, bem como o manejo da fertilidade com o crescimento e
desenvolvimento de plantas pode otimizar o uso dos insumos, fertilizantes e corretivos,
tornando o sistema de cultivo ambientalmente sustentável (Goedert & Oliveira, 2007).
Dentre as melhorias constatadas na fertilidade do solo, por meio de sistemas de
manejo adotados no Cerrado que contemplam o não revolvimento do solo, destaca-se o
sistema plantio direto (PD). Este sistema se caracteriza pela formação de um ambiente
orgânico o qual favorece a preservação da umidade e fertilidade do solo, facilitando a
difusão do fósforo (P) na solução do solo e sua absorção pelas plantas, além de liberar
ácidos orgânicos solúveis em água, capazes de complexar o alumínio trocável (Al3+
),
mobilizar o cálcio (Ca2+
) e o magnésio (Mg2+
) ao longo do perfil do solo e de reter o
potássio (K+) evitando sua perda por lixiviação (Freiria et al., 2008; Tracy & Zhang,
2008; Santos et al., 2009).
Para o total sucesso na implantação do PD em regiões tropicais é necessário a
rotação de culturas entre gramíneas e leguminosas, uma vez que as espécies vegetais
diferem entre si no que se refere à morfologia, à quantidade e à qualidade de resíduos
remanescentes da colheita, à eficiência de absorção de íons e à exploração de diferentes
profundidades de solo pelo sistema radical (Santos et al., 2009). O PD associado à
integração lavoura-pecuária (ILP) além de favorecer a estrutura físico-química do solo
com maior ciclagem de nutrientes, também favorece a supressão de doenças (Santos &
Reis, 2001), e devido a grande quantidade de material orgânico que acumula, poderá
funcionar como fonte ou dreno de CO2 para atmosfera (Nicoloso et al., 2008).
22
Estudos relacionados ao efeito do sistema PD associado à ILP sobre as
propriedades químicas do solo tem sido realizados principalmente em áreas sob Cerrado
na região centro-sul do Brasil (Flores et al., 2008; Nicoloso et al., 2008; Santos et al.,
2009), sendo que no Estado do Piauí, ainda são escassos. Neste sentido, o objetivo deste
estudo foi avaliar os atributos químicos em um Latossolo Amarelo sob PD e sistema
ILP no Cerrado do Piauí.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Local
O estudo foi realizado na Fazenda São Marcos, localizada no município de Bom
Jesus-PI (09º 09’59,49” S e 45º 06’ 42,61” W, 481 m de altitude) inserida na região do
bioma Cerrado da Serra do Quilombo, no sul do Piauí, Nordeste do Brasil (Figura 1).
Figura 1 – Localização geral (a) e local da área experimental (b)
2.2 Solo e clima
O solo predominante nesta região é o Latossolo Amarelo (Figura 2) de textura
franco argilo arenoso (Tabela 6A) que, de acordo com EMBRAPA (2006), é
caracterizado por apresentar elevada acidez e baixa fertilidade, porém com boas
condições físicas. Situa-se em relevo plano a suave ondulado, fato que o torna bastante
(a) Piauí (b) Bom Jesus-PI
23
apropriado para atividade agrícola, entre as quais se destacam atualmente a produção de
grãos de soja, milho, arroz e feijão (Aguiar & Monteiro, 2005).
Figura 2 - Mapa de reconhecimento de solos do município de Bom Jesus-PI. Fonte:
EMBRAPA/SUDENE (1983), disponível em http://www.agritempo.gov.br.
As condições climáticas da região caracterizam-se por temperaturas mínimas de
18ºC e máximas de 36ºC, com clima quente e semi-úmido (Aw segundo a classificação
de Köppen). A precipitação pluvial média anual é definida no Regime Equatorial
Continental, com isoietas anuais em torno de 800 a 1200 mm e período chuvoso
estendendo-se nos meses de outubro a maio, sendo o trimestre mais chuvoso
concentrado entre janeiro e março.
2.3 Sistemas de manejo e histórico das áreas
A Fazenda São Marcos é composta por 600 ha de reserva legal, 300 ha
destinados ao plantio convencional, 800 ha para plantio direto, 120 ha de pastagem e o
restante das áreas com pequenos cultivos de arroz (cerca de 80 ha), 20 ha de sorgo e 12
ha de eucalipto. Os 107 ha restantes integram fragmentos de Cerrado nativo em diversos
estádios de sucessão.
Para compor o ensaio, foram escolhidos talhões conduzidos sob os seguintes
sistemas: Cerrado nativo sem histórico de interferência humana em uso agrícola (CN);
plantio convencional com uso de grade pesada, intermediária e niveladora, com três
anos (PC3); plantio direto com três e cinco anos (PD3 e PD5, respectivamente) e
sistema integração lavoura-pecuária, com dois anos (SILP) (Figura 3). Os históricos
dessas áreas estão descritos na (Tabela 1).
24
Cerrado nativo
Plantio convencional – três anos
Plantio direto – três anos
Plantio direto – cinco anos
Sistema integração lavoura/pecuária – dois anos
Figura 3 - Aspecto geral dos diferentes sistemas de manejo adotados no Cerrado do
Piauí. Imagens A, B, C, D e E ilustram o período chuvoso; Imagens F, G, H,
I e J ilustram o período seco.
B G
C H
D I
E J
A F
25
Tabela 1 - Histórico de uso e manejo da área de estudo em um Latossolo-Amarelo da
região do Cerrado no sudoeste piauiense
Sistema de
manejo
Símbolo Histórico
Cerrado
nativo
Plantio
convencional
de sequeiro
(3 anos)
Plantio
Direto de
sequeiro (3
anos)
Plantio
Direto de
sequeiro (5
anos)
CN
PC3
PD3
PD5
- Vegetação nativa de Cerrado (área de transição com
fitofisionomia de campo cerrado e cerradão), sem histórico
de interferência humana em uso agrícola;
- Sistema convencional de sequeiro, com uso de grade
pesada, intermediária e niveladora para o preparo do solo,
sendo cultivado arroz por dois anos. No ano agrícola
2009/2010 foram adicionados na área cerca de 2 Mg ha-1
de calcário e 300 Kg ha-1
de gesso para plantio de soja,
com adubação de acordo com a necessidade da cultura
(média de 400 Kg ha-1
de superfosfato simples na fundação
e 180 de KCl em cobertura) para o último plantio.
- Sistema plantio direto após longo tempo sob sistema
convencional (monocultivo de soja desde 2003) até o ano
agrícola de 2005/2006. No ano agrícola 2006/2007 foi
implantado o sistema plantio direto com cultivo de soja,
sendo o milheto utilizado na entressafra para formação da
palhada. Para o ano agrícola 2009/2010 a área recebeu
cerca de 300 Kg ha-1
de gesso, 180 Kg ha-1
de MAP e 180
Kg de KCl.
- Sistema plantio direto de sequeiro após longo tempo sob
sistema convencional (monocultivo de soja desde 1999).
Em 2004 foi instalado o sistema plantio direto em rotação
anual de soja e milho, sendo que no ano agrícola
2005/2006 foi implantado soja por dois anos. Para o ano
agrícola 2007/2008 foi cultivado milho e soja nos últimos
anos, a correção do solo para o ano agrícola de 2009/2010
foi feita com 1,3 Mg ha-1
de calcário e a mesma adubação
descrita para PD3.
Sistema
integração
lavoura-
pecuária sob
plantio
direto
SILP - Área convertida em sistema agrícola no ano de 1994
sendo desmatada e cultivada em sistema de preparo
convencional para produção de arroz. No ano agrícola
1997/1998 foram adicionados 2 Mg ha-1
de calcário e 400
Kg ha-1
de superfosfato simples e cultivado soja, durante
quatro anos. No ano agrícola 2001/2002 foi introduzido o
sistema de plantio direto de soja utilizando o milheto para
formação da palhada, durante três anos. No ano agrícola
2004/2005 foi estabelecido a rotação da área com milho
adubado de acordo com a necessidade da cultura, sendo
cultivado nos anos pares e soja nos anos ímpares. No ano
agrícola 2008/2009 foi introduzido na área, a forrageira
Brachiaria brizantha cv. MG-5 após a colheita do milho.
Para o ano agrícola 2009/2010 foi feito o dessecamento da
área e plantio direto de soja, sendo aplicado 1 Mg ha-1
de
calcário e a mesma adubação usada nas áreas sob PD.
26
2.4 Amostragem e análises do solo
As amostragens do solo foram feitas em mini-trincheiras, em quatro
profundidades (0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m), com cinco
repetições nas entrelinhas dos plantios. Foram retiradas oito amostras simples para
formar uma composta por profundidade, num total de vinte amostras compostas por
sistema de manejo, durante a fase de desenvolvimento vegetativo da cultura da soja para
o período chuvoso e durante o pousio para o período seco (Figuras 4 e 5).
Figuras 4 e 5 - Dados climáticos do município de Bom Jesus-PI no ano 2009. Fonte:
INMET(2009), disponível em http://www.agritempo.gov.br.
As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos, identificadas e
encaminhadas ao Laboratório de Solos da EMBRAPA Meio- Norte, onde foram secas
ao ar, destorroadas, maceradas e passadas em peneira de 2 mm de malha (TFSA) para a
caracterização química dos seguintes atributos: pH em água (1:2,5), por potenciometria;
K+, por fotometria de chama; P disponível, por colorimetria em presença de ácido
ascórbico, após extração com solução de Mehlich-1; cátions trocáveis, Ca2+
e Mg2+
,
extraídos com KCl-1
mol L-1
e quantificado por espectrofotometria de absorção
atômica; acidez trocável (Al3+
) extraída com KCl 1 mol L-1
e quantificada por
titulometria com NaOH 0,0125 mol L-1
e indicador de azul de bromotimol e acidez
potencial (H + Al3+
), extraído por solução de acetato de cálcio (EMBRAPA, 1999). A
matéria orgânica foi determinada pelo método indireto do carbono orgânico total (COT)
com uso de dicromato de potássio a 0,167 mol L-1
em meio ácido com aquecimento
externo, conforme descrito por Yeomans & Bremner (1988). Com base nessas
determinações, foram calculadas, a soma de bases (S), a capacidade de troca de cátions
(CTC) a pH 7,0 (T), a porcentagem de saturação por base (V), a CTC a pH natural (t) e
27
a porcentagem de saturação por alumínio (m) seguindo descrições feitas por Vale et al.
(2001).
2.5 Análise estatística
Foi avaliado o efeito dos períodos (chuvoso e seco), das profundidades, dos
sistemas de manejo e das interações entre períodos x profundidades, períodos x
sistemas, profundidades x sistemas e períodos e profundidades x sistemas utilizados
para verificar as diferenças entre as médias das análises dos atributos químicos em cada
área estudada comparados por meio do teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade,
utilizando-se o programa ASSISTAT (versão 2010).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Carbono orgânico total e fósforo disponível
Observou-se para o COT e P interação significativa (p<0,05) entre o período,
profundidade e sistema (Tabela 2).
Na camada superficial, o solo sob CN apresentou maior teor de COT, tanto para
o período chuvoso (30,65 g kg-1
) como para o período seco (21,82 g kg-1
) sendo
superior (p<0,05) aos outros sistemas. Os sistemas PD3 e PC3 apresentaram os menores
valores (16,58 g kg-1
e 17,95 g kg-1
, respectivamente) para o período chuvoso na
camada superficial, em que o PC3 apresentou o menor valor (12,04 g kg-1
) também para
o período seco (Tabela 2). Para as demais profundidades de 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e
0,20-0,40 m, exceto o período chuvoso para a última profundidade, o sistema PD5
seguido do SILP obtiveram os melhores resultados entre os períodos chuvoso e seco.
Estudos realizados por Sá et al. (2004) demonstraram que após cinco anos, o sistema
PD começa a acumular C orgânico no solo, em que a imobilização de nitrogênio (N)
aproxima-se da mineralização, originando estruturas mais estáveis de formação da
matéria orgânica do solo (MOS). Por outro lado, a semelhança dos valores de COT na
profundidade de 0,10-0,20 m no período chuvoso entre o PC3 com PD5 e SILP pode
estar relacionada ao uso de implementos agrícolas utilizados anterior ao plantio.
Balesdent et al. (2000) reportaram que o arado de aiveca utilizado em plantio
convencional incorpora resíduos em profundidade e a MOS é translocada para
profundidades abaixo do pé-de-arado. O estudo demonstrou diferença não significativa
28
(p>0,05) para o acúmulo de COT na camada de 0,20-0,40 m para o período chuvoso e
diferença significativa (p<0,05) superior para os sistemas PD3, PD5 e SILP para o
período seco, demonstrando que a presença de material orgânico, aliado ao não
revolvimento do solo e a rotação de culturas entre gramíneas e leguminosas pode
acumular C com maior eficiência no perfil do solo. Por sua vez, ressalta-se uma maior
entrada de carbono (C) no solo no período chuvoso entre os tratamentos, possivelmente
devido à presença de material vegetal em processo de decomposição; por outro lado, as
altas temperaturas ocasionadas no período seco, podem ter contribuído para aumentar a
perda de C no solo, acelerando o processo de mineralização.
Tabela 2. Teores de carbono orgânico total (COT) e fósforo (P) em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária em dois períodos
de coleta (chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Profundidade (m)
0,00-0,05 0,05-0,10 0,10-0,20 0,20-0,40
Sistema
Período
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
COT (g kg-1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
30,65 a
17,95 c
16,58 c
22,03 b
20,41 b
21,82a
12,04d
17,58c
20,10ab
18,94bc
18,09 b
18,43 b
18,45 b
21,81 a
18,68 b
9,99 c
12,07b
13,38b
18,79a
17,61a
13,39 a
15,14 a
11,01 b
15,03 a
15,20 a
7,59 c
8,35 c
7,56 c
10,81 b
12,89a
9,30 n.s.
9,18 n.s.
7,98 n.s.
9,89 n.s.
8,80 n.s.
5,77bc
4,91 c
7,06ab
8,73 a
8,86 a
P (mg dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,54 d
13,76 c
44,55 b
42,74 b
66,12 a
2,07 d
11,37c
36,24b
39,08b
48,88a
1,11 e
5,66 d
23,41 b
17,15 c
41,37 a
1,38 d
8,96 c
31,31a
14,95b
29,54a
0,86 c
4,39bc
3,75bc
6,41 b
17,68 a
1,00 c
4,30bc
8,00 b
7,24 b
15,17a
0,86 n.s.
0,77 n.s.
0,50 n.s.
1,00 n.s.
1,31 n.s.
1,02 n.s.
1,13 n.s.
1,66 n.s.
1,51 n.s.
2,37 n.s.
CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
O sistema SILP apresentou valores superiores (p<0,05) para o P tanto para os
períodos chuvoso e seco como para as profundidades de 0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m e
0,10-0,20 m, exceto 0,20-0,40 m sendo que esta, não apresentou diferença significativa
(p>0,05), entre os períodos. O PD com ou sem o SILP tem a capacidade de acumular
certos nutrientes, como P e K+, sendo este efeito evidente na camada mais superficial
do solo, devido às sucessivas adubações nos sulcos de plantio e a formação de um
ambiente orgânico pela decomposição gradual da palhada (Santos et al., 2009). Por
outro lado, a excelente distribuição do P ao longo do perfil no SILP pode estar
29
relacionado à presença do sistema radicular da Brachiaria sp. Para elementos com
baixa taxa de difusão no solo, como os fosfatos, plantas com maior superfície radicular
como as gramíneas possuem maior capacidade para absorção do nutriente no solo
(Garcia et al., 2008). Observou-se maior disponibilidade do P no período seco
provavelmente em função da remoção das bases do solo pela cultura após colheita, o
que torna o solo ácido e pode aumentar a disponibilidade temporária de P (Viégas et
al., 2010).
3.2 Bases do solo e soma de bases
Houve efeito significativo (p<0,05) para a interação entre período, profundidade
e sistema para as bases do solo (Tabela 3), sendo também observada diferença não
significativa (p>0,05) para interação entre período e profundidade para o K+
(Tabela
3A).
Houve mudanças nos teores das bases trocáveis do solo dos diferentes sistemas
de manejo quando comparados com o CN até a camada de 0,00-0,20 m, não se
constatando diferenças (p>0,05) entre todos os sistemas na profundidade de 0,20-0,40
m. Estes resultados podem estar relacionados à ausência de calagem e adubação em
subsuperfície para todos os sistemas bem como em superfície para o CN, naturalmente
pobre em bases. Resultado semelhante foi observado por Alleoni et al. (2005) os quais
reportaram que a calagem, na superfície ou com incorporação, não influenciou a
correção da acidez do subsolo na camada de 0,20-0,40 m em sistema sob PD.
Houve efeito significativo (p<0,05) para todas as variáveis, exceto K+ entre os
períodos chuvoso e seco. Além disso, foi observada redução entre os teores do Ca2+
,
Mg2+
e S para o período posterior a colheita (seco) em função da exportação dos
nutrientes pela cultura da soja e o baixo consumo de K+, possivelmente devido ao
déficit hídrico ocorrido aos quatro dias após a sua aplicação e vinte e sete dias após a
semeadura. O K+ é um elemento facilmente lixiviado, porém a fixação do K
+ na camada
superficial entre os dois períodos pode ser devido ao aumento da CTC (Tabela 5) do
solo pela calagem ou pela adição de resíduos orgânicos ao solo por meio do sistema PD,
como reportados por Vale et al. (2001). Garcia et al. (2008) ressaltaram que as espécies
forrageiras, quando usadas como plantas de cobertura, são eficientes na extração e
ciclagem desse nutriente do solo em sistemas de rotação de culturas. A falta de
compostos orgânicos para o PC3, pode ter proporcionado a lixiviação de K+ entre os
períodos chuvoso e seco na camada de 0,00-0,05 m de 0,17 para 0,32 cmolc dm-3
e para
30
a camada de 0,05-0,10 m de 0,09 para 0,15 cmolc dm-3
, respectivamente (Tabela 3). A
maior perda de nutrientes nas camadas do solo pode está associada aos sistemas de
manejo que eliminam os resíduos do solo (Goedert & Oliveira, 2007).
Tabela 3. Teores de cálcio (Ca2+
), magnésio (Mg2+
), potássio (K+) e soma de bases (S)
em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária,
dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Profundidade (m)
0,00-0,05 0,05-0,10 0,10-0,20 0,20-0,40
Sistema
Período
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
Ca2+
(cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,19 e
1,53 d
2,19 c
3,25 b
3,66 a
0,14 c
1,11 b
1,40 b
1,86 a
1,90 a
0,03 d
1,52 c
1,37 c
2,32 b
2,70 a
0,02 c
1,15ab
0,87 b
1,45 a
1,24 a
0,02 c
1,22 a
0,58 b
1,18 a
1,19 a
0,02 c
0,85 a
0,31bc
0,49 b
0,45 b
0,03 n.s.
0,19 n.s.
0,22 n.s.
0,26 n.s.
0,30 n.s.
0,02 n.s.
0,09 n.s.
0,12 n.s.
0,18 n.s.
0,20 n.s.
Mg2+
(cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,15 d
0,69 a
0,65 ab
0,56 bc
0,52 c
0,13 c
0,50 a
0,59 a
0,44 b
0,36 b
0,05 d
0,72 a
0,17 c
0,20 bc
0,28 b
0,03 c
0,44 a
0,16 b
0,17 b
0,21 b
0,03 c
0,55 a
0,07bc
0,09bc
0,13 b
0,02 b
0,31 a
0,07 b
0,07 b
0,09 b
0,03 n.s.
0,04 n.s.
0,03 n.s.
0,03 n.s.
0,04 n.s.
0,02 n.s.
0,10 n.s.
0,03 n.s.
0,04 n.s.
0,04 n.s.
K+ (cmolc dm
-3)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,05 d
0,17 c
0,35 b
0,38 b
0,43 a
0,04 c
0,32 b
0,36 b
0,41 a
0,40 a
0,06 b
0,09 b
0,20 a
0,20 a
0,22 a
0,03 c
0,15 b
0,18ab
0,21 a
0,20 a
0,02 b
0,06ab
0,06ab
0,09 a
0,09 a
0,02 c
0,05bc
0,07ab
0,10 a
0,11 a
0,03 n.s.
0,02 n.s.
0,03 n.s.
0,03 n.s.
0,04 n.s.
0,02 n.s.
0,02 n.s.
0,05 n.s.
0,04 n.s.
0,04 n.s.
S (cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,40 e
2,41 d
3,20 c
4,19 b
4,63 a
0,32 c
1,93 b
2,35 a
2,72 a
2,66 a
0,15 e
2,34 c
1,75 d
2,73 b
3,21 a
0,09 c
1,74 a
1,22 b
1,84 a
1,65 a
0,08 d
1,84 a
0,72 c
1,37 b
1,42 b
0,06 c
1,21 a
0,46 b
0,67 b
0,66 b
0,09 n.s
0,25 n.s
0,29 n.s
0,33 n.s
0,39 n.s
0,06 n.s
0,22 n.s
0,20 n.s
0,26 n.s
0,29 n.s
CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
Os maiores teores de Ca2+
e K+ (3,66 e 0,43 cmolc dm
-3, respectivamente) foram
observados para o SILP na camada superficial de 0,00-0,05 m, mantendo-se superior em
ambos os períodos, sendo que para o Ca2+
somente até a profundidade de 0,10-0,20 m,
exceto o período posterior ao cultivo (seco), o qual o PC3 se destacou, possivelmente
devido a incorporação do calcário para esta camada. Neste mesmo sistema, os teores de
31
Mg2+
mostraram-se superiores indicando melhor distribuição desse cátion em todas as
profundidades no sistema PC3. Isso se deve a incorporação do calcário dolomítico
realizada em sistema convencional de cultivo o qual promove a maior distribuição de
Ca2+
e Mg2+
no perfil do solo (Matias et al., 2009). Por sua vez, a aplicação de Ca2+
e
Mg2+
de forma superficial em sistemas de PD, diminui a eficiência em corrigir a acidez
em profundidade, devido as características de baixa solubilidade desses elementos
(Flores et al. 2008). Tais resultados também são observados para S (Tabela 3), a qual
reflete os valores de Ca2+
, Mg2+
e K+ descritos anteriormente, com melhores resultados
observados para o SILP até a camada de 0,00-0,10 m entre os períodos e PC3 para a
camada de 0,10-0,20 m.
3.3 Componentes da acidez do solo
Houve interação significativa (p<0,05) para os componentes da acidez do solo
entre o período, profundidade e sistema (Tabela 4). Por outro lado, não houve diferença
(p>0,05) entre os períodos chuvoso e seco para o pH (Tabela 4A), o qual pode ser
atribuído ao alto poder tampão conferido aos Latossolos de textura franco argilo arenosa
(Tabela 6A).
Os valores de pH foram acrescidos pela calagem com a área de SILP
apresentando os maiores valores (p<0,05) nas profundidades de 0,00-0,05 m, 0,05-0,10
m e 0,10-0,20 m, embora para esta última, somente no período chuvoso. Resultados
semelhantes foram observados por Matias et al. (2009) no Cerrado do Piauí os quais
reportaram que o aumento de pH pela adição de calcário na superfície ou com
incorporação, não influenciou a correção da acidez do subsolo na profundidade de 0,20-
0,40 m em sistema sob PD. Para a camada de 0,20-0,40 m, maiores valores foram
observados no solo sob CN para ambos os períodos. Sousa et al. (2007) afirmaram que
em condições de acúmulo de MOS no estágio final de sua mineralização, a oxidação
libera elétrons (bases sendo nutrientes ou não que se encontram imobilizados nos
tecidos microbianos) para a solução do solo, propiciando aumento de seu pH, mesmo
em profundidade.
32
Tabela 4. Valores de pH em água (1:2,5), alumínio (Al3+
), hidrogênio+alumínio (H+Al)
e porcentagem de saturação por alumínio (m) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta
(chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Profundidade (m)
0,00-0,05 0,05-0,10 0,10-0,20 0,20-0,40
Sistema
Período
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
pH (em H2O)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
4,79 c
5,32 b
5,38 ab
5,25 b
5,53 a
4,87 c
5,20ab
5,28 a
5,07 b
5,14ab
4,85 d
5,22 ab
5,01 cd
5,06 bc
5,26 a
4,88 b
4,97ab
5,01ab
4,87 b
5,08 a
5,06 a
4,90 a
4,70 b
4,92 a
4,91 a
5,01n.s
4,92 n.s
5,00 n.s
4,86 n.s
5,01 n.s
5,17 a
4,39 cd
4,26 d
4,50 bc
4,66 b
5,08 a
4,50 c
4,83 b
4,82 b
4,86 b
Al3+
(cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
2,07 a
0,52 b
0,24 bc
0,20 c
0,17 c
2,52 a
0,59 b
0,45 b
0,43 b
0,57 b
1,69 a
0,47 c
0,87 b
0,69 bc
0,51 c
2,06 a
1,36 b
1,20 b
1,35 b
1,21 b
1,32 a
0,57 b
0,78 b
0,82 b
0,82 b
1,52 n.s
1,29 n.s
1,33 n.s
1,36 n.s
1,29 n.s
0,95 n.s
0,89 n.s
0,72 n.s
0,74 n.s
0,71 n.s
1,12 b
1,49 a
1,10 b
1,27ab
1,11 b
H+ Al (cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
9,41 a
5,31 d
4,32 d
8,12 b
6,53 c
9,65 a
7,65 b
7,63 b
7,28 b
6,80 b
6,27 b
5,84 bc
4,91 c
8,38 a
6,90 b
8,45 a
8,02ab
8,08ab
8,37ab
7,21 b
5,28 c
5,15 c
6,00bc
7,19 a
6,86ab
6,30ab
7,17 a
5,11 c
6,33ab
5,81bc
4,06 ab
3,20 b
4,29 ab
5,15 a
4,35 ab
4,08 b
5,30 a
3,83 b
4,59ab
4,31ab
m (%)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
83,39 a
17,74 b
7,00 c
4,54 c
3,71 c
88,59a
24,01b
16,35c
13,78c
18,56bc
91,78 a
16,78 c
33,38 b
20,23 c
13,94 c
95,74a
43,71b
49,40b
42,23b
42,55b
93,95 a
23,85 d
52,18 b
37,52 c
36,82 c
95,99a
50,59d
74,10 b
66,44 c
65,85 c
91,99 a
72,60 b
70,83 bc
69,21 bc
64.53 c
95,70a
87,01 b
84,31bc
81,75bc
79,24 c
CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
O CN apresentou maiores valores (p<0,05) para os teores de Al3+
quando
comparados a todos os sistemas de manejo até a profundidade de 0,10-0,20 m no
período chuvoso. Por outro lado, menores valores foram observados no solo sob SILP
para as mesmas profundidades, com destaque para a camada superficial no período
chuvoso, sendo observado a maior neutralização, seguindo a ordem
SILP>PD5>PD3>PC3 (Tabela 4). Não houve diferença significativa (p>0,05) para a
camada de 0,10-0,20 m no período seco e na camada de 0,20-0,40 m no período
chuvoso, com os maiores teores de Al3+
observados no solo sob PC3 (1,49 cmolc dm-3
)
para esta última profundidade. Carneiro et al. (2009) ao analisarem diferentes tipos de
33
solos em áreas sob vegetação de Cerrado, observaram maiores teores de Al3+
e menores
de Ca2+
, Mg2+
e P em relação às áreas manejadas, o que decorre da não correção e
adubação do solo originalmente distrófico. A redução de Al3+
nos sistemas decorre dos
efeitos da calagem, porém os sistemas associados ao PD apresentaram menores teores
de Al3+
do que o PC3. Esse resultado pode ser reflexo do maior efeito da complexação
do Al3+
, proporcionada pelos compostos orgânicos resultantes do acúmulo de MOS para
estes sistemas (Anghinoni, 2007).
Para os teores de H+Al os maiores valores (p<0,05) foram observados no CN na
profundidade de 0,00-0,05 m para os períodos chuvoso e seco. Nas demais
profundidades e períodos, houve destaque para os sistemas PD5 nas profundidades de
0,05-0,10 m e 0,10-0,20 m e para o PD5 e SILP na profundidade de 0,20-0,40 m
(Tabela 4). A presença de material orgânico presente no sistema CN (Tabela 4) na
primeira camada, bem como sob os diferentes sistemas de manejo em estudo, pode ter
contribuído para a troca de cargas elétricas. Estudos realizados por Zambrosi et al.
(2008) em Ponta Grossa-PR em Latossolo sob PD em área de pastagem nativa,
demonstraram que o alumínio Al3+
ocorreu predominantemente complexado pelo
carbono orgânico dissolvido e pelo fluoreto, e em baixíssimas proporções na forma livre
Al3+
, mesmo em condições de alta acidez.
Os valores de m também variaram de 3,72% na profundidade de 0,00-0,05 m
para o SILP no período chuvoso a 95,99 % em 0,10-0,20 m para o CN no período seco
(Tabela 4), sendo o uso de corretivos capaz de reduzir a acidez até a camada de 0,00-
0,20 m por Al3+
, considerada muito alta (m ≥ 65%) quando se trata de CN. A
diminuição de m é atribuído ao efeito da calagem no aumento de pH e dos teores de
Ca2+
e Mg2+
, bem como na redução dos teores de Al3+
trocável pelo aumento da
saturação de bases pela calagem e complexação de Al3+
por compostos orgânicos (Perin
et al., 2003; Nolla & Anghinoni, 2006).
3.4 Capacidade de troca catiônica efetiva, potencial e porcentagem de saturação
por bases
Observou-se efeito significativo (p<0,05) para a interação entre período,
profundidade e sistema para os componentes da CTC (Tabela 5). Para T não houve
diferença significativa (p>0,05) entre os períodos chuvoso e seco (Tabela 5A).
Valores significativamente superiores (p<0,05) foram observados para t entre os
sistemas PD5 e SILP para todas as profundidades, exceto 0,10-0,20 m para o período
34
seco e 0,20-0,40 m para o período chuvoso, bem como para o PC3 nas profundidades
0,05-0,10 e 0,20-0,40 m no período seco, 0,10-0,20 m para ambos os períodos e não
significativo (p>0,05) para camada 0,20-0,40 m no período chuvoso para todos os
sistemas, relacionando-se com valores observados para COT (Tabela 2). De acordo com
Ciotta et al. (2003), apesar de pequeno, o acúmulo de matéria orgânica na superfície do
solo com argila de atividade baixa em sistema PD resulta num importante aumento nos
valores de CTC efetiva e CTC a pH 7,0 com melhores resultados até 8 cm de
profundidade.
Conforme (Tabela 5), verificou-se para T que os sistemas PD5 e SILP
alcançaram os melhores índices (p<0,05) entre os sistemas para as profundidades,
exceto: na profundidade de 0,00-0,05 m para o período seco, para o qual não houve
diferença significativa (p>0,05); para o SILP na profundidade de 0,05-0,10 m no
período seco; e no PD5 e SILP para profundidade de 0,10-0,20 m no período seco, com
destaque para o PC3. Isto se deve provavelmente a estabilização da MOS, já que os
valores de V do sistema PD5 foi variada entre as profundidades e os períodos (Tabela
5). Esta contribuição de T nem sempre está relacionada positivamente com a saturação
por bases, uma vez que os íons que geram a acidez do solo são cátions que podem
ocupar as cargas negativas existentes na superfície do solo. Com isso, as bases que são
trocadas pelos íons H+ e Al
3+ permanecem, na solução do solo, susceptíveis à lixiviação.
A lixiviação das bases resulta em solos distróficos, ou seja, solos pobres em bases
(V≤50%) (Matias et al., 2009).
O valor de V é um parâmetro usado para separar solos férteis (V ≥ 50%) de
solos de menor fertilidade (V ≤ 50%). Conforme (Tabela 5), a porcentagem de V é
considerada baixa para todos os solos avaliados, com valores variando de 1,07 % para o
CN a 42,56 % para o SILP, destacando a primeira camada. A calagem favorece o
aumento de V e a diminuição de m, porém a redução dos teores de Al3+
trocável nem
sempre está associado a saturação de bases pela calagem e sim pela complexação do
Al3+
por compostos orgânicos estáveis.
Os resultados colocam em evidência a possibilidade de se reduzir o uso de
fertilizantes e corretivos para cultivo da soja no Cerrado do Piauí, sendo observado no
ano agrícola 2009/2010 a aplicação de uma menor quantidade de adubos nos sistemas
sob PD e uso de uma menor quantidade de calcário para o SILP (Tabela 1).
35
Tabela 5. Valores da capacidade de troca catiônica efetiva (t), potencial (T) e
porcentagem de saturação por bases (V) em um Latossolo Amarelo sob
plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta
(chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Profundidade (m)
0,00-0,05 0,05-0,10 0,10-0,20 0,20-0,40
Sistema
Período
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
t (cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
2,47 d
2,93 c
3,44 b
4,39 a
4,80 a
2,84ab
2,47 b
2,80ab
3,15 a
3,19 a
1,84 c
2,81 b
2,62 b
3,42 a
3,72 a
2,15 b
3,11 a
2,42 b
3,19 a
2,87 a
1,40 b
2,41 a
1,50 b
2,19 a
2,24 a
1,58 c
2,50 a
1,80bc
2,04 b
1,96bc
1,03 n.s.
1,22 n.s.
1,01 n.s.
1,07 n.s.
1,10 n.s.
1,17 b
1,71 a
1,30ab
1,55ab
1,40ab
T (cmolc dm-3
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
9,80 b
7,72 c
7,52 c
12,31 a
11,16 a
9,97 n.s.
9,53 n.s.
9,99 n.s.
10,00 n.s.
9,42 n.s.
6,41 c
8,18 b
6,67 c
11,11 a
10,11 a
8,54 c
9,77ab
9,50bc
10,21a
8,87bc
5,36 c
6,99 b
6,72 b
8,56 a
8,28 a
6,10bc
8,39 a
5,57 c
7,00 b
6,47bc
4,14 bc
3,54 c
4,60 bc
5,47 a
4,74 ab
4,13 b
5,52 a
4,03 b
4,87ab
4,60ab
V %
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
4,23 c
31,32 b
42,56 a
34,15 b
41,32 a
3,24 c
19,78 b
23,71ab
27,57 a
27,75 a
2,35c
28,65ab
26,30 b
24,76 b
31,67 a
1,07 c
17,96a
13,18b
18,25a
18,66a
1,57 d
26,65 a
10,66 c
16,15 b
17,18 b
1,04 c
14,52a
8,38 b
9,67 b
10,29ab
2,04 b
9,55 a
6,42 a
6,02 ab
8,18 a
1,23 b
4,03ab
5,01ab
5,69 a
6,27 a
CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
4. CONCLUSÕES
O CN apresentou maior teor de COT na superfície do solo, com melhor
distribuição no perfil observado no PD5 seguido do SILP.
Houve destaque para o SILP na distribuição e disponibilidade do P no perfil do
solo.
O SILP apresentou valores superiores até a camada de 0,20 m para as bases do
solo Ca2+
, K+, SB, exceto Mg
2+, o qual teve uma melhor distribuição no PC3.
O SILP destacou-se na redução dos componentes da acidez do solo, no aumento
da CTC e na saturação de bases.
36
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39
CAPÍTULO 3
FRAÇÕES E SEQUESTRO DE CARBONO EM UM LATOSSOLO AMARELO
SOB PLANTIO DIRETO E INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NO
CERRADO DO PIAUÍ
RESUMO
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Frações e seqüestro de carbono em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí. 2010. 29p. Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas) – Universidade
Federal do Piauí, PI5.
Sistemas de manejo capazes de manter e até mesmo incrementar as frações de C
orgânico no solo, contribuem para a manutenção da capacidade produtiva dos solos e a
mitigação de CO2 para atmosfera. O presente estudo teve por objetivo avaliar as frações
e o seqüestro de C em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-
pecuária no Cerrado do Piauí. Foram avaliados quatro diferentes sistemas de manejo do
solo, além de uma área de Cerrado nativo usada como referência: Cerrado nativo sem
uso agrícola (CN); plantio convencional, com três anos (PC3); plantio direto, com três e
cinco anos (PD3 e PD5, respectivamente) e sistema integração lavoura-pecuária, com
dois anos (SILP). As amostras do solo foram coletadas em dois períodos (chuvoso e
seco) e quatro profundidades (0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m),
para determinação dos teores e estoques de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio
total (NT), teores de carbono lábil (CL) e das substâncias húmicas, além da taxa de
seqüestro C-CO2. O CN apresentou maior teor de COT na superfície do solo, com
melhor distribuição no perfil do solo observada nos sistemas PD5 e SILP, com
estabilidade até a camada de 0,20 m para COT, NT, Est COT, Est NT, CL, além das
substâncias húmicas, sendo percebido para o SILP maior capacidade de estocar C no
solo no período crítico.
Palavras-Chave: substâncias húmicas; fracionamento de MOS; C sazonal.
________________________
5Orientador: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-orientadora: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília.
40
ABSTRACT
CAMPOS, LILIANE PEREIRA. Carbon sequestration and fractions of Yellow
Oxisol under no-tillage and integration crop-livestock in the Cerrado of Piauí
state. 2010, Chap. 3, p.39-68. Dissertation (Masters in Soil and Plant Nutrition) –
Federal University of Piauí. PI6.
Management systems capable of maintaining and even increasing the fractions
of soil organic C, contribute to maintaining the productive capacity of soils and the
mitigation of CO2 into the atmosphere. This study aimed to evaluate the carbon
sequestration and fractions of Yellow Oxisol under no-tillage and integration crop-
livestock in the Cerrado of Piauí state. We evaluated four different systems of soil
management, and an space used as a reference native Cerrado: native Cerrado without
agricultural use (NC); conventional tillage, with three years (CT3); no-tillage with three
and five years (NT3 and NT5, respectively) and integrated crop-livestock system, with
two years (ICLS). Soil samples were collected in two seasons (wet and dry) and four
depths 0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m, to determine the levels
and total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN), levels of labile carbon (LC) and
humic substances, beyond the rate of C-CO2 sequestration. The NC had the highest
amount of TOC in the soil surface with better distribution in the soil profile observed in
systems NT5 and ICLS, with stability to the layer of 0,20 m for TOC, TN, TOC Est, TN
Est, LC in addition humic substances, being perceived to ICLS greater capacity to store
soil C in the critical period.
Key words: humic substances; fractionation of SOM, C seasonal.
________________________
6Adviser: Luiz Fernando Carvalho Leite – EMBRAPA MEIO-NORTE/Teresina &
Co-adviser: Giovana Alcântara Maciel – EMBRAPA CERRADOS/Brasília.
41
1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, o ciclo do carbono (C) tem sido avaliado em diversos estudos,
uma vez que o carbono, sobretudo na forma de gás carbônico (CO2), é o elemento chave
nos processos que envolvem mudanças climáticas globais (Lal, 2005; Cerri & Cerri,
2007; Carvalho et al., 2010). Sistemas de manejo capazes de manter e até mesmo
incrementar as frações de C orgânico a partir do acúmulo de matéria orgânica do solo
(MOS) podem contribuir para a manutenção da capacidade produtiva dos solos e para a
atenuação do problema do incremento do CO2 atmosférico, causador do efeito estufa
(Siqueira Neto et al., 2009).
O C no solo pode se acumular em frações ativas (lábil) ou estáveis (substâncias
húmicas) (Passos et al., 2007), com diferentes tempos de ciclagem, as quais darão a
MOS constituição variada (Wolf & Wagner, 2005), com implicações na durabilidade do
seu efeito quanto à retenção de C atmosférico (Lal, 2005), bem como nas alterações das
propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos (Galvão et al., 2005).
Os constituintes lábeis, também denominados matéria orgânica lábil ou C
orgânico lábil, incluem resíduos de plantas em decomposição, substâncias não húmicas
não ligadas aos constituintes minerais, formas solúveis em água, macrorganismos
(fauna) e biomassa microbiana. A mineralização dos constituintes lábeis ocorre em
poucas semanas ou meses. Os componentes mais estáveis da MOS, representados por
substâncias húmicas (ácidos fúlvicos, ácidos húmicos e huminas) e outras
macromoléculas, são, por sua vez, resistentes ao ataque microbiano, devido à sua
estrutura molecular ou por estarem fisicamente protegidos em complexos
organominerais ou retidos no interior de agregados, podendo persistir no solo por
centenas de anos (Silva & Mendonça, 2007; Passos et al., 2007).
O acúmulo de C nas frações lábeis e estáveis da MOS apresenta grande
dinamismo, sendo influenciado pela composição química do resíduo retornado ao solo
(relação C/N), pela disponibilidade do substrato, por aspectos climáticos e
principalmente pelo manejo adotado (Silva & Mendonça, 2007; Zhongkui et al., 2010).
Em sistemas de manejo sob plantio direto (PD) tem sido observado que o acúmulo de C
no solo ocorre preferencialmente na matéria orgânica particulada, a qual é mais sensível
do que o carbono orgânico total (COT) (Bayer et al., 2004).
Sistemas de preparo ou cultivo, tais como PD e integração lavoura- pecuária
(ILP) têm-se mostrado com grande potencial para mitigar a emissão de CO2 atmosférico
42
para regiões tropicais e subtropicais (Goedert & Oliveira, 2007; Nicoloso et al., 2008).
A manutenção dos resíduos culturais na superfície do solo deixados por sistemas que
contemplam o não revolvimento do solo proporcionam a decomposição gradual e o
acúmulo do material orgânico no perfil do solo (Franzluebbers et al., 2007), que,
associado à fração mineral, favorece os estoques do C no solo (Salton et al., 2008). No
entanto, o potencial de mitigação depende das condições climáticas, como temperatura e
umidade (Fang & Moncrieff, 2001), dos tipos de solo e da mineralogia com relação à
proteção física da MOS (Madari et al., 2005), da quantidade e manejo dos resíduos
culturais depositados (Lovato et al., 2004), do manejo da fertilidade (adubação e
calagem) (Nolla & Anghinoni, 2006) e das culturas (gramíneas e leguminosas)
envolvidas no sistema de rotação (Santos et al., 2009).
No Cerrado do PI, vem sendo adotado o PD associado ao sistema ILP como
alternativa promissora, a qual pode favorecer a manutenção dos compartimentos de C
no solo, sendo trabalhos de pesquisa com este sistema inexistentes no Meio-Norte do
Brasil. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar as frações e seqüestro de
carbono em um Latossolo Amarelo sob PD e ILP no Cerrado do Piauí.
43
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Local
O estudo foi realizado na Fazenda São Marcos, localizada no município de Bom
Jesus-PI (09º 09’59,49” S e 45º 06’ 42,61” W, 481 m de altitude) inserida na região do
bioma Cerrado da Serra do Quilombo, no sul do Piauí, Nordeste do Brasil (Figura 1).
Figura 1 – Localização geral (a) e local da área experimental (b)
2.2 Solo e clima
O solo predominante nesta região é o Latossolo Amarelo (Figura 2) de textura
franco argilo arenoso (Tabela 6B) que, de acordo EMBRAPA (2006), é caracterizado
por apresentar elevada acidez e baixa fertilidade, porém com boas condições físicas.
Situa-se em relevo plano a suave ondulado, fato que o torna bastante apropriado para
atividade agrícola, entre as quais se destacam atualmente a produção de grãos de soja,
milho, arroz e feijão (Aguiar & Monteiro, 2005).
(b) Piauí (b) Bom Jesus-PI
44
Figura 2 - Mapa de reconhecimento de solos do município de Bom Jesus-PI. Fonte:
EMBRAPA/SUDENE (1983), disponível em http://www.agritempo.gov.br.
As condições climáticas da região caracterizam-se por temperaturas mínimas de
18ºC e máximas de 36ºC, com clima quente e semi-úmido (Aw segundo a classificação
de Köppen). A precipitação pluvial média anual é definida no Regime Equatorial
Continental, com isoietas anuais em torno de 800 a 1200 mm e período chuvoso
estendendo-se nos meses de outubro a maio, sendo o trimestre mais chuvoso
concentrado entre janeiro e março.
2.3 Sistemas de manejo e histórico das áreas
A Fazenda São Marcos é composta por 600 ha de reserva legal, 300 ha
destinados ao plantio convencional, 800 ha para plantio direto, 120 ha de pastagem e o
restante das áreas com pequenos cultivos de arroz (cerca de 80 ha), 20 ha de sorgo e 12
ha de eucalipto. Os 107 ha restantes integram fragmentos de Cerrado nativo em diversos
estádios de sucessão.
Para compor o ensaio, foram escolhidos talhões conduzidos sob os seguintes
sistemas: Cerrado nativo sem histórico de interferência humana em uso agrícola (CN);
plantio convencional com uso de grade pesada, intermediária e niveladora, com três
anos (PC3); plantio direto com três e cinco anos (PD3 e PD5, respectivamente) e
sistema integração lavoura-pecuária, com dois anos (SILP) (Figura 3). Os históricos
dessas áreas estão descritos na (Tabela 1).
45
Cerrado nativo
Plantio convencional – três anos
Plantio direto – três anos
Plantio direto – cinco anos
Sistema integração lavoura/pecuária – dois anos
Figura 3 - Aspecto geral dos diferentes sistemas de manejo adotados no Cerrado do
Piauí. Imagens A, B, C, D e E ilustram o período chuvoso; Imagens F, G,
H, I e J ilustram o período seco.
B G
C H
D I
E J
A F
46
Tabela 1 - Histórico de uso e manejo da área de estudo em um Latossolo-Amarelo da
região do Cerrado no sudoeste piauiense
Sistema de
manejo
Símbolo Histórico
Cerrado
nativo
Plantio
convencional
de sequeiro
(3 anos)
Plantio
Direto de
sequeiro (3
anos)
Plantio
Direto de
sequeiro (5
anos)
CN
PC3
PD3
PD5
- Vegetação nativa de Cerrado (área de transição com
fitofisionomia de campo cerrado e cerradão), sem histórico
de interferência humana em uso agrícola;
- Sistema convencional de sequeiro, com uso de grade
pesada, intermediária e niveladora para o preparo do solo,
sendo cultivado arroz por dois anos. No ano agrícola
2009/2010 foram adicionados na área cerca de 2 Mg ha-1
de calcário e 300 Kg ha-1
de gesso para plantio de soja,
com adubação de acordo com a necessidade da cultura
(média de 400 Kg ha-1
de superfosfato simples na fundação
e 180 de KCl em cobertura) para o último plantio.
- Sistema plantio direto após longo tempo sob sistema
convencional (monocultivo de soja desde 2003) até o ano
agrícola de 2005/2006. No ano agrícola 2006/2007 foi
implantado o sistema plantio direto com cultivo de soja,
sendo o milheto utilizado na entressafra para formação da
palhada. Para o ano agrícola 2009/2010 a área recebeu
cerca de 300 Kg ha-1
de gesso, 180 Kg ha-1
de MAP e 180
Kg de KCl.
- Sistema plantio direto de sequeiro após longo tempo sob
sistema convencional (monocultivo de soja desde 1999).
Em 2004 foi instalado o sistema plantio direto em rotação
anual de soja e milho, sendo que no ano agrícola
2005/2006 foi implantado soja por dois anos. Para o ano
agrícola 2007/2008 foi cultivado milho e soja nos últimos
anos, a correção do solo para o ano agrícola de 2009/2010
foi feita com 1,3 Mg ha-1
de calcário e a mesma adubação
descrita para PD3.
Sistema
integração
lavoura-
pecuária sob
plantio
direto
SILP - Área convertida em sistema agrícola no ano de 1994
sendo desmatada e cultivada em sistema de preparo
convencional para produção de arroz. No ano agrícola
1997/1998 foram adicionados 2 Mg ha-1
de calcário e 400
Kg ha-1
de superfosfato simples e cultivado soja, durante
quatro anos. No ano agrícola 2001/2002 foi introduzido o
sistema de plantio direto de soja utilizando o milheto para
formação da palhada, durante três anos. No ano agrícola
2004/2005 foi estabelecido a rotação da área com milho
adubado de acordo com a necessidade da cultura, sendo
cultivado nos anos pares e soja nos anos ímpares. No ano
agrícola 2008/2009 foi introduzido na área, a forrageira
Brachiaria brizantha cv. MG-5 após a colheita do milho.
Para o ano agrícola 2009/2010 foi feito o dessecamento da
área e plantio direto de soja, sendo aplicado 1 Mg ha-1
de
calcário e a mesma adubação usada nas áreas sob PD.
47
2.4 Amostragem e análises do solo
As amostragens do solo foram feitas em mini-trincheiras, em quatro
profundidades (0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m), com cinco
repetições nas entrelinhas dos plantios. Foram retiradas oito amostras simples para
formar uma composta por profundidade, num total de vinte amostras compostas por
sistema de manejo, durante a fase de desenvolvimento vegetativo da cultura da soja para
o período chuvoso e durante o pousio para o período seco (Figuras 4 e 5). As amostras
foram acondicionadas em sacos plásticos, identificadas e encaminhados ao Laboratório
de Solos da EMBRAPA Meio-Norte, onde foram secas ao ar, destorroadas, maceradas
e passadas em peneira de 2 mm de malha (TFSA) para compor as análises laboratoriais.
Figuras 4 e 5 - Dados climáticos do município de Bom Jesus-PI no ano 2009. Fonte:
INMET(2009), disponível em http://www.agritempo.gov.br.
2.5 Análises laboratoriais
Em todas as amostras coletadas foram efetuadas análises de carbono orgânico
total (COT) e nitrogênio total (NT), carbono lábil (CL) e não lábil (CNL) e o carbono
das substâncias húmicas (SH): frações ácidos fúlvicos (FAF), ácidos húmicos (FAH) e
huminas (FHUM).
Os valores de COT e NT serviram para calcular o estoque de carbono (Est C) e o
de nitrogênio (Est N), além da relação C/N. O Est C serviram para determinar as taxas
de emissão e seqüestro de carbono (C-CO2). Os valores de CL e CNL serviram para
determinar o índice de manejo de carbono (IMC).
48
2.5.1 Determinação do carbono orgânico total, do nitrogênio total, da relação
carbono/nitrogênio e dos estoques de carbono e nitrogênio
O COT foi determinado por oxidação a quente com dicromato de potássio e
titulado com sulfato ferroso amoniacal, segundo método modificado de Walkley &
Black (1934) adaptado por Yeomans & Bremner (1988). O NT foi quantificado por
digestão sulfúrica e dosado por destilação Kjedhal (Bremmer, 1996), cujos valores
obtidos foram utilizados para determinar a relação C/N. Os estoques de COT e NT para
cada profundidade foram calculados utilizando as seguintes expressões (Leite et al.,
2003): Est C = (COT x Ds x e), em que: Est C é o estoque de carbono orgânico total em
determinada profundidade; COT o teor de carbono orgânico total; Ds a densidade do
solo, determinada pelo método do anel volumétrico (Figura 6), segundo EMBRAPA
(1997) em cada profundidade e e a espessura da camada considerada. O cálculo dos
estoques de N total foi efetuado seguindo a seguinte expressão: Est N = (NT x Ds x e),
em que: Est N é o estoque de N total do solo em determinada profundidade e NT o teor
de N total.
Figura 6. Amostra indeformada da coleta da densidade do solo (Ds) em Latossolo
Amarelo sob Cerrado no Piauí7.
________________________
7Os valores da Ds serviram somente para cálculo dos estoques de COT e NT (Tabela
6B).
49
2.5.2 Determinação da taxa de emissão e seqüestro de carbono
Os estoques do COT nos sistemas de manejo e na vegetação nativa foram usados
para calcular a emissão ou seqüestro de C-CO2 (Est de COT no sistema de manejo – Est
de COT na vegetação nativa/tempo de uso do sistema). Para converter o estoque de C
em CO2 utilizou-se o fator de conversão 3,67 (massa molar do CO2/massa molar do C)
conforme reportado por Leite et. al (2003).
2.5.3 Determinação da labilidade do carbono e do índice de manejo de carbono
O CL foi quantificado por meio de oxidação com KMnO4 (16,175 mmol.L-1
),
como proposto por Blair et al. (1995) e modificado por Shang & Tiessen (1997),
enquanto CNL, equivalente ao C não oxidado pelo KMnO4, foi determinado por
diferença (CNL = COT– CL). Com base nas mudanças no COT, entre um sistema
referência e um sistema de uso, foi criado um Índice de Compartimento de Carbono
(ICC), calculado como: ICC=COT cultivado/COT referência. Com base nas mudanças
na proporção de CL (i.e. L = CL/CNL) no solo, um Índice de Labilidade (IL) foi
determinado como: IL = L cultivado/L referência. Estes dois índices foram usados para
calcular o Índice de Manejo de Carbono (IMC), obtido pela seguinte expressão: IMC =
ICC x IL x 100 (Blair et al., 1995).
2.5.4 Fracionamento químico de substâncias húmicas
O fracionamento químico de substâncias húmicas (SH) foi realizado segundo o
método sugerido pela International Humic Substances Society (Swift, 1996). Desse
fracionamento, obtiveram-se as frações ácidos fúlvicos (FAF), ácidos húmicos (FAH) e
huminas (FHUM). Do somatório de todas essas frações húmicas, foram obtidas as (SH).
A determinação de C em cada fração húmica, foi realizada conforme Yeomans &
Bremner (1988) para FAF e FAH e Bataglia et al. (1983) para FHUM, onde as amostras
de solo foram tratadas com NaOH 0,1 mol.l-1
, agitadas e deixadas em repouso por 24 h.
Após esta etapa, as mesmas foram centrifugadas a 5.000 g por 20 minutos. Este
procedimento foi repetido por três vezes. O pH do extrato alcalino foi ajustado para 2,0
pela adição de H2SO4 e deixado para decantar durante 18 h. Depois de centrifugado o
material acidificado foi filtrado e teve o volume aferido para 50 ml com água destilada
(FAF). Sobre o precipitado foram adicionados 30 mL de NaOH 0,1 mol.l-1
até a
lavagem e aferidos o volume para 50 ml usando água destilada (FAH). O material
restante nos tubos de centrífuga foi considerado como a FHUM. A determinação
50
quantitativa de carbono nos extratos das FAF, FAH e FHUM foram feitas através da
oxidação do C com dicromato de potássio e titulação do excesso. Dos teores de cada
fração de SH foi calculada a relação FAH/FAF e a relação entre as frações no extrato
alcalino (FAF + FAH = EA) e humina (HUM), obtendo-se a relação EA/HUM (Benites
et al., 2003). O Índice de humificação (IH) proposto por Canellas & Santos (2005) foi
calculado através da seguinte fórmula: IH = (FAH + FAF + FHUM)/ COTx100. Este
índice permite inferir a proporção de matéria orgânica humificada em relação ao teor do
COT do solo.
2.6 Análise estatística
Foi avaliado o efeito dos períodos (chuvoso e seco), das profundidades, dos
sistemas de manejo e das interações entre períodos x profundidades, períodos x
sistemas, profundidades x sistemas e períodos e profundidades x sistemas utilizados
para verificar as diferenças entre as médias das análises dos atributos químicos em cada
área estudada comparados por meio do teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade,
utilizando-se o programa ASSISTAT (versão 2010).
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Carbono orgânico total, nitrogênio total e relação carbono/nitrogênio
Foram obtidos os valores médios para o COT e o NT, sendo observada interação
significativa (p<0,05) entre o período, profundidade e sistema, para ambas variáveis,
além da relação C/N (Tabela 2). Não houve diferença significativa (p>0,05) para a
interação entre período e sistema para NT (Tabela 2B).
Na camada superficial de 0,00-0,05 o solo sob CN apresentou maior teor de
COT, tanto para o período chuvoso (30,65 g kg-1
) como para o período seco (21,82 g
kg-1
) sendo superior (p<0,05) aos outros sistemas. Os sistemas PD3 e PC3 apresentaram
os menores valores (16,58 g kg-1
e 17,95 g kg-1
, respectivamente) para o período
chuvoso na camada superficial, sendo que o PC3 adquiriu o menor valor (12,04 g kg-1
)
também para o período seco (Tabela 2). Para as demais profundidades de 0,05-0,10 m,
0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m, exceto o período chuvoso para a última profundidade, o
sistema PD5 seguido do SILP obtiveram os melhores resultados entre os períodos
chuvoso e seco.
51
Tabela 2. Teores de carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e relação
carbono/nitrogênio (C/N) em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e
integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e
quatro profundidades.
Sistemas
de manejo
COT NT C/N
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
-------------------g kg -1
--------------------
Profundidades (m)
0,00-0,05
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
30,65 a
17,95 c
16,58 c
22,03 b
20,41 b
21,82 a
12,04 d
17,58 c
20,10ab
18,94bc
0,97 b
0,74 c
0,95 b
1,11 a
1,18 a
1,07 ab
0,86 c
1,01 b
1,16 a
1,19 a
31,28 a
24,19 b
17,53 c
19,68 c
17,42 c
20,30 a
14,02 b
17,38 ab
17,33 ab
15,93 b
0,05-0,10
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
18,09 b
18,43 b
18,45 b
21,81 a
18,68 b
9,99 c
12,07b
13,38b
18,79a
17,61a
0,77 b
0,78 b
0,82 b
0,99 a
0,89 a
0,75 c
1,02 a
0,88 b
0,95 ab
0,99 ab
23,48 n.s.
24,21 n.s.
22,48 n.s.
22,19 n.s.
21,00 n.s.
13,40 c
12,10 c
15,14 bc
19,81 a
17,81 ab
0,10-0,20
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
13,39 a
15,14 a
11,01 b
15,03 a
15,20 a
7,59 c
8,35 c
7,56 c
10,81 b
12,89a
0,61 bc
0,80 a
0,52 c
0,80 a
0,71 ab
0,48 b
0,70 a
0,47 b
0,75 a
0,71 a
21,89 n.s.
18,84 n.s.
21,20 n.s.
18,85 n.s.
21,36 n.s.
15,95 ab
11,87 c
15,81 ab
14,26 bc
18,09 a
0,20-0,40
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
9,30 n.s.
9,18 n.s.
7,98 n.s.
9,89 n.s.
8,80 n.s.
5,77bc
4,91 c
7,06ab
8,73 a
8,86 a
0,43 ab
0,48 ab
0,40 b
0,52 a
0,46 ab
0,45 b
0,49 b
0,43 b
0,61 a
0,54 ab
21,67 n.s.
18,97 n.s.
20,17 n.s.
19,02 n.s.
19,02 n.s.
12,87 bc
10,02 c
16,47 a
14,24 ab
16,33 a CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
Estudos realizados por Sá et al. (2004) demonstraram que após cinco anos, o
sistema PD começa a acumular C orgânico no solo onde a imobilização de N aproxima-
se da mineralização, originando estruturas mais estáveis de formação da MOS. Por
outro lado, a semelhança dos valores de COT na profundidade de 0,10-0,20 m no
período chuvoso entre o PC3 com PD5 e SILP pode estar relacionada ao uso de
implementos agrícolas, utilizados anterior ao plantio. Balesdent et al. (2000) alertaram
para o fato de o arado de aiveca utilizado em plantio convencional incorporar resíduos
em profundidade e a MOS ser translocada para profundidades abaixo do pé-de-arado. O
estudo demonstrou diferença não significativa (p>0,05) para o acúmulo de COT na
52
camada de 0,20-0,40 m para o período chuvoso e diferença significativa (p<0,05)
superior para os sistemas PD3, PD5 e SILP no período seco, sendo o maior índice
observado no SILP (8,86 g kg-1
) demonstrando que a presença de material orgânico,
aliado ao não revolvimento do solo e a rotação de culturas entre gramíneas e
leguminosas pode acumular C com maior eficiência no perfil do solo. Por sua vez,
ressalta-se uma maior entrada de C no solo no período chuvoso entre os tratamentos,
possivelmente devido à presença de material vegetal em processo de decomposição; por
outro lado, as altas temperaturas ocasionadas no período seco, podem ter contribuído
para aumentar a perda de C no solo, acelerando o processo de mineralização.
De modo geral, em todas as profundidades avaliadas, os maiores valores
(p<0,05) para o NT foram observados nos sistemas PD5 e SILP para os períodos
chuvoso e seco (Tabela 2), sendo a interação não significativa (p>0,05) entre período e
sistema. O PD contribui para aumentar os estoques de C no solo devido à cobertura
vegetal sem revolvimento. Além disso, a fertilização nitrogenada utilizada em PD
favorece a manutenção dos estoques de N no solo (Matias, et al., 2009). Também foi
observado para o PC3 na camada de 0,10-0,20 m valores semelhantes de NT,
provavelmente em função do material orgânico anteriormente incorporado. Nos
sistemas em que o solo é revolvido a MOS é distribuída por toda a camada arável,
fazendo com que os teores de COT, em profundidades maiores, possam ser semelhantes
ou até maiores que no sistema PD (Ussiri & Lal, 2009), isto pode contribuir para a
adição de N ao solo em camada subsuperficial por meio da MOS, já que cerca de 95%
do N está associado a MOS incorporados aos esqueletos de C (Silva & Mendonça,
2007).
Para a relação C/N, observou-se maiores valores (p<0,05) de N para o
tratamento CN (31,28 e 20,30) para os períodos chuvoso e seco, respectivamente na
camada superficial, com predomínio do processo de imobilização, relação C/N>30 no
período chuvoso. Durante o período chuvoso não houve diferença significativa (p>0,05)
entre os diferentes sistemas nas profundidades de 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40
m, sendo verificado o maior índice para o PC3 (24,21) na camada de 0,05-0,10 m.
Segundo Moreira & Siqueira (2006), quando os valores da relação C/N<20, há
predomínio do processo de mineralização que favorece a decomposição e a liberação do
N para o solo, podendo ser intermediários quando a relação C/N estiver entre 20-30.
Houve predominância do processo de mineralização para o período seco com liberação
de N para o solo entre todos os sistemas, sendo intermediário apenas para o CN (20,30)
53
e para grande maioria dos sistemas no período chuvoso. No período sem chuva, os
níveis de C no solo tende a decrescer ao contrário dos níveis de N que podem aumentar
em função da atividade microbiana e da rápida decomposição dos tecidos vegetais,
principalmente os pobres em lignina. A biomassa microbiana do solo apresenta
ciclagem rápida e responde intensamente a flutuações sazonais de umidade e
temperatura, ao cultivo e ao manejo de resíduos, sendo indicador mais sensível das
mudanças nos níveis de MOS do que o teor de COT (Leite et al., 2003a). Os menores
índices da relação C/N foi observado no PC3 no período seco em função da ausência de
material vegetal de cobertura rico em N.
3.2 Estoques de carbono orgânico total, nitrogênio total e taxas de emissão e
seqüestro de carbono
Os valores componentes dos estoques de C e N do solo para dois períodos,
quatro profundidades e cinco sistemas de manejo, são apresentados na (Tabela 3) com
interação significativa (p<0,05) entre o período, profundidade e sistema, sendo
estabelecidas comparações baseadas entre os sistemas e os períodos dentro de cada
profundidade.
A área sob PD5 apresentou superioridade (p<0,05) para os estoques de COT nas
profundidades de 0,00-0,05 m, 0,05-0,10 m e 0,20-0,40 m nos dois períodos chuvoso e
seco, com exceção para a profundidade de 0,10-0,20 m no período seco, sendo o melhor
resultado observado para esta camada no SILP (22,65 Mg há-1
e 19,47 Mg há-1
) em
ambos os períodos (chuvoso e seco, respectivamente). Por outro lado, o sistema PC3
obteve os menores valores entre os períodos, profundidades e sistemas, seguido do PD3
(Tabela 3). Valores inferiores de COT para o PC pode ser devido ao aumento da
decomposição da MOS pelo excessivo preparo do solo e exposição dos agregados ao
ataque microbiano (Leite & Galvão, 2008). Por outro lado, os valores inferiores
observados para o PD3 pode ser devido ao pouco tempo de adoção desse sistema.
Estudos realizados por Sá et al. (2004) em experimento de longa duração,
demonstraram que a consolidação do PD ocorre somente aos cinco anos de implantação
quando se observa um maior equilíbrio entre o processo de imobilização e
mineralização.
54
Tabela 3. Valores de estoque de carbono (Est COT), estoque de nitrogênio (Est NT) e
taxas de emissão e de seqüestro de carbono (C-CO2) em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois períodos de
coleta (chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Sistemas
de manejo
Est COT Est NT C-CO2
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
-------------------Mg ha -1
-------------------- Mg ha -1
ano-1
Profundidades (m)
0,00-0,05
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
14,41 ab
10,67 c
10,94 c
16,08 a
13,26 b
10,03 c
7,04 d
11,69 bc
14,57 a
12,59 b
0,45 c
0,44 c
0,62 b
0,82 a
0,77 a
0,49 c
0,50 c
0,67 b
0,84 a
0,79 ab
-
-4,65
-4,28
1,17
-0,23
-
-3,66
2,03
3,33
1,17
0,05-0,10
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
10,67 c
11,72 bc
12,74 b
15,92 a
13,45 b
6,04 c
7,30 c
9,37 b
13,72 a
12,86 a
0,45 c
0,49 bc
0,57 bc
0,72 a
0,61 ab
0,45 b
0,61 a
0,61 a
0,69 a
0,72 a
-
1,35
2,81
3,89
1,47
-
1,54
4,07
5,64
3,13
0,10-0,20
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
18,08 c
20,59 b
16,29 c
21,95 ab
22,65 a
9,94 c
10,94 c
11,34 c
15,57 b
19,47 a
0,83 b
1,09 a
0,76 b
1,17 a
1,06 a
0,63 c
0,92 b
0,71 c
1,09 a
1,07 a
-
3,06
-2,20
2,86
2,11
-
1,22
1,71
4,13
4,37
0,20-0,40
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
25,68 b
24,79 bc
23,48 c
29,06 a
26,22 b
16,17 c
13,18 d
21,17 b
26,02 a
26,75 a
1,19 cd
1,31 bc
1,16 d
1,53 a
1,38 b
1,26 c
1,31 c
1,29 c
1,83 a
1,64 b
-
-1,20
-2,69
2,44
0,38
-
-3,66
6,12
7,23
4,85 CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; valores positivos indicam seqüestro e valores negativos indicam emissão.
Os resultados do estoque de COT para os diferentes sistemas de manejo
adotados no Cerrado do Piauí levando-se em consideração as profundidades de 0,00-
0,20 m e 0,20-0,40 m para os períodos chuvoso e seco além da área de CN estão
representado nas (Figuras 7 e 8).
55
Período chuvoso
Período seco
Figuras 7 e 8 - Estoques de C em diferentes sistemas de manejo para os períodos
chuvoso e seco nas profundidades de 0,00-0,20 m e 0,20-0,40 m em
Latossolo Amarelo no Cerrado do Piauí.
Os maiores estoques de C estão na camada de 0,00-0,20 m. O PD5 acumulou a
maior quantidade de COT no período chuvoso nas profundidades de 0,00-0,20 m e
0,20-0,40 m com 53,80 Mg ha-1
e 26,50 Mg ha-1
, respectivamente. Por sua vez o SILP
acumulou mais C entre as mesmas profundidades no período seco com 44,90 Mg ha-1
e
26,75 Mg ha-1
, respectivamente. Estudos realizados por Salton et al. (2008) na região do
Mato Grosso do Sul demonstraram que a presença de gramíneas no PD favorece a
56
formação de agregados mais estáveis que se relacionam com o aumento do teor de C no
solo.
Os estoques de N mantiveram-se estáveis entre os dois períodos e os sistemas
nas diferentes profundidades, sendo os melhores resultados (p<0,05) observados para os
sistemas PD5 em todas as profundidades e o SILP até a profundidade de 0,20 m.
A estabilidade pelo tempo de adoção do PD5 ocasionou maiores taxas de
seqüestro de C em todo o perfil do solo estudado (Tabela 3) para os períodos chuvoso e
seco, sendo maior no PD5, intermediária no SILP e menor nos sistemas PC3 e PD3
(Tabela 3). Observou-se maior seqüestro de C para o período seco em todos os sistemas
quando associados ao PD e as maiores taxas de emissão (-4,65 Mg ha-1
ano-1
e -3,66 Mg
ha-1
ano-1
) para o PC3 na camada de 0,00-0,05 m nos períodos chuvoso e seco
respectivamente, sendo o mesmo índice do período seco observado na profundidade de
0,20-0,40 m, demonstrando que a ruptura dos agregados pelo uso de implementos
agrícolas na camada arável expõe o C ao ataque microbiano podendo reduzi-lo aos
mesmos índices encontrados no subsolo e promover o aumento de CO2.
3.3 Labilidade e índice de manejo de carbono
Os teores de CL, CNL e o IMC dos diferentes sistemas de manejo foram
comparados dentro de cada profundidade entre os períodos chuvoso e seco, com
interação significativa (p<0,05) entre o período, profundidade e sistema, para ambas
variáveis (Tabelas 4 e 5, respectivamente ) com efeito não significativo (p>0,05) entre
período e a interação período x profundidade para o IMC (Tabela 3B).
Para o período chuvoso, a área de CN apresentou valores superiores (p<0,05)
para o CL, CNL e COT na camada de 0,00-0,05 m (Tabela 4). Os maiores valores de
CL presentes na MOS nas camadas superficiais, podem estar relacionados à maior
adição anual e manutenção dos resíduos vegetais na superfície do solo, em adição à
diminuição da atividade microbiana pela redução da temperatura do solo e maior
aeração, e principalmente, à proteção física da MOS no interior de agregados (Balesdent
et al., 2000). Para a mesma camada, observou-se que todos os valores do IMC foram
inferiores a 100, sendo o pior resultado (50,25) observado no sistema PC3. As
perturbações induzidas pelo manejo convencional, que diminuem a agregação do solo e
a proteção física com acréscimos na erosão também são fatores que determinam o teor
da MOS (Lal, 2005). Por outro lado, valores de IMC inferiores a 100 são indicativos de
57
impacto negativo das práticas de uso e manejo sobre os teores da MOS e a qualidade do
solo (Blair et al., 1995).
Tabela 4. Teores de C lábil (CL) e não lábil (CNL), carbono orgânico total (COT),
índice de compartimento de carbono (ICC), labilidade de carbono (L), índice
de labilidade (IL) e índice de manejo de carbono (IMC) em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Sudoeste Piauiense (Período Chuvoso).
Sist. de
manejo
CL CNL COT ICC L IL IMC
-------------- g kg-1
---------
Profundidades
-------- 0,00-0,05 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,41 a
0,70 d
1,26 b
1,35 ab
1,11 c
29,24 a
17,25 c
15,31 c
20,68 b
19,30 b
30,65 a
17,95 c
16,58 c
22,03 b
20,41 b
-
0,59
0,55
0,73
0,68
0,0485
0,0407
0,0829
0,0654
0,0578
-
0,8488
1,7176
1,3544
1,1971
100,00
50,25 b
93,29 a
97,49 a
80,80 a
-------- 0,05-0,10 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,83 bc
0,71 c
1,26 a
1,23 a
0,96 b
17,26 b
17,71 b
17,19 b
20,57 a
17,73 b
18,09 b
18,43 b
18,45 b
21,81 a
18,68 b
-
1,02
1,02
1,20
1,04
0,0484
0,0405
0,0737
0,0599
0,0533
-
0,8498
1,5510
1,2583
1,1221
100,00
86,78 c
159,33 a
151,94 a
117,00 ab
-------- 0,10-0,20 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,54 b
0,65 ab
0,73 a
0,75 a
0,70 a
12,85 a
14,49 a
10,27 b
14,28 a
14,49 a
13,39 a
15,14 a
11,01 b
15,03 a
15,20 a
-
1,13
0,82
1,12
1,13
0,0425
0,0446
0,0718
0,0525
0,0488
-
1,0558
1,7097
1,2480
1,1585
100,00
119,84 n.s
140,72 n.s
140,59 n.s
131,67 n.s
-------- 0,20-0,40 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,36 ab
0,28 b
0,47 a
0,48 a
0,39 ab
8,94 n.s.
8,89 n.s.
7,51 n.s.
9,40 n.s.
8,41 n.s.
9,30 n.s.
9,18 n.s.
7,98 n.s.
9,89 n.s.
8,80 n.s.
-
0,99
0,85
1,06
0,94
0,0401
0,0325
0,0633
0,0513
0,0467
-
0,8123
1,5848
1,2814
1,1670
100,00
80,03 c
136,70 a
136,32 a
109,14 b CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
O sistema PD3 apesar de ter apresentado valores significativos (p<0,05) de CL
entres as profundidades de 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m no período chuvoso,
observou-se uma maior estabilidade entre as variáveis CL, CNL, COT e IMC para o
sistema PD5. Após cinco anos, o PD tende a formar estruturas mais estáveis, com o
restabelecimento da biomassa microbiana e o rearranjo da estrutura (Sá et al., 2004).
58
Resultados semelhantes foram observados para o CN, PC3, PD5 e SILP para o
CNL e COT nas profundidades de 0,10-0,20 m. Por sua vez, não houve diferença
significativa (p>0,05) para o IMC entre todos os tratamentos na profundidade de 0,10-
0,20 m, onde todos obtiveram índice superior ao CN. O fato do PC3 apresentar índices
semelhantes aos demais sistemas para a camada de 0,10-0,20 m pode ser devido à
incorporação de material orgânico em profundidade pelo uso de implementos agrícolas.
Os índices comparativos para CNL e COT limitaram-se a profundidade de 0,20 m, com
resultados não significativos (p>0,05) para a profundidade de 0,20-0,40 m. Os valores
de C tendem a decrescer em profundidade em razão da ausência de reposição de
material vegetal (Goedert & Oliveira, 2007).
No período seco foi observada maior labilidade de C para todos os sistemas de
PD e o CN na camada superficial de 0,00-0,05 m (Tabela 5). Nas demais camadas
houve diferença significativa (p<0,05) para o PC3 e PD5, provavelmente devido a
presença de material orgânico incorporado para estas camadas no PC3 e maior teor de C
nas camadas, exceto 0,10-0,20 m, no PD5. O COT foi superior na camada de 0,00-0,05
m para o CN e PD5, porém o IMC foi inferior ao CN entre todos os sistemas,
demonstrando que, a quantidade do material vegetal remanescente dos sistemas de
manejo adotados no Cerrado do Piauí e depositados em superfície ainda não superou a
condição de equilíbrio (Tabela 5).
Para as camadas subsuperficiais de 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m o
SILP foi superior (p<0,05) entre os demais sistemas de manejo para o CNL e COT,
com destaque para o IMC apenas na camada de 0,20-0,40 m. Para os demais sistemas o
IMC mostrou-se vantajoso, sendo que o PC3 adquiriu índices semelhantes aos PD nas
profundidades de 0,05-0,10 m e 0,10-0,20 m, provavelmente em função do material
orgânico incorporado anterior ao plantio, porém o PD3 teve IMC inferior ao CN nas
profundidades, exceto 0,05-0,10 m, possivelmente em razão do curto período de
adoção do PD.
59
Tabela 5. Teores de C lábil (CL) e não lábil (CNL), carbono orgânico total (COT),
índice de compartimento de carbono (ICC), labilidade de carbono (L), índice
de labilidade (IL) e índice de manejo de carbono (IMC) em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Sudoeste Piauiense (Período seco).
Sist. de
manejo
CL CNL COT ICC L IL IMC
-------------- g kg-1
----------
Profundidades
-------- 0,00-0,05 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,36 a
0,88 b
1,22 a
1,31 a
1,24 a
20,46 a
11,16 d
16,35 c
18,79 ab
17,70 bc
21,82 a
12,04 d
17,58 c
20,10ab
18,94bc
-
0,55
0,80
0,92
0,87
0,0666
0,0789
0,0749
0,0700
0,0701
-
1,1889
1,1274
1,0546
1,0579
100,00
66,25 b
91,45 a
97,53 a
92,41 a
-------- 0,05-0,10 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,67 c
1,01 ab
1,00 b
1,15 a
0,87 b
9,32 c
11,06 bc
12,38 b
17,64 a
16,74 a
9,99 c
12,07b
13,38b
18,79a
17,61a
-
1,25
1,39
1,92
1,81
0,0726
0,0931
0,0811
0,0653
0,0525
-
1,2939
1,1246
0,9059
0,7253
100,00
156,40 a
153,63 a
172,69 a
130,07 b
-------- 0,10-0,20 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,42 bc
0,69 a
0,39 c
0,55 ab
0,52 bc
7,16 c
7,66 c
7,16 c
10,26 b
12,37 a
7,59 c
8,35 c
7,56 c
10,81 b
12,89a
-
1,10
0,99
1,42
1,69
0,0599
0,0904
0,0553
0,0546
0,0429
-
1,5036
0,9270
0,9176
0,7198
100,00
165,73 a
91,92 c
129,55 b
121,36 b
-------- 0,20-0,40 m---------
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,28 b
0,33 ab
0,26 b
0,33 ab
0,45 a
5,49 bc
4,58 c
6,79 ab
8,40 a
8,40 a
5,77bc
4,91 c
7,06ab
8,73 a
8,86 a
-
0,86
1,23
1,52
1,55
0,0520
0,0730
0,0391
0,0401
0,0539
-
1,4046
0,7518
0,7707
1,0368
100,00
121,36 b
92,98 c
117,61 b
160,39 a CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade.
3.4 Distribuição das frações húmicas
Observou-se interação significativa (p<0,05) entre os períodos, profundidades e
sistemas, para variáveis (FAF, FAH, FHUM, FAH/FAF e EA/FHUM) conforme
apresentado na (Tabelas 6). Não houve diferença significativa (p>0,05) para as
interações entre período e sistemas para FAH e período e profundidade para EA
(Tabelas 4B e 5B, respectivamente).
60
Tabela 6. Teores das frações ácidos fúlvicos (FAF), frações ácidos húmicos (FAH),
frações huminas (FHUM), relação entre ácidos húmicos e fúlvicos
(FAH/FAF) e relação entre o extrato alcalino (EA) e humina (EA/FHUM) em
um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária, dois
períodos de coleta (chuvoso e seco) e quatro profundidades.
Profundidade (m)
0,00-0,05 0,05-0,10 0,10-0,20 0,20-0,40
Sistema
Período
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
FAF (g kg -1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,36 bc
0,43 d
0,95 c
1,70 ab
2,05 a
2,32 a
1,57b
1,73b
1,83b
1,58b
0,68 bc
0,46 c
1,04 b
1,80 a
1,85 a
1,13 b
1,87 a
1,23 b
1,46ab
1,30 b
0,67 cd
0,38 d
0,91 bc
1,44 a
1,38 ab
1,15ab
1,57 a
0,81 c
1,38ab
0,91bc
1,07 a
0,33 c
0,55 bc
0,98 ab
0,95 ab
0,97n.s.
0,58n.s
0,79 n.s
0,55 n.s
0,56n.s
FAH (g kg -1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
7,38 a
2,16 c
4,02 b
4,54 b
4,46 b
5,27 a
2,58b
2,81b
5,33 a
4,38 a
3,03 b
2,82 b
3,60 ab
4,64 a
3,73 ab
2,25 b
2,81ab
2,79ab
3,59ab
3,74 a
0,79 b
0,78 b
1,42 ab
2,44 a
2,28 a
1,54 n.s
1,90 n.s
1,42 n.s
1,82 n.s
1,57 n.s
0,37 n.s
0,21 n.s
0,09 n.s
0,33 n.s
0,35 n.s
1,82n.s
0,99n.s
0,92n.s
1,04n.s
0,89n.s
FHUM (g kg -1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
17,60 a
4,04 d
7,73 c
10,28 b
8,17 c
11,16a
6,84 c
7,91bc
9,97 a
9,37ab
10,83 a
4,95 d
6,40 cd
9,64 ab
7,72 bc
5,44 b
6,62ab
8,50 a
7,87 a
7,78 a
8,06 a
4,98 c
5,36 bc
7,19 ab
7,57 a
3,99 b
4,43 b
4,44 b
5,46ab
6,62 a
5,25 n.s
4,96 n.s
3,46 n.s
3,96 n.s
4,93 n.s
2,62 b
2,71ab
4,32ab
4,56 a
4,34ab
FAH/FAF (g kg -1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
5,36 a
5,33 a
4,34 a
2,70 b
2,17 b
2,28 ab
1,72 b
1,61 b
3,08 a
2,80 ab
4,84 b
6,26 a
3,50 bc
2,57 cd
2,03 cd
2,04ab
1,49 b
2,30ab
2,56ab
2,88 a
1,97 a
2,01 a
1,71 b
1,72 b
1,67 b
1,32 n.s
1,20 n.s
1,76 n.s
1,32 n.s
1,88 n.s
0,34 n.s
0,88 n.s
0,47 n.s
0,33 n.s
0,34 n.s
1,93 n.s
1,74 n.s
1,15 n.s
1,92 n.s
1,60 n.s
EA/FHUM (g kg -1
)
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,76 bc
1,03 d
1,48 cd
2,15 ab
2,61 a
2,79 a
1,96 b
2,10 b
2,36 ab
2,05 b
0,96 c
1,10 c
1,65 b
2,27 a
2,35 a
1,54 b
2,31 a
1,56 b
1,91ab
1,78ab
0,77 cd
0,54 d
1,19 bc
1,78 a
1,69 ab
1,55ab
2,00 a
1,13 c
1,71ab
1,15bc
1,15 a
0,37 b
0,57 ab
1,07 a
1,02 a
1,78 a
0,94 b
1,01 b
0,78 b
0,76 b CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos. Valores seguidos pela
mesma letra na coluna não apresentam diferenças significativas entre si pelo teste Tukey a 5% de
probabilidade; ns: não significativo.
O teor de COT das substâncias húmicas solúveis FAF e FAH variou entre os
sistemas nas diferentes profundidades e períodos, com valores superiores observados na
61
fração FAH. Na camada superficial de 0,00-0,05 m houve destaque no CN para FAF no
período seco e para FAF e FAH em ambos os períodos. O PD5 e o SILP obtiveram os
maiores índices para FAF no período chuvoso, com destaque para SILP (2,05 g kg-1
) e
para FAH tanto no seco como no chuvoso, sendo este último até a camada de 0,10-0,20
m no período chuvoso (Tabela 6). Não observou diferença significativa (p>0,05) entre
todos os tratamentos para FAF na profundidade de 0,20-0,40 m no período seco e para
FAH em ambos períodos nesta mesma profundidade, além da profundidade de 0,10-
0,20 m no período seco. A presença de COT em maior quantidade observada para os
sistemas nas mesmas profundidades e períodos (Tabela 2) corresponde a estes
resultados, onde os valores de FAF e FAH mostraram-se superiores. Resultados
semelhantes foram encontrados por Loss et al. (2006) em estudo feito em Latossolo
Amarelo sob diferentes coberturas vegetais, os quais reportaram maiores valores para
FAF e FAH na área sob floresta na profundidade de até 0,10 m, sendo também
observado baixos valores para FAF e FAH em profundidade, com maior presença de
FAF até 0,70 m nos sistemas e no solo sob floresta. O maior conteúdo de FAF
comparativo a FAH observado em profundidade, deve-se a maior solubilidade desta
fração no solo (Pinheiro et al., 2005), porém os maiores valores da fração FAH em
relação a FAF é devido ao resultado da rápida mineralização dos compostos orgânicos
(Cunha et al., 2007).
A fração FHUM mostrou-se superior as frações FAF e FAH (Tabela 6), com
maior índice (17,60 g kg-1
) observado na camada superficial de 0,00-0,05 m para o CN
em função da maior quantidade de COT observada nesse tratamento. Houve diferença
significativa (p<0,05) entre os tratamentos com valores favoráveis ao PD5 e SILP
observados nos mesmos períodos e profundidades para as variáveis FAF e FAH com
diferença não significativa (p>0,05) na profundidade de 0,20-0,40 m para o período
chuvoso. A fração FHUM representou a maior fração entre as substâncias húmicas dos
diferentes sistemas em estudo (Tabela 6), sendo observado no PC3 os maiores índices
de humificação (acima de 90%) entre os sistemas e profundidades no período seco
(Tabela 7). O material orgânico naturalmente rico em N, P e Ca, adicionado com
adubações freqüentes e associado às condições bioclimáticas conferida aos Latossolos
com temperatura e precipitação elevada, favorecem a mineralização rápida da MOS e
acelera o processo de humificação, principalmente em sistemas sem cobertura do solo
(Loss et al., 2006; Cunha et al., 2007; Martins et al., 2009).
62
Para a relação FAH/FAF foram observados valores significativamente
superiores (p<0,05) na camada superficial 0,00-0,05 m no período chuvoso para o CN,
PC3 e PD3 e no período seco para o CN, PD5 e SILP. Na camada de 0,05-0,10 m
destacou-se o PC3 no período chuvoso, sendo exceção no período seco. Na camada de
0,10-0,20 m houve destaque para o CN e PC3 no período chuvoso, com diferença não
significativa (p>0,05) para a mesma camada no período seco e na camada de 0,20-0,40
m nos dois períodos. FAH/FAF representam a relação entre os teores de C na forma de
ácidos húmicos e ácidos fúlvicos e indica o grau de conversão do carbono orgânico
insolúvel presente no solo em frações solúveis que, em geral, os solos mais arenosos
apresentam valores superiores para esta relação, o que significa a perda seletiva da
fração mais solúvel (Martins et al., 2009).
A relação EA/FHUM foi significativamente superior (p<0,05) para o sistema
PD5 em todos os períodos e profundidades, exceto na camada de 0,20-0,40 m no
período seco, sendo em seguida satisfatória ao SILP, indicando maior iluviação do C no
perfil do solo para estes sistemas (Tabela 6). Solos sob vegetação nativa de Cerrado e
pastagens tendem a ter a relação entre o extrato alcalino e a humina como sendo inferior
devido a composição dos resíduos vegetais pobres em lignina, precursor químico da
humina, ácidos húmicos e outros compostos recalcitrantes (Silva & Mendonça, 2007;
Martins et al., 2009). Leite & Galvão (2008) destacam a importância do PD conjugado
ao SILP para o Cerrado do Piauí como sendo o sistema de manejo capaz de incorporar
culturas de cobertura com elevado aporte de resíduos que favorecem as entradas de C e
N no solo de forma equilibrada.
O IH variou entre os sistemas em diferentes profundidades (Tabela 7), sendo
observado o menor (36,96%) na camada de 0,00-0,05 m no período chuvoso e o maior
(94,78%) na camada de 0,10-0,20 m no período seco, ambos no PC3. De acordo Silva
& Mendonça (2007) as substâncias húmicas contribuem com cerca de 85 a 90% dos
solos minerais. O baixo IH (<60%) observado no PC3 no período chuvoso até 0,20 m,
pode ser devido ao processo de aração e gradagem ocorrido vinte e sete dias anterior ao
plantio.
63
Tabela 7. Teores de Carbono orgânico total (COT), carbono humificado (CH), índice
de humificação (IH) em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e
integração lavoura-pecuária, dois períodos de coleta (chuvoso e seco) e
quatro profundidades.
Sistemas
de manejo
COT CH IH
Chuvoso Seco Chuvoso Seco Chuvoso Seco
g kg-1
g kg-1
%
Profundidades (m)
0,00-0,05
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
30,65
17,95
16,58
22,03
20,41
21,82
12,04
17,58
20,10
18,94
26,34
6,63
12,71
16,53
14,68
18,76
11,00
12,46
17,14
15,33
85,11
36,96
76,63
75,12
72,05
85,55
91,41
70,98
85,12
81,01
0,05-0,10
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
18,09
18,43
18,45
21,81
18,68
9,99
12,07
13,38
18,79
17,61
14,55
8,24
11,05
16,09
13,31
8,83
11,30
12,53
12,92
12,83
80,36
44,64
60,09
73,56
71,37
88,81
93,35
93,85
68,72
72,85
0,10-0,20
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
13,39
15,14
11,01
15,03
15,20
7,59
8,35
7,56
10,81
12,89
9,53
6,15
7,70
11,07
11,24
6,69
7,91
6,67
8,66
9,11
71,09
40,59
69,93
73,68
73,93
88,08
94,78
89,14
80,19
70,61
0,20-0,40
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
9,30
9,18
7,98
9,89
8,80
5,77
4,91
7,06
8,73
8,86
6,70
5,50
4,10
5,28
6,24
5,42
4,28
6,04
6,16
5,80
72,01
60,38
51,00
53,48
70,74
93,62
87,32
85,69
70,56
65,42 CN – Cerrado nativo; PC3-Plantio Convencional, três anos; PD3 – Plantio Direto, três anos; PD5 –
Plantio Direto, cinco anos; SILP – sistema integração lavoura-pecuária, dois anos.
64
4. CONCLUSÕES
O CN apresentou maior teor de COT na superfície do solo, com melhor
distribuição no perfil observado no PD5 seguido do SILP.
O PD5 e o SILP apresentaram valores superiores para os teores e estoques de
COT e NT, bem como nos teores de CL e taxas de seqüestro de C-CO2, observados no
perfil do solo.
O SILP demonstrou maior potencial em estocar C entre as camadas de 0,00-0,20
m e 0,20-0,40 m, no período seco.
O PD5 seguido do SILP apresentou melhor distribuição das frações húmicas do
solo entre os sistemas.
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69
CAPÍTULO 4
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A matéria orgânica do solo (MOS) determina os principais atributos químicos,
físicos e biológicos que definem a qualidade do solo (QS), sendo diretamente afetada
pelas práticas de manejo. Neste sentido, a adoção de processos para manter ou melhorar
a QS deve merecer maior concentração de esforços da pesquisa e da transferência de
tecnologia.
Sistemas de produção agrícola de regiões tropicais têm o potencial para manter
ou melhorar a QS, desde que contemplem a baixa mobilização do solo e a presença de
plantas, preferencialmente de espécies diferentes. Desse modo, é importante entender se
e como as mudanças no número e composição de espécies de plantas, além do manejo
adotado em áreas agricultáveis, afetam as taxas de acúmulo de carbono (C) no solo e
sua associação com a emissão de dióxido de carbono (CO2) para atmosfera.
Considerando o estado atual do conhecimento, ainda não foi possível identificar
precisamente, a duração do ciclo ideal, dentro do sistema integração lavoura-pecuária
(SILP), necessário para restaurar a fertilidade química, física e biológica do solo. Além
disso, mais estudos são necessários para identificar sistemas de rotação envolvendo
forrageiras e culturas, gramíneas e leguminosas que não somente tragam benefícios ao
funcionamento do solo, como também sejam viáveis social, econômico e
ambientalmente.
Os atributos químicos selecionados estão de acordo com aqueles citados como
de grande importância em estudos da QS diretamente correlacionadas com o aumento
nos teores de MOS, porém quantificações com maior periodicidade no tempo e a
utilização de outros métodos para avaliar o carbono orgânico total (COT) incluindo os
atributos físicos e biológicos em diferentes sistemas de manejo para o Cerrado do Piauí
devem auxiliar de maneira mais detalhada o monitoramento da QS.
Neste sentido, a utilização de outros métodos para determinar as frações estáveis
ou substâncias húmicas (fracionamento físico) e frações ativas ou lábil (C da biomassa
microbiana) são sugeridos para complementar o estudo da QS para a região do Cerrado
do Piauí.
Em relação ao COT encontrado no SILP, sugere-se a utilização do método do
C13
, para estudo dos efeitos de alterações decorrentes de mudanças no uso da terra,
70
especialmente quando da passagem de vegetações com dominância de espécies de ciclo
fotossintético C3 (como a maioria presente na mata nativa) para espécies C4 (como as
gramíneas).
71
ANEXOS
72
ANEXO A – Capítulo 1 Página
Tabela 1A. Resumo dos coeficientes de variação (CV %) para atributos
químicos em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-
pecuária no Cerrado do Piauí.............................................................................
73
Tabela 2A. Quadro da análise de variância considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí.................................................................................................
73
Tabela 3A. Resumo da ANOVA para o K+, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
...................................................................
74
Tabela 4A. Resumo da ANOVA para o pH, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
...................................................................
74
Tabela 5A. Resumo da ANOVA para CTC potencial (T), considerando dois
períodos (chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo
em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária
no Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
..............................................................
75
Tabela 6A. Características granulométricas em um Latossolo Amarelo no
Cerrado do Piauí.................................................................................................
75
73
Tabela 1A. Resumo dos coeficientes de variação (CV %) para atributos químicos em
um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí
Atributo
Químico
CV%-a
(Período)
CV%-b
(Profundidade)
CV%-c
(Sistemas)
Ca2+
42,28 16,11 19,55
Mg2+
31,31 17,75 24,41
K+ 23,33 16,31 18,47
SB 35,45 13,37 16,30
Ph 3,91 1,47 2,15
Al+3
26,60 11,04 15,90
H+Al+3
11,91 9,69 10,72
m% 14,61 5,09 7,81
t 15,60 8,37 10,51
T 7,40 7,17 8,67
V% 33,39 12,76 16,21
P 19,20 15,66 16,15
C 9,60 7,78 8,21
a=parcelas; b=subparcelas; c=subsubparcelas
Tabela 2A. Quadro da análise de variância considerando dois períodos (chuvoso e
seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí
Fonte de Variação Graus de Liberdade
Período (a) 1
Erro-a 8
Parcelas 9
Profundidade (b) 3
Int. axb 3
Erro-b 24
Subparcelas 39
Sistemas (c) 4
Int. axc 4
Int. bxc 12
Int. axbxc 12
Erro-c 128
Total 199
74
Tabela 3A. Resumo da ANOVA para o K+, considerando dois períodos (chuvoso e
seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
K+ Valor F
Período (a) 1 n.s
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. axb 3 n.s.
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 **
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
Tabela 4A. Resumo da ANOVA para o pH, considerando dois períodos (chuvoso e
seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
pH Valor F
Período (a) 1 n.s
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. Axb 3 **
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 **
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
75
Tabela 5A. Resumo da ANOVA para o T (CTC potencial), considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
T (CTC potencial) Valor F
Período (a) 1 n.s
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. Axb 3 **
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 **
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
Tabela 6A. Características granulométricas em um Latossolo Amarelo no Cerrado do
Piauí. Sist. Areia
Grossa
Areia
Fina
Silte Argila Textura
----------- g Kg-1
-----------
0,00-0,05 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
425,83
485,50
516,00
440,33
460,17
190,67
179,33
177,50
180,00
208,00
130,83
52,50
60,50
67,00
52,50
252,57
282,67
246,00
312,67
279,33
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,05-0,10 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
416,83
445,17
476,50
460,33
462,17
217,67
216,00
214,00
186,00
207,50
69,50
46,17
53,50
54,33
44,33
296,00
292,67
256,00
299,33
286,00
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,10-0,20 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
437,50
485,50
541,17
441,00
467,50
210,17
158,67
133,17
189,50
188,83
79,67
76,50
83,00
76,83
54,33
272,67
279,33
242,67
292,67
289,33
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,20-0,40 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
398,33
449,83
379,67
410,00
438,17
197,67
177,83
256,50
142,17
179,83
68,00
53,00
91,17
101,83
59,33
336,00
319,33
272,67
346,00
322,67
AA
FAA
FAA
AA
FAA
* FAA – Franco Argilo Arenoso; ** Argilo Arenoso.
76
ANEXO B – Capítulo 2 Página
Tabela 1B. Resumo dos coeficientes de variação (CV %) para frações de
carbono e nitrogênio em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e
integração lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí .............................................
77
Tabela 2B. Resumo da ANOVA para NT, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
.....................................................................
77
Tabela 3B. Resumo da ANOVA para o IMC, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
.....................................................................
78
Tabela 4B. Resumo da ANOVA para a FAH, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
.....................................................................
78
Tabela 5B. Resumo da ANOVA para EA, considerando dois períodos
(chuvoso e seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um
Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no
Cerrado do Piauí, sendo o teste F n.s
.....................................................................
79
Tabela 6B. Valores de Ds - Densidade do solo (período chuvoso e seco) e
características granulométricas em um Latossolo Amarelo no Cerrado do
Piauí......................................................................................................................
79
77
Tabela 1B. Resumo dos coeficientes de variação (CV %) para frações de carbono e
nitrogênio em um Latossolo Amarelo sob plantio direto e integração
lavoura-pecuária no Cerrado do Piauí
Atributo
Químico
CV%-a
(Período)
CV%-b
(Profundidade)
CV%-c
(Sistemas)
COT 9,60 7,78 8,21
NT 6,16 8,44 9,03
C/N 10,67 9,98 10,65
Est. C 8,45 7,09 7,06
Est. N 10,80 9,45 7,69
CL 15,38 12,28 10,64
CNL 9,60 7,81 8,37
IMC 33,00 24,02 10,87
FAF 20,66 23,27 23,78
FAH 36,01 25,15 31,33
FHUM 12,31 12,87 16,46
FHUM/FAF
EA
31,28
20,72
32,66
19,72
34,72
21,70
a=parcelas; b=subparcelas; c=subsubparcelas
Tabela 2B. Resumo da ANOVA para NT, considerando dois períodos (chuvoso e seco),
quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
NT Valor F
Período (a) 1 **
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. axb 3 **.
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 n.s.
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **.
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
78
Tabela 3B. Resumo da ANOVA para o IMC, considerando dois períodos (chuvoso e
seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
IMC Valor F
Período (a) 1 n.s
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. axb 3 n.s
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 **
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
Tabela 4B. Resumo da ANOVA para a FAH, considerando dois períodos (chuvoso e
seco), quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
FAH Valor F
Período (a) 1 n.s
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. axb 3 **
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. axc 4 n.s
.
Int. bxc 12 **
Int. axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
79
Tabela 5B. Resumo da ANOVA para EA, considerando dois períodos (chuvoso e seco),
quatro profundidades e cinco sistemas de manejo em um Latossolo
Amarelo sob plantio direto e integração lavoura-pecuária no Cerrado do
Piauí, sendo o teste F n.s
.
Fonte de Variação Graus de Liberdade
EA Valor F
Período (a) 1 **
Erro-a 8 -
Parcelas 9 -
Profundidade (b) 3 **
Int. Axb 3 n.s.
Erro-b 24 -
Subparcelas 39 -
Sistemas (c) 4 **
Int. Axc 4 **
Int. Bxc 12 **
Int. Axbxc 12 **
Erro-c 128 -
Total 199 n.s.
não significativo (p >0.05)
Tabela 6B. Valores de Ds - Densidade do solo (período chuvoso e seco) e
características granulométricas em um Latossolo Amarelo no Cerrado do
Piauí. Sist. Ds
(Chuvoso)
Ds
(seco)
Areia
Grossa
Areia
Fina
Silte Argila Textura
----- (Mg m-3
) ---- ----------- g Kg-1
-----------
0,00-0,05 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
0,94
1,19
1,32
1,46
1,30
0,92
1,17
1,33
1,45
1,33
425,83
485,50
516,00
440,33
460,17
190,67
179,33
177,50
180,00
208,00
130,83
52,50
60,50
67,00
52,50
252,57
282,67
246,00
312,67
279,33
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,05-0,10 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,18
1,27
1,38
1,46
1,44
1,21
1,21
1,40
1,46
1,46
416,83
445,17
476,50
460,33
462,17
217,67
216,00
214,00
186,00
207,50
69,50
46,17
53,50
54,33
44,33
296,00
292,67
256,00
299,33
286,00
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,10-0,20 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,35
1,36
1,48
1,46
1,49
1,31
1,31
1,50
1,44
1,51
437,50
485,50
541,17
441,00
467,50
210,17
158,67
133,17
189,50
188,83
79,67
76,50
83,00
76,83
54,33
272,67
279,33
242,67
292,67
289,33
FAA
FAA
FAA
FAA
FAA
0,20-0,40 m
CN
PC3
PD3
PD5
SILP
1,38
1,35
1,47
1,47
1,49
1,40
1,34
1,50
1,49
1,51
398,33
449,83
379,67
410,00
438,17
197,67
177,83
256,50
142,17
179,83
68,00
53,00
91,17
101,83
59,33
336,00
319,33
272,67
346,00
322,67
AA
FAA
FAA
AA
FAA
* FAA – Franco Argilo Arenoso; ** Argilo Arenoso.
