Mineralização do nitrogênio de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas, depositadas sobre um solo com histórico de cultivo de cebola

Nitrogen mineralization of cover plant litter, intercropped or not, in a soil with a history of onion plantation

SOLOS E NUTRIÇÃO DE PLANTAS SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION

Mineralização do nitrogênio de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas, depositadas sobre um solo com histórico de cultivo de cebola¹

Nitrogen mineralization of cover plant litter, intercropped or not, in a soil with a history of onion plantation

Roberta Pereira Martins^I; Jucinei José Comin^II; Luciano Colpo Gatiboni^III; Cláudio Roberto Fonseca Soares^II; Rafael da Rosa Couto^IV; Gustavo Brunetto^V

^IEngenheira Agrônoma, Mestre. Programa de Pós-Graduação em Agroecosssistemas, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal de Santa Catarina, Rodovia Admar Gonzaga, 1346, 88034-000, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil. [e-mail]

^IIEngenheiro Agrônomo, Doutor. Programa de Pós-Graduação em Agroecosssistemas, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal de Santa Catarina, Rodovia Admar Gonzaga, 1346, 88034-000, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil. [e-mail]; [e-mail]

^IIIEngenheiro Agrônomo, Doutor. Centro de Ciências Agroveterinárias, Universidade do Estado de Santa Catarina, Avenida Luiz de Camões, 2090, 88.520-000, Lages, Santa Catarina, Brasil. [e-mail]

^IVTecnólogo em Agropecuária, Mestre. Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, 88040-970, Florianópolis, Santa Catarina, Brasil. [e-mail]

^VEngenheiro Agrônomo, Doutor. Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Avenida Roraima, bairro, 97105-900, Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. [e-mail]

RESUMO

A decomposição das plantas de cobertura de inverno, depositadas sobre o solo, podem aumentar a disponibilidade de formas de nitrogênio (N), durante o ciclo da cebola. O trabalho objetivou avaliar a mineralização de N da massa de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas, em um solo com histórico de cultivo de cebola. Porções de solo foram coletadas, preparadas, acondicionadas em recipientes de acrílico. Matéria seca de aveia preta, centeio, nabo-forrageiro, aveia preta+nabo-forrageiro e centeio+nabo-forrageiro, foram adicionadas sobre a superfície do solo e incubadas por 90 dias. No tempo zero e aos 18, 36, 54, 72 e 90 dias após a incubação (DAI), as porções de solo foram amostradas e determinados os teores de N total, N-NO₃^- e N-NH₄⁺ de cada uma. Calcularam-se os valores de N mineral, N mineral líquido, N mineralizado e N total-N mineralizado. Os maiores teores de N-NH₄⁺ foram observados nas porções de solo com a deposição de massa de nabo-forrageiro e do consórcio centeio+nabo-forrageiro. Os maiores teores de N-NO₃^- e N-mineral dos 36 até os 90 DAI e de N-mineralizado dos 18 até os 92 DAI foram observados nas porções de solo com a deposição de massa de centeio + nabo-forrageiro. A taxa de mineralização foi positiva em todas as amostras do solo com deposição de massa de centeio e nabo-forrageiro, e dos consórcios aveia preta+nabo-forrageiro e centeio+nabo-forrageiro e negativa aos 18 e 72 DAI, nas porções de solo com deposição de massa de aveia. Os resíduos de nabo-forrageiro e do consórcio centeio+nabo-forrageiro apresentaram o maior potencial de mineralização.

Palavras-chave: decomposição de resíduos, N-mineral, Allium cepa L.

ABSTRACT

The decomposition of winter cover plants on the soil surface can increase nitrogen (N) availability during the onion crop cycle. The objective of this study was to evaluate N mineralization of cover plant litter, intercropeed or not, in a soil with a history of onion plantation. Soil was collected, prepared, placed in acrylic containers. Dry mass of black oats, rye, oilseed radish, black oats + oilseed radish and rye + oilseed radish were added into soil surface and incubated for 90 days. Soil was sampled and contents of total N, NO₃^--N and NH₄⁺-N were determined at time zero and at 18, 36, 54, 72 and 90 days after incubation. Values of mineral N, net mineral N, mineralized N and total N - mineralized N were calculated. The highest contents of NH₄⁺-N were found in the soil with the deposition of oilseed radish litter and rye + oilseed radish intercrop. The greatest contents of NO₃^--N and mineral N from 36 to 90 days after incubation and of mineralized N from 18 to 92 DAI were found in the soil with the rye + oilseed radish litter deposition. Mineralization rate was positive in all soil samples with deposition of rye and oilseed radish litter, and black oats + oilseed radish and rye + oilseed radish intercrops, and negative on 18 and 72 days after incubation in the soil with deposition of black oats litter. The oilseed radish litter and rye + oilseed radish intercrop displayed the greatest potential for mineralization.

Key words:Allium cepa L., decomposition, mineral N

INTRODUÇÃO

O estado de Santa Catarina (SC) possui a maior área cultivada com cebola (Allium cepa L.) do Brasil. O cultivo é realizado sob Sistema de Cultivo Convencional (SCC) e, em menor escala, sob Sistema Plantio Direto (SPD), no qual espécies de plantas de cobertura da família das gramíneas, entre elas a aveia preta (Avena sativa L.) e o centeio (Secale cereale L.), e das crucíferas, principalmente o nabo-forrageiro (Raphanus sativus L.), são cultivadas solteiras ou consorciadas durante o outono e inverno. No final do inverno e início da primavera, antes do transplante das mudas de cebola, a parte aérea das espécies de plantas de cobertura é depositada sobre a superfície do solo. Com isso, espera-se maior proteção da superfície do solo contra o impacto das gotas da chuva, o que, por consequência, diminui a erosão hídrica e a incidência de plantas espontâneas e aumenta o armazenamento de água no perfil do solo, mas também, a mineralização de nutrientes, entre eles o nitrogênio (N), durante o processo de decomposição do material vegetal, o que pode aumentar sua disponibilidade para as culturas (Flower et al., 2011; Souza et al., 2013).

O carbono (C) orgânico dos resíduos de espécies de plantas de cobertura, solteiras ou consorciadas, depositados na superfície do solo é utilizado como fonte de energia pelos micro-organismos, como fungos e bactérias, liberando parte do CO₂ para a atmosfera; enquanto parte do N, contido no material vegetal, pode ser mineralizada, incrementando as suas formas minerais, como o amônio (N-NH₄⁺) e o nitrato (N-NO₃^-) no solo (Janssens et al., 2010), que podem ser absorvidas pela cebola ao longo do seu ciclo. No entanto, a decomposição da massa e, por consequência, a mineralização de N são dependentes de condições ambientais, como, por exemplo, a umidade e a temperatura do solo, os valores de pH do solo e as características químicas do material vegetal, especialmente, do teor total de N e C (Dilly et al., 2003; Sylvia et al., 2004) e os teores de celulose e hemicelulose (Meier et al., 2006; Sanchez, 2009), lignina (Sanchez, 2009; Vahdat et al., 2011); e polifenóis totais (Joanisse et al., 2008; Thorpe et al., 2011). O processo de decomposição também é influenciado pelas relações celulose/lignina, lignina/N, polifenóis/N e C/N (Trinsoutrot et al., 2000; Meier et al., 2006; Sanchez, 2009; Mohanty et al., 2011). Em geral, os micro-organismos decompositores não conseguem quebrar as estruturas para retirar o C de resíduos muito lignificados ou com alta relação C/N, o que, por consequência, diminui a velocidade de decomposição e, consequentemente, a mineralização de N (Månsson & Falkengren-Grerup, 2003; Bonanomi et al., 2013).

A aveia preta e o centeio, em geral, apresentam não só baixos teores de N, o que se reflete em alta relação C/N, mas também, altos teores de lignina (Sá et al., 2001; Séguy et al., 2006). Porém, quando a aveia preta e o centeio são consorciados com o nabo-forrageiro, que apresenta baixa relação C/N e baixos teores de lignina, a matéria seca (MS) passa a apresentar uma relação C/N intermediária e menores teores de lignina, o que pode favorecer a decomposição e, por consequência, a mineralização de N (Cabrera et al., 2005). Entretanto, a taxa de mineralização de N de resíduos dessas espécies, solteiras ou consorciadas, ao longo do ciclo da cebola, na região sul do Brasil, é pouco conhecida. Pode ser estimada, usando-se o método da incubação (Stanford & Smith, 1972; Camargo et al., 1997; Fioreze et al., 2012), no qual amostras de solo com material vegetal são acondicionadas em recipientes em câmara de incubação, com controle de temperatura, e umidade do solo monitorada. Assim, é possível, ao longo do tempo, simular o ciclo da cultura de interesse econômico, como a cebola, coletando-se amostras de solo e de massa e, posteriormente, determinando-se as formas de N no solo, especialmente, N-NH₄⁺ e N-NO₃^-, calcular o teor de N-mineral (N_min) e a mineralização líquida (N_liq), que indica se houve predomínio da mineralização do N (valor positivo) ou da sua imobilização (valor negativo) (Giacomini, 2005). Para melhorar a interpretação dos resultados de N obtidos nos experimentos de incubação, são utilizados modelos de simulação, como aquele que considera um único reservatório de N mineralizável no solo (Stanford & Smith, 1972), o que possibilita determinar a fração do N orgânico (N_org) potencialmente mineralizável e a constante de mineralização (k) (Camargo et al., 1997). Este trabalho objetivou avaliar a mineralização do N da massa de espécies de plantas de cobertura de inverno, solteiras e consorciadas, em um solo com histórico de cultivo de cebola.

MATERIAL E MÉTODOS

Em julho de 2011, na área do experimento intitulado Rendimento de cebola e atributos químicos de solo cultivado com plantas de cobertura sob SPD, instalado em julho de 2009 e localizado na Estação Experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Santa Catarina (Epagri), no município de Ituporanga (SC), foi coletada a parte aérea de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas: aveia preta, centeio, nabo-forrageiro, aveia preta +nabo-forrageiro e centeio +nabo-forrageiro. Em seguida, a massa verde das plantas de cobertura foi secada em estufa com circulação de ar forçado, a 65 ^oC, até massa constante. A MS foi pesada, determinada sua produção por hectare e reservada em duas partes. Nos tratamentos consorciados, a MS foi determinada separadamente para cada espécie. Uma primeira parte foi submetida à análise química (Tabela 1), enquanto a segunda parte das amostras de tecido foi cortada, manualmente, em tamanho de, aproximadamente, 1 a 2 cm, como proposto por Giacomini et al. (2008) e, em seguida, foi reservada. No mesmo experimento, em outubro de 2011, foram coletadas, na camada de 0-10 cm, amostras de um Cambissolo Húmico (Embrapa, 2006), que apresentava os seguintes atributos: 300 g kg^-1 de argila; 40,8 g kg^-1 de matéria orgânica; 23,58 g kg^-1 de carbono orgânico total; pH em água de 6,16; 145,2 mg kg^-1 de P disponível e 276 mg kg^-1 de K trocável (extrator Mehlich 1); 7,18 cmol_c kg^-1 de Ca, 3,38 cmol_c kg^-1 de Mg e 0,0 cmol_c kg^-1 de Al trocáveis (extrator KCl 1mol L^-1); 359,6 mg kg^-1 de N total, 1,53 mg kg^-1 de N-NO₃^-, 4,60 mg kg^-1 de N-NH₄⁺, relação C/N= 11,65 e capacidade de troca de cátions (CTC_efetiva) de 11,26 cmol_c kg^-1 . Posteriormente, o solo foi passado em peneira com malha de 4 mm e corrigida a umidade para 80% da capacidade de campo. Logo depois, 102,75 g de solo foram adicionados em recipientes de acrílico, em duas etapas, sendo cada amostra compactada (para maior uniformização da densidade). O volume final de solo em cada recipiente foi de 100 mL e, com isso, obteve-se a densidade de 1,02 g cm^-3, semelhante àquela verificada no solo cultivado com cebola.

Com o material de plantas de cobertura reservados, foram constituídos seis tratamentos: solo (T1), aveia preta (T2), centeio (T3), nabo-forrageiro (T4), aveia preta+nabo-forrageiro (T5) e centeio+nabo-forrageiro (T6). Foram adicionados à superfície do solo conforme os tratamentos, em cada recipiente de acrílico, 1,65 g MS de aveia preta, 1,55 g MS de centeio, 1,60 g MS de nabo-forrageiro, 2,07 g MS de aveia preta+nabo-forrageiro e 2,18 g MS de centeio+nabo-forrageiro, quantidade equivalente a 0 kg ha^-1 de MS no tratamento T1, 3.203 kg ha^-1 de MS no T2, 1.304 kg ha^-1 de MS, no T3, 1.152 kg ha^-1 de MS, no T4, 2.342 kg ha^-1 de MS no T5 e 2.825 kg ha^-1 de MS, no T6. A quantidade de MS por hectare foi equivalente à obtida em cada espécie, solteira e consorciada, no campo. Em seguida, nove recipientes de acrílico, foram acondicionados aleatoriamente em frascos de 1.500 mL, para evitar a perda excessiva de umidade. Imediatamente, foram armazenados em câmara de incubação, com temperatura constante de 17,6 ºC, que é a temperatura média ao longo dos meses de setembro, outubro e novembro (Epagri, 2012), período correspondente do transplante até a bulbificação da cebola, na região de Ituporanga (SC), onde os resíduos das plantas de cobertura foram coletados. O delineamento experimental usado foi o inteiramente casualizado, com três repetições. A cada três dias, os recipientes com as unidades experimentais foram abertos, durante 15 minutos, em local arejado, para evitar a saturação de gases no seu interior. A umidade de cada unidade experimental foi monitorada diariamente através da pesagem da unidade amostral e, quando necessário, foi adicionada água destilada, para manter a capacidade de campo do solo a 80%.

No momento da instalação do experimento (tempo 0), e, aos 18, 36, 54, 72 e 90 dias depois do início da incubação, equivalente, aproximadamente, aos estádios fenológicos da cebola: transplante, 5^a folha verdadeira, 7^a folha verdadeira, formação da 8^a à 14^a folha, últimas folhas e bulbificação (Gandin et al., 2002), o solo foi retirado dos recipientes, homogeneizado e separado em duas porções. Uma porção de cinco gramas foi preparada e submetida à análise de N-NH₄⁺ e N-NO₃^- (Tedesco et al., 1995). A segunda porção foi preparada e submetida à determinação da umidade e, com isso, o teor de N foi expresso em mg N kg^-1 de solo seco. O N na forma de nitrito (N-NO₂^-) nas amostras de solos foi desprezado porque, em pré-testes, seus teores foram muito pequenos nos tratamentos.

A partir dos teores de N-NH₄⁺ e N-NO₃^- foi calculado o teor de N-mineral (N_min): N_min = N-NH₄⁺ + N-NO₃^-. A evolução da taxa de mineralização de N dos diferentes tratamentos, ao longo da incubação, foi avaliada por meio da mineralização líquida, (N_liq): N_liq = N_min solo do tratamento - N_min do solo testemunha, em que: N_liq = mineralização líquida (mg de N kg^-1); N_min = teores de N-NH₄⁺ + N-NO₃^- em cada tempo avaliado (mg de N kg^-1). A N_liq indica se houve predomínio da mineralização do N (valor positivo), ou da sua imobilização (valor negativo), em cada tempo de coleta e para cada combinação solo-resíduo (Giacomini, 2005). A cinética de mineralização, os potenciais de mineralização (No) e a constante de mineralização (k) de N foram obtidos a partir dos valores acumulados de N_min durante o período de incubação e foram ajustados pelo modelo matemático de progressão não linear. O potencial de mineralização (No) foi determinado por meio da equação N_total – Nm no resíduo, em cada data de avaliação, em que N_{total =} N total adicionado por via do resíduo (mg de N kg^-1) e Nm foi obido pelo ajuste do modelo Stanford & Smith (1972) (mg de N kg^-1), conforme descrito acima. O modelo citado considera apenas uma fração do N orgânico (N_org) do solo, que é potencialmente mineralizável, e o processo de mineralização segue uma cinética de primeira ordem, sendo definido pela equação exponencial simples, Nm = No (1 - e^-kt), em que: Nm = N mineralizado acumulado em um período de tempo (mg de N kg^-1); No = potencial de mineralização do N (mg de N kg^-1); k = constante de mineralização (dia^-1) e t = o tempo (dias). A redução do No, função da mineralização (No - Nm) em cada evento foi determinada com os dados obtidos ajustados no modelo proposto por Stanford & Smith (1972). Os resultados obtidos ao longo do período de incubação foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e, quando significativos em relação aos tratamentos, foi realizada a análise de regressão, utilizando-se equação polinomial, com significância de 5%. Quanto à época, as médias entre tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey (α= 5%).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os teores de N-NH₄⁺, N-NO₃^-, N-mineral, N-mineral líquido e N-mineralizado no solo foram influenciados pela cultura de cobertura, pelos dias de incubação (DAI) e pela interação entre cultura e dias após a incubação.

O teor de N-NH₄⁺ no solo diminuiu de forma quadrática, ao longo dos dias de incubação, em todos os tratamentos (Figura 1A). Os teores de N-NH₄⁺ no tempo zero foram maiores no solo com a deposição de nabo-forrageiro, comparativamente aos teores no solo com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Entretanto, os teores de N-NH₄⁺ no solo com nabo-forrageiro foram iguais aos verificados no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro e centeio. Aos 18 DAI, os teores de N-NH₄⁺ no solo com a deposição de nabo-forrageiro foram maiores que os observados no solo com a adição de aveia preta e do solo sem adição de material vegetal. Porém, os teores de N-NH₄⁺ no solo com a deposição de nabo-forrageiro não diferiram estatisticamente daqueles verificados no solo com a adição de centeio+nabo-forrageiro, centeio e aveia preta+nabo- forrageiro. Aos 36 DAI, o solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro apresentou maiores teores de N-NH₄⁺, comparativamente ao observado no solo com a adição de de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Aos 54 DAI, os teores de N-NH₄⁺ verificados no solo com a deposição de nabo-forrageiro foram maiores que os observados no solo com a deposição de aveia preta+nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Contudo, o teor de N-NH₄⁺ no solo com a adição de nabo-forrageiro foi semelhante ao verificado no solo com a adição de centeio+nabo-forrageiro. Os teores de N-NH₄⁺, aos 72 DAI, do solo com a deposição de nabo-forrageiro foram maiores que os verificados no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, aveia preta+nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Aos 90 DAI, os teores de N-NH₄⁺ no solo com a deposição de nabo-forrageiro foram maiores que os observados no solo com a deposição de aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Porém, o teor de N-NH₄⁺ no solo com a adição de nabo-forrageiro foi semelhante ao verificado no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, centeio e aveia preta+nabo-forrageiro.

O teor de N-NO₃^- aumentou de forma quadrática, no solo, ao longo dos dias de incubação (Figura 1B). Os teores de N-NO₃^- no solo, no tempo zero, foram semelhantes em todos os tratamentos. Aos 18 DAI, os teores de N-NO₃^-, no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram maiores que os observados nos solos com a deposição de aveia preta+nabo-forrageiro, aveia preta e solo sem adição de material vegetal (Figura 1B). Entretanto, os teores de N-NO₃^- no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro foram semelhantes aos verificados no solo com a deposição de apenas nabo-forrageiro e centeio. Já, aos 36 DAI, o solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro apresentou os maiores teores de N-NO₃^-. Nesta mesma coleta, aos 36 dias, os teores nos solos que receberam centeio, nabo-forrageiro e aveia preta+nabo-forrageiro não diferiram entre si, tendo-se, porém, observado teores de N-NO₃^- mais elevados que os verificados no solo com deposição de aveia preta e sem adição de material vegetal.

Os maiores teores de N-NO₃^- no solo, após 54 e 72 dias de incubação, foram verificados no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, comparados com os dos solos dos tratamentos com deposição de aveia preta e do tratamento sem adição de material vegetal (Figura 1B). Porém, os teores foram semelhantes, quando comparados com os dos solos dos tratamentos com a deposição de nabo-forrageiro, centeio e aveia preta+nabo-forrageiro. Já, aos 90 DAI, os teores de N-NO₃^- no solo foram maiores no tratamento com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, comparados com os teores verificados nos tratamentos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e do solo sem adição de material vegetal.

O teor de N-mineral aumentou de forma quadrática no solo, ao longo dos dias de incubação (Figura 1C). Os teores de N-mineral no solo, no tempo zero, foram maiores no tratamento com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, comparados com os verificados nos tratamentos com a deposição de nabo-forrageiro, aveia preta+nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e solo sem adição de material vegetal (Figura 1C). Aos 18, 36 e 54 DAI, os maiores teores de N-mineral no solo foram observados nos tratamentos com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, em comparação com os observados nos tratamentos com a deposição de aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Os teores de N-mineral no solo com a adição de centeio+nabo-forrageiro, entretanto, foram semelhantes aos verificados nos tratamentos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro e nabo-forrageiro e centeio. Aos 72 DAI, os teores de N-mineral no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro foram maiores que os observados nos tratamentos com aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Contudo, os teores de N-mineral, no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, não diferiram, estatisticamente, daqueles verificados nos solos dos tratamentos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro e centeio. Aos 90 DAI, os teores de N-mineral no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro foram maiores que os verificados nos solos sem adição de material vegetal. Porém, os teores de N-mineral no solo com deposição centeio+nabo-forrageiro foram semelhantes aos verificados nos tratamentos com a deposição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro, centeio e aveia preta.

Os maiores teores de N-NH₄⁺ no solo com a deposição de nabo-forrageiro, por exemplo, aos 18 DAI, comparados com os demais tratamentos são explicados por seu teor de N total, que proporciona menor valor de relação C/N (Tabela 1), que confere rápida decomposição dos resíduos e, por consequência, mineralização de N para o solo, o que pode incrementar os teores de N-NH₄⁺ (Janssens et al., 2010). A diminuição dos teores de N-NH₄⁺, ao longo do tempo, em todos os tratamentos, com exceção daquele sem deposição de material vegetal, é atribuída, especialmente, à nitrificação do N-NH₄⁺ por micro-organismos nitrificadores (Geisseler et al., 2009), que causam o aumento dos teores de N-NO₃^- no solo (Figura 1B).

Os maiores teores de N-NO₃^- e de N-mineral, no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, na maioria das coletas, são explicados, provavelmente, pela relação C/N do consórcio que foi de 16,31 (Tabela 1), que é menor que 20 e, por isso, estimula a mineralização (Azam et al., 1993; Chaves et al., 2004). Resultados similares foram obtidos por Neve et al. (2004), que relatam, em um experimento de incubação com a adição de plantas no solo, que a maior mineralização de N aconteceu no solo dos tratamentos com a deposição de material vegetal com menor relação C/N. No entanto, a maior mineralização de N no solo com a adição de centeio+nabo-forrageiro também é explicada, mesmo que em parte, pelos baixos teores de celulose e lignina, que proporcionaram um dos menores valores de relação celulose/lignina (Tabela 1) De acordo com Sanchez (2009), a lignina liga-se à celulose e à hemicelulose, formando uma barreira física na parede celular vegetal, promovendo resistência ao ataque microbiano. No entanto, em baixos valores da relação celulose/lignina, a decomposição do material vegetal é acelerada, proporcionando maior liberação de nutrientes logo após a deposição do material vegetal (Sainju et al., 2007) Ressalta-se que os menores teores de N-NO₃^- e N-mineral no solo, especialmente nas últimas datas de coleta (72 e 90 DAI), foram obtidos no solo com a adição de aveia preta e isto é atribuído, provavelmente, à imobilização de formas de N (Vargas et al., 2005). Isso porque os teores de N-NO₃^- e N-mineral foram menores que os observados no solo sem a deposição de material vegetal, e a aveia preta apresentava relação C/N de 22,36 (Tabela 1) (Chaves et al., 2004).

Os teores de N-mineral líquido (N_liq), no tempo zero, foram similares com e sem a deposição de material vegetal (Figura 2A). Aos 18, 36 e 54 DAI, os maiores teores de N_liq foram verificados nos solos com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, comparados com solo com a adição de aveia preta e do solo sem material vegetal. Entretanto, os teores de N_liq, no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro, não diferiram, estatisticamente, daqueles verificados nos solos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro e centeio. Aos 72 DAI, os teores de N_liq, nos solos com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram maiores que os observados nos solos com a deposição de aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Contudo, os teores de N_liq, no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram semelhantes aos verificados nos solos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro e centeio. Aos 90 DAI, os teores de N_liq , no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram maiores que os verificados no solo sem a deposição de material vegetal. Porém, os teores de N_liq, no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram semelhantes aos observados nos solos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro, centeio e aveia preta. Em todas as datas avaliadas, nos solos com a deposição de centeio, nabo-forrageiro, aveia preta+nabo-forrageiro e centeio+nabo-forrageiro, os valores de N_liq foram positivos, indicando a mineralização de N (Aita et al., 2004). Porém, no solo com a deposição de aveia preta, aos 18 e 72 DAI verificou-se valor de N_liq negativo, o que indica a imobilização de N (Souza et al., 2011; Fioreze et al., 2012) e, provavelmente, é explicado pelo valor da relação C/N (Tabela 1).

No início da decomposição, principalmente nas espécies com maiores valores da relação C/N, como, por exemplo, neste estudo a aveia preta, ocorre um pico de imobilização pelos micro-organismos (imobilização maior que a mineralização), o que provoca o consumo de formas de N-mineral do solo, derivadas da decomposição de resíduos da matéria orgânica (Heinrichs et al., 2001). Assim, a imobilização microbiana de formas de N reduz a disponibilidade do nutriente para as plantas, como, por exemplo, a cebola. Porém, com o passar do tempo, ocorre o restabelecimento gradativo das transformações que acontecem no solo (imobilização igual à mineralização) e, a partir deste momento, os processos de transformação começam a liberar as formas de N, ora imobilizado, para a solução do solo. No entanto, a imobilização de N também é associada ao valor de lignina do resíduo e até à relação celulose/lignina (Rasse et al., 2006; Heim & Schmidt, 2007; Sanchez, 2009). Isso porque os micro-organismos apresentam menor capacidade de colonização de resíduos com maiores teores de lignina, o que diminui a liberação de N, aumentando a quantidade imobilizada, tanto que a relação lignina/N apresenta correlação negativa com a mineralização de N (Vanlauwe et al., 2005).

No tempo zero, os teores de N-mineralizado (Nm), nos solos com e sem a deposição de material vegetal, não apresentaram diferença estatística (Figura 2B). Aos 18 DAI, o maior teor de Nm foi verificado no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, comparado com os observados nos solos com a adição de aveia preta+nabo-forrageiro, aveia preta e solo sem adição de material vegetal. Entretanto, o teor de Nm, no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro, não diferiu, estatisticamente, daquele observado no solo com a adição de centeio e nabo-forrageiro. Aos 36, 54, 72 e 90 DAI, os teores de Nm, no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, foram maiores que os observados nos solos com a deposição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro, centeio, aveia preta e no solo sem a deposição de material vegetal. Porém, os teores de Nm, nos solos, com deposição de aveia preta+nabo-forrageiro, nabo-forrageiro e centeio foram semelhantes (Figura 2B).

O modelo exponencial simples, proposto por Stanford & Smith (1972) (Figura 2B), ajustou adequadamente os resultados de Nm, em geral, similares aos de N_min no tempo zero e, aos 18, 36, 54 e 72 DAI, e estimou valores de No similares ao N_min aos 90 dias (Figura 1C). Esses resultados concordam com os obtidos por Camargo et al. (1997), que, em dez solos representativos do Rio Grande do Sul e incubados durante 224 dias sem aplicação de N, relatam que o modelo estimou adequadamente os valores de No, com os valores de No ligeiramente inferiores aos de N_min acumulado aos 224 dias. O valor de No foi maior no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro (159,54 mg de N kg^-1), em relação aos dos tratamentos com deposição de aveia preta+nabo-forrageiro (131,58 mg de N kg^-1), centeio (104,95 mg de N kg^-1), nabo-forrageiro (102,96 mg de N kg^-1), aveia preta (75,06 mg de N kg^-1) e solo sem a deposição de material vegetal (26,92 mg de N kg^-1). Esse comportamento é atribuído ao consórcio utilizado no tratamento centeio+nabo-forrageiro, que causou aumento do teor de N total no tecido (1,77) e diminuiu os valores da relação C/N (16,33) (Cabrera et al., 2005) (Tabela 1).

O solo com a deposição de aveia preta, aveia preta+nabo-forrageiro, centeio+nabo-forrageiro, centeio, nabo-forrageiro e sem a deposição de material vegetal apresentaram k de 0,0184; 0,0212; 0,0388; 0,0576; 0,0578 e 0,1130, respectivamente (Figura 2B). Os maiores valores de k, nos solos sem a deposição de material vegetal, podem ser atribuídos ao teor de N total existente no solo e à sua baixa relação (C/N= 11,65).

Ao longo do período de incubação a deposição de espécies de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas na superfície do solo, que correspondeu do transplante até a bulbificação da cebola, observou-se, especialmente nos solos com deposição de centeio, nabo-forrageiro, aveia preta+nabo-forrageiro e centeio+nabo-forrageiro, aumento da disponibilidade de N-mineral, em especial, por causa do aumento dos teores de N-NO₃^-, que foram em todos os dias de incubação maiores que os teores de N-NH₄⁺. Mas, os maiores teores de N-mineral foram verificados no solo com a deposição do consórcio de centeio+nabo-forrageiro, que apresentou, especialmente, valores intermediários de lignina e relação C/N, em relação aos dos tratamentos aveia preta, centeio, aveia preta+nabo-forrageiro. Assim, espera-se que cebolas cultivadas em solos com a deposição de centeio+nabo-forrageiro se beneficiem de maior disponibilidade de N, o que contribui positivamente para seu crescimento e produção (Souza et al., 2013). Além disso, a maior disponibilidade de N, no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, foi reforçada pelos maiores valores de N_liq e N-mineralizado, o que representa maior mineralização de N. Somando-se a isso, também no solo com deposição de centeio+nabo-forrageiro verificaram-se os maiores valores do potencial de mineralização de N, definido como a fração do N orgânico susceptível à mineralização (Stanford & Smith, 1972).

CONCLUSÕES

Os maiores teores de amônio, ao longo do experimento, que correspondeu do transplante até a bulbificação da cebola, foram observados nos solos com a deposição de nabo-forrageiro e do consórcio centeio+nabo-forrageiro.

Os maiores teores de nitrato e N-mineral, dos 36 até os 90 DAI, e de N-mineralizado, dos 18 até os 92 DAI, foram observados no solo com a deposição de centeio+nabo-forrageiro, correspondendo aos estádios de transplante até a bulbificação da cebola.

A taxa de mineralização foi positiva, em todas as datas de coleta, nos solos com deposição de centeio, nabo-forrageiro e dos consórcios aveia preta+nabo-forrageiro e centeio+nabo-forrageiro. Mas, no solo com a deposição de aveia preta, os valores de N-líquido foram negativos aos 18 e 72 DAI, indicando imobilização de N.

A massa de nabo-forrageiro e o consórcio centeio+nabo-forrageiro apresentaram o maior potencial de mineralização, conferindo maior disponibilidade de N para a cebola, ao longo do seu ciclo.

Os valores da constante de mineralização (k) sugerem que a massa de aveia preta libera lentamente o nitrogênio para o solo cultivado com cebola.

AGRADECIMENTOS

À FAPESC, ao CNPq e à Capes pelas bolsas concedidas e recursos financeiros disponibilizados. Ao CNPq, pela concessão de bolsa em produtividade em pesquisa ao terceiro, quarto e sexto autor. À Estação Experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Santa Catarina (Epagri), em Ituporanga (SC), pela disponibilidade da área experimental.

Recebido para publicação em 06/02/2013 e aprovado em 19/11/2013.

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1

Parte da dissertação de mestrado do primeiro autor. Trabalho financiado com recursos parciais da Fapesc.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  01 Out 2014
• Data do Fascículo
  Ago 2014

Histórico

• Aceito
  19 Nov 2013
• Recebido
  06 Fev 2013