Estoque de carbono e nitrogênio e agregação do solo sob diferentes sistemas de manejo agrícola no Cerrado, em Rio Verde (GO)

Autor: Ciniro Costa Junior
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPUniversidade de São PauloUSP.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: O bioma Cerrado ocupa aproximadamente 20% do território brasileiro e dos seus 207 milhões de hectares, 14 são ocupados com agricultura (grãos) e 50 por pastagens cultivadas. Dessa forma, o conhecimento da dinâmica da matéria orgânica (MOS) e da agregação do solo com o emprego de diferentes usos da terra e manejos agrícolas após a conversão do sistema nativo é de extrema importância para o desenvolvimento socioeconômico e, principalmente, ambiental da região no que se refere à sustentabilidade dos sistemas produtivos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as alterações nos os estoques de C e N, assim como a agregação, o fracionamento da MOS, a origem do C e N (delta13C e delta15N) e as propriedades microbiológicas do solo. O estudo foi realizado em um Latossolo vermelho distrófico de textura argilosa (50-70% de argila) no município de Rio Verde (GO) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S e \'51GRAUS\'06\'49\'\'O). As áreas consistiram de um sistema nativo de fitofisionomia Cerradão (CE), uma pastagem de baixa produtividade com 20 anos (PA-20), um sistema plantio convencional com 29 anos (SPC-29) e quatro sistemas plantio direto com 3(SPD-3), 7(SPD-7), 10(SPD-10) e 15(SPD-15) anos de uso. As amostras de solo (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40cm) foram coletadas em julho de 2006 (época seca) e fevereiro de 2007 (época chuvosa). Os estoques de C do solo, além de comparados entre as áreas de estudo, também foram comparados aos resultados obtidos nos mesmos locais em um estudo anterior realizado há 3 anos (2004). A densidade foi inferior e o teor e estoque de C do solo (0-40 cm) superior nas áreas sob CE, SPD-15 e SPD-10 (exceto a densidade) em relação às demais áreas. No período médio de 3 anos não houve diferenças estatísticas entre os estoques de C, enquanto a densidade do solo elevou-se significativamente nas áreas SPC-29 e SPD-7. As áreas sob SPD apresentaram taxa média de acúmulo de C anual no solo estimada em 1.17 Mg ha-1. Esses resultados sugeriram que a prática do SPD nas áreas verificadas, precedido por nove anos de cultivo sob SPC, levou aproximadamente dez anos para o restabelecimento do estoque de C semelhante à condição sob vegetação original do Cerrado. Foi verificada elevada agregação do solo, semelhante nas épocas seca e chuvosa, com predominância de agregados >2,00mm em todas as áreas e camadas de solo avaliadas. No CE e na PA-20 foram observados os maiores DMP e quantidades de agregados >2,00mm, sendo que os sistemas de plantio afetaram negativamente essas variáveis. Nos sistemas agrícolas, os SPD tiveram os maiores valores DMP e agregados > 2,00mm em comparação ao SPC-29 na camada 0-5cm de solo. Quanto a quantidade de MOS leve livre e aos teores de C e N nas classes de agregados do solo, o CE e o SPD-15 em comparação as demais áreas indicaram maiores valores, com intermediários no SPD-10 (exceto N). Os teores de C, principalmente na classe de agregado >0,25mm (0-5 cm), o DMP e estoque de C (0-20cm) apresentaram correlação significativamente positiva. Dessa forma, as observações referentes ao C e a agregação do solo indicaram que a preservação e a manutenção da classe de agregados >0,25 mm foram processos fundamentais para os maiores níveis de C observados no CE, SPD-10 e SPD-15. E a quantidade de MOS leve livre verificada, componente responsável pela manutenção dos agregados, concordam com a correlação observada. Na área PA-20, mesmo com elevada agregação do solo, provavelmente pela baixa produtividade da gramínea não houve disponibilidade suficiente de C (via MOS) para a manutenção das classes de agregados, acarretando no menor estoque de C em relação as demais áreas (exceto ao SPC-29). A mesma insuficiência de MOS ocorreu na área SPC-29, mas nesse caso devido ao revolvimento do solo que acelerou a oxidação da MOS, visto que o aporte de resíduos culturais na área é semelhante as sob SPD, por utilizarem a mesma sucessão de culturas. No CE os valores mais negativos de delta13C observados em relação a PA-20 representam a predominância de plantas de ciclo fotossintético C3. E o mesmo padrão significativo de enriquecimento de delta13C e delta15N no solo em profundidade ocorreu devido à mineralização da MOS, exceto nos valores de delta13C na PA-20 provavelmente a gradativa substituição da MOS original. Os menores valores de delta15N no Cerrado podem estar indicando maior fixação biológica de N em relação à pastagem. Da MOS original do CE, 83% foi substituída na área PA-20 e apesar da elevada substituição, demonstra que baixa produtividade da gramínea pode ter influenciado no menor estoque de C da área em relação ao CE. Não foram verificadas diferenças nos valores de delta13C e delta15N entre as classes de agregados em cada área de pesquisa. Os valores de C e N microbiano (Cmic e Nmic), assim como as relações com os teores de C e N totais, e o qCO2 foram influenciados pelas estações sazonais, sendo maiores na época chuvosa, exceto para o qCO2. Menores valores de qCO2 na época chuvosa refletiram maior eficiência de imobilização de C na biomassa microbiana. Para as áreas sob uso da terra, os maiores valores de Cmic e Nmic foram observados na PA-20 e os menores no SPC-29. Esses resultados indicaram melhores condições ao desenvolvimento microbiano na PA-20 provavelmente ao cultivo da gramínea, a excreção dos animais e a reforma da área (dezembro/2007). A adoção do SPD foi importante fator no aumento do Cmic e Nmic em relação ao SPC, possivelmente ao não revolvimento do solo e aporte de resíduos e superfície, que com o tempo de implantação adaptou a biomassa microbiana a uma nova condição. O Cmic e o Nmic indicaram alterações nas áreas implantadas em relação ao Cerrado e apontou maior equilíbrio da microbiota nessa área
The Savannah biome occupies 20% of the Brazilian territory, approximately, and of their 207 million hectares, 14 are taken by agriculture (grains productions) and 50 for farming (cultivated pastures). In that way, the knowledge of soil organic matter (SOM) dynamics and the soil aggregation with the different uses and agricultural handlings after the conversion of the native system is very important for the socioeconomic development, environmental preservation and the sustainability of the productive systems. Therefore, the objective of this research was to evaluate the alterations of C and N stocks, the aggregation, the SOM fractionation, the origin of C and N (delta13C e delta15N) - and the microbiological properties of the soil. The study was accomplished in a Oxisol (clayey Red Dystrophic Latosol) with 50-70% of clay in the municipal district of Rio Verde (Goias state, Brazil) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S and \'51GRAUS\'06\'49\'\'W). The areas consisted of a native system of Savannah (CE) phytophysionomy (Cerradão), a pasture of low productivity with 20 years (PA -20), a conventional till with 29 years (SPC -29) and four no-till areas with 3 (SPD -3), 7 (SPD -7), 10 (SPD -10) and 15 (SPD -15) years of use. The soil samples from different depths (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-40cm) were collected in July of 2006 (dry seasonal) and February of 2007 (rainy seasonal). The soil C stock, besides having compared among the study areas, its were also compared to the results obtained at the same places in a study accomplished previously, 3 years ago (2004). The C content and stock were higher (0-40cm) in the areas under CE, SPD-15 and SPD-10 and the bulk soil was lower in relation to the other areas. In the medium period of 3 years (2004 to 2007) there were not statistical differences among the storage of C, while the bulk soil were increased significantly in the areas SPC-29 and SPD-7. The areas under SPD showed medium rate of annual C accumulation in the soil valued to as 1.17 Mg ha-1. Those results suggested that the practice of SPD in the verified areas, preceded by 9 years of cultivation under SPC system, it took approximately ten years for the re-establishment of the C stock similar to the original vegetation (CE). Similar aggregation of the soil was verified in the dry and rainy seasons, with predominance of aggregates > 2.00mm in all areas and soil layers evaluated. In CE and in the PA-20 the largest mean weighed diameters (MWD) and amounts of aggregates were observed > 2,00mm, and the till systems affected negatively that variables. In the different agricultural systems, SPD had the largest values MWD and aggregates > 2.00mm in comparison with SPC-29 in the layer 0-5cm of soil. In relation to light free fraction from SOM and C and N in the soil aggregates, CE and SPD-15 in comparison to other areas indicated larger values, with intermediate SPD-10 (except N). The C content, mainly in the aggregate class > 0,25mm (layer 0-5cm of soil), DMP and C stock C (0-20cm) showed positive correlation. In that way, the observations regarding C and the soil aggregation showed that the preservation and the maintenance of the aggregates class > 0.25mm were fundamental processes to the largest levels of C observed in CE, SPD-10 and SPD-15 systems. The amount of light free fraction verified, responsible component for the maintenance soil aggregates, is in agree with the observed correlation. In the PA-20 area, even with high soil aggregation, probably for the low productivity of the grassy, there was not enough readiness of C (through SOM) for the maintenance of the aggregates classes, resulting in the smallest storage of C in relationship the other areas (except to SPC -29). The same deficiency of SOM happened in the area SPC-29, but in that case due to the rotation of the soil that accelerated the oxidation of the SOM, because the contribution of cultural residues in the area is similar to SPD, because these use the same cultures succession. The more negative values of delta13C observed in CE is due by the higher predominance of plants with C3 photosynthetic cycle. The same significant pattern of enrichment of delta13C and delta15N happened in the depth of the soil due to the SOM mineralization, with exception of the delta13C values in the PA-20 systems, due probably by the gradual substitution of the original SOM in the 20 years of CE transfer to PA-20 systems. The smallest delta15N values in CE system can be indicating larger N biological fixation in relation to the pasture. Of the original SOM of CE, 83% was exchange in the PA-20 area and in spite of the high exchange, the lowers productivity of the grassy might have influenced in the smallest C stock in the PA-20 to CE system. Differences were not verified in the values of delta13C e delta15N among the soil aggregates classes in each researched area. The microbial C e N values (Cmic and Nmic), as well as the relationship with the C e N contents and the qCO2 were influenced by the seasonal stations, being C e N larger and the qCO2 smaller at the rainy seasonal. The smaller qCO2 values in the rainy seasonal reflect the largest efficiency of C immobilization in the microbial biomass. The largest values of Cmic and Nmic were observed in the PA-20 and the smallest in SPC -29. Those results indicated better conditions to the microbial development in the PA-20 probably due to the grassy cultivation, the animal excretion and the reform of the area (December /2007). The adoption of SPD was an important factor in the Cmic and Nmic increase in relation to SPC, possibly due to the non soil rotation, the contribution of vegetables residues on the soil surface and- better microbial biomass adapted to the new condition of NT implantation. The Cmic and Nmic indicated alterations in the new areas implanted in relation to the CE and it pointed larger balance of the microbiota in CE system
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