Atributos químicos de um Cambissolo Húmico após 12 anos sob preparo convencional e semeadura direta em rotação e sucessão de culturas

Chemical properties of a Humic Dystrudept after 12 years under conventional and no tillage with crop succession and rotation

ARTIGOS CIENTÍFICOS

CIÊNCIA DO SOLO

Atributos químicos de um Cambissolo Húmico após 12 anos sob preparo convencional e semeadura direta em rotação e sucessão de culturas

Chemical properties of a Humic Dystrudept after 12 years under conventional and no tillage with crop succession and rotation

Andréia Patrícia Andrade^I,1; Álvaro Luiz Mafra^II; Cristiano Della Picolla^III; Jackson Adriano Albuquerque^II; Ildegardis Bertol^II

^IPrograma de Pós-graduação em Manejo do Solo, Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), 88520-000, Lages, SC, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento de Solos, UDESC, Lages, SC, Brasil

^IIICurso de Agronomia, UDESC, Lages, SC, Brasil

RESUMO

O manejo adequado do solo é uma das bases para a sustentabilidade do sistema agrícola. O objetivo do estudo foi avaliar atributos químicos de um Cambissolo Húmico Alumínico após 12 anos em dois sistemas de preparo do solo, com rotação e sucessão de culturas. O experimento foi conduzido em Lages, SC, utilizando preparo convencional (PC) e semeadura direta (SD), sob rotação (r) e sucessão (s) de culturas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições. As sequências de cultivo foram: feijão-pousio-milho-pousio-soja-pousio no PCr; milho-pousio no PCs; feijão-aveia-milho-nabo-soja-ervilhaca na SDr; e milho-ervilhaca na SDs. As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-2,5; 2,5-5; 5-10; e 10-20cm. Avaliou-se carbono orgânico total (COT), cálcio, magnésio, alumínio trocável, fósforo, potássio, nitrogênio total (NT) e pH em água. A SD aumentou os teores de COT e nutrientes em comparação ao PC, especialmente na camada superficial do solo. O cultivo de milho e ervilhaca em sucessão aumentou os teores de COT e NT na camada superficial do solo em comparação com a rotação sob semeadura direta.

Palavras-chave: sistemas de cultivo.

ABSTRACT

Suitable soil management is one of the bases for sustainability in agricultural systems. The study aimed to evaluate chemical properties of a Humic Dystrudept for 12 years under two tillage systems, with crops rotation and succession. The experiment was carried out in Lages, SC, under conventional tillage (CT) and no-till (NT), with rotation (r) and succession (s) cropping systems, using crop sequences of beans-fallow-maize-fallow-soybean in CTr; maize-fallow in CTs; beans-oats-maize-fodder radish-soybean-vetch in NTr; and maize-vetch in NTs. The experimental design was completely randomized with four replicates. The soil samples were collected in the layers 0-2.5, 2.5-5, 5-10 and 10-20cm. The variables assessed were total organic carbon (TOC), calcium, magnesium, exchangeable aluminum, phosphorus, potassium, total nitrogen (TN) and water pH. The no-tillage system increased TOC and nutrient levels in comparison with conventional tillage, especially in the surface soil layer. Maize and vetch crop succession had higher TOC and TN contents in the surface soil layer compared to crop rotation under no-tillage.

Key words: crop systems.

INTRODUÇÃO

A semeadura direta é um manejo conservacionista que reduz a erosão hídrica e a decomposição da matéria orgânica e melhora a qualidade do solo e da água (BAYER & MIELNICZUK, 1999). Alguns trabalhos demonstram incrementos significativos no teor de matéria orgânica na semeadura direta em relação ao preparo convencional do solo (CIOTTA et al., 2003; BARRETO et al., 2009), enquanto outros trabalhos apontam semelhança entre esses dois sistemas (DE MARIA & CASTRO, 1993; ROSCOE & BUURMAN, 2003).

O manejo deve permitir redução na intensidade de preparo do solo e aumento do aporte e diversificação da qualidade de resíduos vegetais, para manter ou aumentar a reserva de nutrientes e matéria orgânica no solo. Isso deve melhorar a ciclagem de nutrientes e as relações mineralização/imobilização e decomposição/humificação, em médio e longo prazo (PEIXOTO et al., 1997).

Para entender os efeitos do manejo sobre a matéria orgânica e outros atributos químicos do solo, deve-se considerá-lo como um sistema aberto, em que a adição de energia se dá pela quantidade de carbono produzida pelas plantas (componente magnitude) e a saída de energia depende do consumo pelos microorganismos, liberada na forma de CO₂ (componente velocidade). Nos sistemas agrícolas, a magnitude é função do tipo de culturas produzidas e a velocidade é função do tipo de preparo do solo (VEZZANI & MIELNICZUK, 2011).

A decomposição da matéria orgânica do solo pela ação microbiana em solos sob semeadura direta é reduzida pelo menor fracionamento, pela diminuição do contato solo-resíduo e pela proteção física da matéria orgânica no interior dos agregados (BALESDENT et al., 2000). A manutenção ou recuperação dos teores de matéria orgânica no solo pode ser alcançada pela utilização de métodos de preparo sem revolvimento ou com mínima mobilização do solo, associada a sistemas de cultura com alta adição de resíduos vegetais, resultando em menores taxas de perdas e maiores taxas de adição de MO no sistema solo (BAYER & MIELNICZUK, 2008).

Além disso, muitos estudos relatam a importância na disponibilidade de N para o desenvolvimento das culturas, principalmente em solos degradados (BAYER & MIELNICZUK, 1997; AMADO et al. 2001). Assim, é necessária a inclusão de leguminosas em sistemas de cultivos para a recuperação dos estoques de C e N do solo. As leguminosas adicionam C fotossintetizado ao solo e também o N2 atmosférico fixado simbioticamente. A partir da mineralização do N dos resíduos, aumenta-se o suprimento de nitrogênio para as espécies não-leguminosas que estão presentes no sistema de rotação ou sucessão de culturas (MIELNICZUK, et al. 2003).

Dessa forma, o sistema de semeadura direta adotado no Sul do Brasil em substituição ao preparo com arado e grade refletiu-se positivamente na dinâmica da matéria orgânica do solo, pois houve aumento na adição de resíduos vegetais e redução na perda de matéria orgânica por erosão, com aumento nos estoques de matéria orgânica do solo (BAYER et al., 2009). A rotação de culturas aumenta o teor de matéria orgânica em relação à sucessão, pois, em geral, aumenta a quantidade de resíduos culturais no solo (BAYER & BERTOL, 1999). Embora já tenha sido avaliada a influência de sistemas de manejo sobre a dinâmica da matéria orgânica e de nutrientes em solos do Sul do Brasil, tais aspectos ainda são pouco conhecidos nos solos ácidos e tamponados dos planaltos subtropicais.

O objetivo deste trabalho foi avaliar atributos químicos de um Cambissolo Húmico Alumínico em um experimento de longa duração, sob diferentes sistemas de preparo e cultivo.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi implantado em 1995, em Lages, SC, situado a 27°49' de latitude Sul e 50°20' de latitude Oeste, com altitude média de 937m. O clima é mesotérmico úmido com verões amenos, tipo Cfb de acordo com Köppen, com precipitação média anual de 1.674mm (BERTOL, 1993). O solo é um Cambissolo Húmico Alumínico (EMBRAPA, 2006) derivado de siltitos e argilitos, contendo em média 443g kg^-1 de argila, 402g kg^-1 de silte e 155g kg^-1 de areia na camada de 0-30cm (BERTOL et al., 2004). Na implantação do experimento, a área foi corrigida com calcário dolomítico incorporado, visando a elevar o pH a 6,0.

Os tratamentos abrangeram preparo convencional (PC) e semeadura direta (SD), em rotação (r) e sucessão (s) de cultivos, utilizando as seguintes sequências de culturas: feijão preto (Phaseolus vulgaris)/pousio/milho (Zea mays)/pousio/soja(Glycine max)/pousio no PCr; milho/pousio no PCs; feijão preto/aveia preta (Avena sativa)/milho/nabo forrageiro (Raphanus sativus)/soja/ervilhaca comum (Vicia sativa) na SDr; e milho/ervilhaca comum na SDs.

O preparo convencional consistiu de uma aração com implemento de discos, seguido de duas gradagens, realizado antes da semeadura das culturas de verão. Nos tratamentos sob PC, os resíduos culturais eram retirados da área após a colheita das espécies de verão até o ano de 2005, o que tinha como objetivo acelerar o processo de degradação do solo neste sistema. Nos tratamentos sob SD, a implantação das culturas de verão era feita com semeadora mecanizada e as espécies de inverno eram semeadas manualmente a lanço. Nesses tratamentos, os resíduos vegetais eram mantidos na superfície do solo e acamados com rolo-faca. No inverno de 2007, cultivou-se aveia preta e ervilhaca comum em consórcio em todos os tratamentos e, no verão daquele ano, sorgo forrageiro (Sorghum bicolor). Desde o início do experimento, foram adicionados ao solo as seguintes quantidades de nutrientes: 3.300kg ha^-1 de P e 6.800kg ha^-1 de K nos tratamentos sob PC; e 3.860kg ha^-1 de P e 7.780kg ha^-1 de K nos tratamentos sob SD, variáveis conforme a sequência de culturas adotada. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, em parcelas de 6,5m por 18m.

Em fevereiro de 2008, amostrou-se o solo nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10; e 10-20cm, no florescimento das culturas de verão, em quatro subamostras por parcela, utilizando trado calador na entrelinha das culturas. O carbono orgânico total (COT) foi oxidado por combustão úmida com dicromato de potássio e determinado por titulometria; o Ca e Mg extraídos com solução KCl e determinados por espectrofotometria de absorção atômica; o Al trocável extraído com solução KCl e determinado por titulometria de neutralização; o P e K extraídos com solução de Mehlich-1, sendo o K determinado por fotometria de chama e o P por colorimetria; o nitrogênio total extraído com digestão e destilação da amostra e determinado por titulação; o pH em água do solo determinado na relação 1:1 (TEDESCO et al., 1995); e CTC efetiva, calculada pela soma dos teores de Ca, Mg, K e Al.

Os resultados foram submetidos à análise de variância pelo teste F, considerando tratamento como parcela e camada como subparcela. As médias foram comparadas pelo teste "t". Os diferentes atributos foram relacionados por correlação de Pearson. Utilizou-se o programa SAS Learning Edition (2002) para as análises estatísticas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O teor de COT foi maiores na SDr e SDs do que em PCr e PCs, variando de 21 a 46g kg^-1, tendo sido maior na SDs do que na SDr, na camada de 0-5cm, sem diferença nas demais camadas (Figura 1A). Este efeito é explicado pela maior quantidade de resíduos culturais de milho aportados na SDs, com média de 11,2Mg ha^-1 ano^-1 de massa seca em 12 cultivos, enquanto, na SDr, tal produção foi de 6Mg ha^-1 ano^-1 em cinco cultivos. Na SDr e SDs, o teor de COT foi maior nas camadas superficiais decrescendo em profundidade, enquanto, no PCr e PCs, foi mais uniforme entre as camadas (Figura 1A). Resultados semelhantes foram observados por SIQUEIRA NETO et al. (2009), em que a sucessão milho/trigo apresentou maior COT do que a sucessão soja/trigo, na camada até 5cm de profundidade, em Latossolo Vermelho. O acúmulo de resíduos vegetais na superfície do solo na SD aumenta o COT, enquanto o revolvimento do solo no PC distribui os resíduos na camada preparada, aumenta o contato solo-resíduo, ativa a atividade microbiana e acelera sua decomposição (BERTOL et al., 2004; SILVA et al.; 2006; VEZZANI & MIELNICZUK, 2011).

Os teores de COT obtidos no PCr e PCs não variaram em relação aos obtidos por ALMEIDA et al. (2005) no mesmo experimento. Já na SDr e SDs, os valores de COT aumentaram em relação aos relatados em 2005, principalmente na camada superficial, passando de 32,2g kg^-1 para 46g kg^-1 na camada 0-2,5cm. SIQUEIRA NETO et al. (2009) observaram aumento no estoque de COT no solo ao longo de 22 anos de cultivo com semeadura direta. CASTRO FILHO et al. (1998) também observaram maior teor de COT sob semeadura direta do que sob preparo convencional em experimento de longa duração, em um Latossolo na região norte do estado do Paraná. Em ambos os casos, isso ocorreu devido à decomposição mais gradual dos resíduos vegetais na semeadura direta do que no preparo convencional, possibilitando associação do carbono às frações minerais do solo, conforme sugerido por SIQUEIRA NETO et al. (2009).

Para nitrogênio, a SDr e SDs apresentaram maior teor do que o PCr e PCs nas três camadas superiores, não diferindo na camada inferior (Figura 1B), sem diferença entre PCr e PCs, enquanto, na SDs, o teor foi maior do que na SDr na camada 0-2,5cm (Figura 1B). Isso é explicado pelo cultivo de ervilhaca durante 12 anos em sequência na SDs, conforme observado também por PEIXOTO et al. (1997). A presença de leguminosas na SDs permitiu maior fixação simbiótica de N e acúmulo deste nutriente no solo. Ocorreu decréscimo do teor de N em profundidade na SDr e SDs. No PCr e PCs, o teor de N foi uniforme em profundidade, devido ao efeito do preparo do solo que misturou os nutrientes na camada revolvida. O N foi afetado também pela sequência de culturas que influenciou na concentração do elemento no solo.

O teor de Ca foi maior na SD do que no PC, não diferindo entre os sistemas de cultivo na média das camadas avaliadas, variando de 3,3 a 3,9cmol_c kg^-1 no PC e de 4,9 a 6,2cmol_c kg^-1 na SD (Figura 1C). No PC, o teor de Ca no presente estudo foi menor do que o encontrado por ALMEIDA et al. (2005) no mesmo experimento, explicado pelas perdas que ocorreram ao longo do tempo, em especial pela erosão, além do uso de menor quantidade de adubos fosfatados (fosfatos de Ca) no PC em relação à SD. Na SD, o valor de Ca encontrado por ALMEIDA et al. (2005) foi semelhante ao valor atual. A SD mantém maior teor de matéria orgânica do que o PC, o que favorece a adsorção de cátions pelo solo e reduz as perdas por erosão e lixiviação.

O teor de Mg variou de 0,7 a 0,8cmol_c kg^-1 no PCr e PCs, e de 0,8 a 1,3cmol_c kg^-1 na SDr e SDs (Figura 1D), sem efeito de camada. O tratamento SDs apresentou o maior teor do que os demais tratamentos, com valor considerado alto pela CQFS-RS/SC (2004). No PC, não houve diferença entre os sistemas de cultivo.

O sistema SD apresentou maior teor de P extraível do que o PC, sem diferença entre os sistemas de cultivo (r, s), variando de 8 a 21mg kg^-1 no PC e de 8 a 93mg kg^-1 na SD (Figura 1E). No mesmo experimento, ALMEIDA et al. (2005) observaram teor de P até 37mg kg^-1 no PCs e até 136mg kg^-1 na SDr. Após o estudo de ALMEIDA et al. (2005) aplicou-se 160kg ha^-1 de P extraível no PC e 165kg ha^-1 de P na SD. Mesmo com este aporte de fertilizantes, o teor atual do elemento é menor do que o encontrado em 2005, possivelmente influenciado pela variabilidade na distribuição desse elemento no solo (CV = 42%), resultando em variação conforme a forma de amostragem utilizada em cada avaliação. Em profundidade, houve diminuição no teor de P extraível de forma mais evidente na SD, onde o teor foi muito maior nas camadas superficiais do que em subsuperfície, por ser o P um elemento imóvel no solo. No PC, o teor foi menor do que na SD e mais uniforme em profundidade.

Altos teores de P na superfície do solo em SD têm sido observados frequentemente (DE MARIA & CASTRO, 1993; FRAZÃO et al., 2008), atribuídos a não-incorporação dos adubos fosfatados, à baixa mobilidade do nutriente no perfil do solo e ao menor contato dos adubos com a fração mineral do solo, que diminui a adsorção de P principalmente pelos óxidos. O acúmulo de P nas camadas superficiais também pode estar associado à deposição de resíduos culturais, o que favorece a redistribuição de formas orgânicas do elemento (SANTOS & TOMM, 2003); também, o fato de a MO do solo representar uma fonte de P para as plantas, sendo observada correlação positiva entre os teores de P e COT (Tabela 1). Observa-se que na SD o teor de P decresceu em profundidade, porém esse teor continua sendo maior do que no PC (Figura 1E) e a descida de P no perfil do solo, com o tempo de cultivo, pode ser atribuída à ciclagem do nutriente pela decomposição dos resíduos orgânicos depositados na superfície e à ciclagem pela decomposição das raízes no interior do solo. Associado a isso, a presença de ácidos orgânicos diminuem a sorção de P pelo solo, aumentando a sua concentração na solução; ainda, os compostos orgânicos de P, por serem mais solúveis e móveis, deslocam-se às camadas inferiores do solo (ANGHINONI, 2009).

O teor de K na camada de 0-10 cm foi maior na SD do que no PC, variando de 0,16 a 0,78cmol_c kg^-1 (Figura 1F), sem diferença entre os sistemas de cultivo. Em profundidade, houve redução no teor de K, fato este mais evidente na SD, enquanto, no PC, o teor foi mais uniforme em profundidade. As diferenças nos teores de P e K entre os tratamentos SD e PC, também podem ser atribuídas às adubações recebidas ao longo dos cultivos, pois a SD recebeu 60kg ha^-1 de P e 98kg ha^-1 de K a mais do que o PC.

O pH em água do solo variou entre os sistemas de cultivo (Figura 2A), sendo maior na rotação do que na sucessão de culturas, tanto na SD quanto no PC. Na SDs e no PCr (mesmo com os resíduos retirados no período de inverno), o menor pH pode ser explicado pela presença de leguminosas no sistema de cultivo, as quais absorvem mais cátions básicos e NH4+ do que as demais espécies, contrabalançando com a liberação de H+ pelas raízes (BAYER et al., 2009), o que acidifica o solo.

O teor de alumínio variou de 2,1 a 2,8cmol_c kg^-1 no PC e de 1,7 a 2,6cmol_c kg^-1 na SD (Figura 2B). O menor teor de Al trocável na SDs em relação ao PCs pode ser explicado pelo aporte e produção de material orgânico nesse sistema, cuja MO pode ter complexado o Al, reduzindo seu teor trocável no solo (CIOTTA et al., 2002). É importante destacar que a complexação do Al pela MO e a diminuição de sua atividade na solução do solo favorecem a concentração de cátions básicos como Ca, Mg e K, apresentando correlações negativas significativas (Tabela 1). A CTC efetiva do solo (Tabela 2) foi maior na SDs em relação aos demais tratamentos, principalmente na camada de 0-2,5cm, este efeito pode ser atribuído aos maiores conteúdos de matéria orgânica também neste tratamento (Figura 1).

CONCLUSÃO

Há incremento no teor de carbono orgânico total do solo ao longo dos 12 anos de cultivo na semeadura direta, comparado aos teores no preparo convencional. A inclusão de leguminosas no sistema SDs aumenta os teores de carbono orgânico total e nitrogênio total na camada superficial do solo em comparação ao cultivo em rotação, sob semeadura direta.

O solo preparado sob semeadura direta tem maior concentração de Ca, P e K do que o solo sob PC, sem efeito da sequência de cultivos utilizada. Os teores de NT e Mg, além de serem afetados pelo preparo do solo, são também influenciados pela sequência de cultivos. Na SDs, a concentração de NT e Mg é maior em relação à SDr.

Recebido para publicação 11.04.11

Aprovado em 11.11.11

Devolvido pelo autor 26.03.12

CR-5113

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Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  08 Maio 2012
• Data do Fascículo
  Maio 2012

Histórico

• Recebido
  11 Abr 2011
• Aceito
  11 Nov 2011