Frações lábeis da matéria orgânica em sistema de cultivo com palha de
braquiária e sorgo
CIÊNCIA DO SOLO
Frações lábeis da matéria orgânica em sistema de cultivo com palha de
braquiária e sorgo1
Labile fractions of organic matter in cropping system with straw of brachiaria
and sorghum
Celeste Queiroz RossiI, *; Marcos Gervasio PereiraII; Simone Guimarães
GiácomoIII; Marconi BettaIV; José Carlos PolidoroV
IBolsista do CNPq, doutoranda do CPGA-CS, UFRRJ, BR 465, km 7, Seropédica-RJ,
Brasil, 23.890-000, celesteqrossi@yahoo.co.br
IIDepartamento de Solos da UFRRJ, Seropédica-RJ, Brasil, Bolsista do CNPq.
gervasio@ufrrj.br
IIIGraduanda em Agronomia da UFRRJ, bolsista da Fundação Agrissus,
sigiacomo@yahoo.com.br
IVGraduando em Agronomia da FESURV, Bolsista do CNPq, marconibetta@yahoo.com.br
VPesquisador da Embrapa Solos, Rua Jardim Botânico, 1.024, Rio de Janeiro-RJ,
Brasil, 22.460-000, polidorojc@gmail.com
===============================================================================
RESUMO
O papel fundamental da matéria orgânica nas características físicas, químicas e
biológicas do solo, justifica o crescente interesse pela identificação de
sistemas de uso e de manejo que contribuam para o aumento do estoque de carbono
em solos tropicais. O objetivo desse trabalho foi avaliar o estoque de carbono
(EstC) na fração particulada (>53 µm) da matéria orgânica do solo e na fração
associada aos minerais (<53 µm). Amostras de um Latossolo Vermelho Distrófico
foram coletadas em cinco profundidades no município de Montividiu - GO, nos
seguintes sistemas agrícolas: a) cultivo de braquiária (Brachiaria ruziziensi)
na entressafra de soja (Glycine max) (SB), b) cultivo de sorgo (Sorghum bicolor
L. Moench) na entressafra da soja (SS) e como área de referência, Cerrado.
Foram analisados os teores de carbono orgânico total (COT) e o fracionamento
granulométrico da matéria orgânica do solo. A partir dos valores encontrados
foram quantificados os estoques de carbono em cada uma das frações. Foram
verificadas diferenças significativas para os teores de COT em todas as
profundidades avaliadas. Os maiores valores de EstC foram encontrados em SB, em
todas as profundidades de amostragem. A fração particulada da matéria orgânica
(MOP) mostrou-se um parâmetro eficaz em demonstrar diferenças de manejo entre
os sistemas, apresentando maiores teores no sistema SB devido ao maior aporte
de biomassa nesse sistema, já para a fração ligada aos minerais os maiores
teores foram verificados na área de referência, seguida pelo sistema SS.
Palavras-chave - Capim braquiária. Sorgo. Palha-utilização na agricultura.
===============================================================================
ABSTRACT
The key role of organic matter (OM) in the physical, chemical and biological
soil features justifies the growing interest in identifying use and management
systems which contribute to increase the stock of carbon (StC) in tropical
soils. The aim of this study was to evaluate the stock of carbon in the
particulate (>53 µm) and mineral-associated soil organic matter fractions (<53
mm). Soil samples from a Rhodic Udox collected in Montividiu, Goiás State
(Brazil), were taken at five depths in the following agricultural systems: a)
brachiaria cultivated in the soybean fallow period (SB), b) sorghum cultivated
in the soybean fallow period (SS) and Cerrado as reference area. The levels of
total organic carbon (TOC), granulometric fractioning of soil organic matter
and the stock of carbon in each of the fractions were quantified. There were
significant differences in the TOC levels at all depths. The highest values
were found in the StC of SB system, at all depths. The fraction of particulate
organic matter (POM) was an effective parameter to demonstrate differences
between management systems, achieving the highest levels in the SB system due
to the higher biomass input in this system, however for the mineral-associated
fraction, the highest levels were recorded in the reference area, followed by
the SS system.
Key words - Brachiaria grass./ Sorghum./ Straw-use in agriculture.
===============================================================================
Introdução
A introdução de sistemas agrícolas em áreas de vegetação nativa resulta num
rápido decréscimo do conteúdo de carbono orgânico (CO) do solo em virtude da
combinação de fatores climáticos, tais como elevada temperatura e umidade,
associados às práticas de manejo agrícola (FU et al., 2001; SCHOLES; BREEMEN,
1997). Nestes sistemas, a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) pode ser
influenciada pelo manejo, preparo do solo, fertilizantes minerais, e materiais
orgânicos que podem ser adicionados ao solo com emprego de plantas de
cobertura. Dentre as diferentes espécies vegetais utilizadas como plantas de
cobertura, as gramíneas apresentam grande potencial de fornecimento de carbono
ao solo, por apresentarem sistema radicular extenso que é constantemente
renovado (HARRIS et al., 1966, SILVA; MIELNICZUK, 1997). Adicionalmente, a
grande quantidade de palhada produzida contribui na manutenção do conteúdo de
água no solo nos períodos de menor precipitação (SILVA et al., 2006).
Sistemas de plantio direto, aliados aos sistemas de rotações de culturas
adequados, podem contribuir para o acúmulo de CO, reduzindo o risco de
degradação do solo (FREIXO, 2000). Na região do oeste goiano, a braquiária
(Brachiaria sp.), vem sendo utilizada como planta de cobertura nos períodos de
pousio, mostrando-se eficiente quanto ao acúmulo de C. Este acúmulo favorecido
pelo sistema radicular, que é abundante e volumoso, apresentando contínua
renovação (MOREIRA; SIQUEIRA, 2002; REID; GOSS, 1980) conforme descrito por
D´andrea et al. (2004).
O fracionamento granulométrico é baseado no tamanho das partículas, utilizando
o peneiramento e sedimentação em proveta. É dividida de acordo com o tamanho
das partículas, sendo separadas nas frações areia - matéria orgânica
particulada (maior que 53 µm) e matéria orgânica ligada aos minerais silte (2-
53 µm) e argila (0-2 µm).
A matéria orgânica particulada (MOP) é uma fração lábil e apresenta maior taxa
de reciclagem dos constituintes orgânicos, sendo que as alterações em seus
estoques promovidas pelo manejo do solo são percebidas geralmente em curto
prazo (BAYER et al., 2002; FELLER; BEARE, 1997). A MOP é tida como uma fração
relativamente sensível às práticas de manejo (BAYER et al., 2002). A matéria
orgânica ligada aos minerais (MOM) é dependente da quantidade de material
orgânico que é transferido da MOP e da proteção coloidal exercida pelas
superfícies minerais (BALDOCK; SKJEMSTAD, 2000; CHRISTENSEN, 1996). A MOM
representa a matéria orgânica em um avançado grau de humificação (BAYER et al.,
2004), normalmente é menos sensível às alterações de manejo, principalmente em
curto prazo. A MOM é a fração estável da MOS, composta principalmente por
substâncias húmicas, exercendo papel significativo na estabilização dos
microagregados (CAMBARDELLA; ELLIOTT, 1992).
O objetivo desse trabalho foi avaliar as alterações nos estoques de carbono
(EstC) na fração particulada (>53 µm) da matéria orgânica do solo e na fração
associada aos minerais (<53 µm), em área de soja em sistema de cultivo com
palhada de braquiária (Brachiaria ruziziensis) e sorgo (Sorghum bicolor L.
Moench).
Material e métodos
O município de Montividiu (GO) está inserido no bioma do Cerrado e situa-se
entre a latitude 17º27' S e longitude 51º04' W. A altitude média verificada na
área é de 930 m. O clima da região é do tipo Aw (Köppen) Tropical, com chuvas
concentradas no verão e um período seco bem definido durante o inverno (FIG.
1).
O estudo foi realizado na fazenda Querência das Antas, em áreas onde a soja é
cultivada comercialmente. A amostragem realizada foi representativa da área num
delineamento inteiramente casualizado. Para a realização do estudo foram
coletadas amostras em duas áreas distintas, a saber: área 1 (SB): com a rotação
soja (Glycine max L.)/braquiária (Brachiaria ruziziensis)/soja; e área 2 (SS)
com a rotação soja/sorgo (Sorghum bicolor L. Moench)/soja. Como referência, foi
utilizada uma área com vegetação de cerrado. Em todas as áreas o solo foi
classificado como Latossolo Vermelho Distrófico (EMBRAPA, 2006).
As áreas de estudo apresentavam 2500 m² e em cada uma foram estabelecidas
parcelas de 50 x 50 m, nas quais foram abertas 4 trincheiras com dimensões de 1
x 1 m e 0,6 m de profundidade (FIG._2). Nas trincheiras coletaram-se amostras
indeformadas em três das quatro paredes nas seguintes profundidades 0-5; 5-10;
10-20; 20-40 e 40-60 cm, totalizando 12 repetições em cada profundidade de cada
área.
[/img/revistas/rca/v43n1/05F02.jpg]
A primeira amostragem foi realizada no início de março de 2007, após a colheita
da soja da safra 2006/2007. A segunda coleta foi realizada ao final de outubro
de 2007, coincidindo com o final do período seco na região, logo após a
dessecação da braquiária com herbicidas (Glyphosate e 2,4-D), para a
implantação da lavoura de soja da safra 2007/2008. As áreas foram adubadas com
6,5 kg ha-1 de N, 33 kg ha-1 de P e de 40 kg ha-1 de K.
Após a colheita da soja, foi realizada uma amostragem do resíduo recobrindo o
solo em oito pontos na área experimental de cada tratamento, com o auxílio de
um gabarito (quadrado metálico de 1 m2). O gabarito foi lançado aleatoriamente,
sendo coletado todo o material contido na área por ele delimitada. O material
foi seco a 65ΟC por 72 h em estufa de circulação forçada de ar e,
posteriormente, pesado para a determinação da produção de massa seca.
Para a caracterização química do solo das áreas foram utilizadas as amostras da
primeira coleta. Foram quantificados os valores de pH e os teores de Ca2+,
Mg2+, Na+, K+, P, Al3+, H+Al de acordo com Embrapa (1997) (TAB.1). O carbono
orgânico total (COT) e a densidade do solo (Ds) foram determinados segundo
métodos descritos em Embrapa (1997). O estoque de carbono foi calculado pelo
método da camada equivalente, no qual a correção dos estoques de C do solo foi
realizada levando em conta as diferenças nas massas de solo de cada camada,
segundo o método proposto por Sisti et al. (2004).
O fracionamento físico da MO foi realizado segundo o método de Cambardella e
Elliot (1992). Pesaram-se 20 g de solo e a estas foram adicionados 60 ml de
solução de hexametafosfato de sódio (5g L-1); as amostras foram homogeneizadas
por 16 horas em agitador horizontal. Após a homogeneização a suspensão obtida
foi vertida em peneira de 53 µm. O material retido na peneira consiste na MOP
(matéria orgânica particulada) associada à fração areia, e o que atravessou a
peneira corresponde às frações silte e argila. O material retido na peneira,
após lavagem, foi transferido para placas de petri, sendo secado em estufa de
circulação de forçada de ar a 50 °C, até que apresentasse massa constante.
Posteriormente o material foi macerado em gral de porcelana e analisado quanto
ao teor de C orgânico segundo Embrapa (1997). Os teores de carbono na fração
mineral (silte + argila) foram determinados pela diferença entre o teor de
carbono total do solo e o teor de carbono da fração particulada.
Os resultados dos teores de carbono e das frações granulométricas obtidos para
as diferentes áreas estudadas foram submetidos ao teste de normalidade pelo
teste de Lilliefors, homogeneidade das variâncias pelo teste de Cochran e
Barttlet. Posteriormente, os resultados foram submetidos à análise de variância
com a aplicação do teste Tukey a 5% com o auxílio do programa estatístico SAEG
versão 9.0 (Sistema de Análises Estatísticas e Genéticas - UFV).
Resultados e discussão
A produção de biomassa seca na área onde se utiliza a braquiária como planta de
cobertura (SB) foi estatisticamente superior à área de sorgo (SS) com valores
variando entre 6,10 e 3,85 Mg ha-1 (FIG._3).
[/img/revistas/rca/v43n1/05f03.jpg]
Avaliando as taxas de decomposição de resíduos de espécies de cobertura em
Latossolo Vermelho em SPD no município de Santo Antônio de Goiás, Kliemann et
al. (2006) verificaram produção de palhada de 12,42 Mg/ ha/ -1 para braquiária
e de 6,75 Mg ha-1 para sorgo. Cordeiro (2006), estudando os atributos edáficos
em áreas de pastagem plantada no noroeste Fluminense, verificou valores de
biomassa seca de braquiária de 3,2 Mg ha-1.
Quanto aos valores de carbono orgânico total (COT), os maiores valores foram
verificados na camada de 0-5 cm, sendo observada redução dos teores em
profundidade (TAB._2). Entre os sistemas de cultivo na primeira coleta os
valores de COT apresentaram diferenças significativas em todas as
profundidades, na camada de 0-5 cm tanto o sistema SB quanto o sistema SS
apresentaram valores estatisticamente superiores aos encontrados na área de
referência. Este padrão pode ser explicado pela grande deposição de material
proveniente do plantio direto praticado nas áreas estudadas, para as demais
profundidades não foram verificadas diferenças estatísticas entre o sistema SB
e a área de referência, contudo os valores observados em SB foram superiores
aos encontrados no sistema SS (TAB._2). Na segunda coleta também foram
observados valores decrescentes de COT em profundidade, para a camada de 0-5 cm
tanto o sistema SB quanto área de referência apresentaram valores
estatisticamente superiores aos encontrados no sistema SS, já para as
profundidades de 5-10 e 10-20 cm houve um aumento significativo dos teores de
COT da área de referência em relação aos sistemas SB e SS.
Ao estudar a taxa de estratificação de carbono orgânico num Latossolo Vermelho,
após dez anos de SPD, Tormena et al. (2004) verificaram maiores valores de
carbono orgânico na camada superficial das áreas estudadas, confirmando que os
sistemas utilizados proporcionaram aumento e/ou manutenção nos teores de
carbono orgânico do solo, principalmente na camada de 0 - 10 cm de
profundidade.
D'Andrea et al. (2004) observaram valores médios de carbono orgânico para
Latossolo Vermelho na região do cerrado variando de 14,5 a 16,5 g kg-1 sendo
estes inferiores aos observados neste estudo.
Em estudos em áreas de Latossolos no cerrado, Nascimento et al. (1993)
verificaram padrões diferentes aos encontrados neste estudo, com o aumento dos
teores de COT, após o desmatamento e cultivo. Com relação à redução do COT em
profundidade, diversos trabalhos têm reportado esta distribuição, como
progressiva em profundidade, todavia, não sendo observadas diferenças
significativas entre os sistemas utilizados (D'ANDREA et al., 2004; FREITAS et
al., 2000; FREIXO et al., 2002).
Estudando o efeito do preparo de solo nos estoques de carbono do solo sob
rotação de culturas de longo prazo na região do cerrado brasileiro, Jantalia et
al. (2007) verificaram que todos os tipos de preparo do solo apresentaram
efeito negativo nos estoques de carbono do solo até 30 cm de profundidade em
relação à área de cerrado nativo.
Os menores valores médios de densidade do solo (Ds) foram encontrados nas
camadas mais superficiais nos sistemas avaliados, decorrente da constante
adição de matéria orgânica e do menor revolvimento do solo em SPD. Os sistemas
avaliados apresentaram valores médios de Ds variando de 1,01 a 1,44 Mg m-3
(TAB._2), sendo que os maiores valores sempre foram encontrados na área de
referência seguida do sistema SS e SB, independentes da coleta.
Em estudos de COT em Latossolos sob diferentes sistemas de manejo, Freitas et
al. (2000) constataram valores de Ds variando de 1,10 a 1,32 Mg dm-3, e também
observaram maior Ds na camada de 10-20 cm quando comparadas às outras
profundidades.
Os valores de EstC na primeira coleta não diferiram entre os sistemas avaliados
até 10 cm de profundidade, já para a camada de 10-20 e 20-40 cm o sistema SB e
a área de referência foram superiores ao sistema SS (TAB._2 e FIG._4). Para a
segunda coleta o sistema SS apresentou valores inferiores quando comparados ao
sistema SB e a área de referência nas camadas de 0-5, 20-40 e 40-60 cm. Nas
demais profundidades os valores na área de referência foram estatisticamente
superiores.
Em estudos sobre estoques totais de COT e seus compartimentos em Argissolo sob
floresta e sob milho cultivado com adubação mineral e orgânica, Leite et al.
(2003) verificaram que todos os sistemas que utilizavam somente adubação
mineral contribuíram para maiores reduções dos teores de COT na camada de 0-10
cm e um aumento na camada de 10-20 cm em relação à área de Floresta Atlântica.
No entanto, os sistemas que utilizaram adubação orgânica mostraram-se mais
eficientes em preservar os estoques de COT.
Os valores da fração particulada diferiram estatisticamente entre os sistemas
avaliados em todas as profundidades nas duas coletas realizadas (TAB._3). Os
maiores valores foram encontrados na camada de 0-5 cm de profundidade nos dois
sistemas, sendo que estes apresentaram o mesmo padrão, diminuição em
profundidade. No SB houve um incremento na camada de 10-20 cm quando comparado
ao sistema SS, o que pode ser atribuído a maior concentração das raízes da
braquiária nesta profundidade, já que a MOP está diretamente relacionada ao
material vegetal recentemente adicionado ao solo.
Conceição et al. (2005) avaliaram a qualidade do solo sob diferentes sistemas
de manejo em dois experimentos de longa duração no sul do Brasil, sendo o
primeiro com dez anos de duração com cinco tratamentos: três sistemas de
rotação de culturas comerciais em SPD, um com solo descoberto e um tratamento
referência que consistiu em um campo nativo. O segundo experimento com 15 anos
de duração com um sistema de rotação aveia/milho em plantio convencional,
reduzido e SPD, e o sistema de rotação de aveia/milho + caupi e SPD, sendo
esses últimos com a adição de adubação nitrogenada, e uma área de referência
(campo nativo). Os autores constataram que a fração MOP apresentou as maiores
variações nos teores de carbono em função do manejo adotado, quando comparada
ao COT, sendo ambos atributos verificados na profundidade de 0-5 cm. Desta
forma, a sensibilidade apresentada pela fração particulada da MOS, demonstra
que este compartimento pode ser usado como um bom indicador da qualidade do
solo para avaliação de sistemas de manejo recentes, nos quais as alterações no
COT do solo ainda não tenham sido de grande magnitude.
Martins et al. (2009) estudaram os teores de carbono orgânico nas frações
granulométricas e substâncias húmicas de um Latossolo Vermelho-Amarelo
Distrófico - LVAd sob diferentes agrossistemas: (a) cobertura vegetal de
floresta primária/mata nativa (FL); (b) sistema agrossilvopastoril com dez anos
(SS); (c) pastagem extensiva com sete anos (PA); e (d) sistema agroflorestal
(SA) com seis anos. Os autores verificaram que os teores de carbono da fração
particulada foram superiores aos teores de carbono da fração mineral em todos
os tratamentos, com especial destaque para os sistemas PA e SS, nestes sistemas
a utilização de Brachiaria brizantha pode ter contribuído com maior aporte de
material vegetal.
Em estudos sobre o aumento da intensidade de utilização de pastagens de inverno
rotacionada com culturas de verão (monucultura de soja, milho e rotação soja/
milho), na dinâmica da MOS de um Argissolo Vermelho-Amarelo sob SPD, Nicoloso
(2005) verificou que a MOP foi a mais eficaz em evidenciar mudanças nos teores
de COT decorrentes dos sistemas de manejo utilizados, principalmente nas
camadas mais superficiais do solo (0,0 - 2,5 e 2,5-5,0 cm).
Em comparação ao sistema SS e à área de referência, houve um efeito positivo da
introdução da braquiária sobre a MOP (TAB._3). Este padrão pode estar
relacionado à maior adição anual e manutenção dos resíduos vegetais na
superfície do solo (FIG._3), aliado à possível diminuição da atividade
microbiana em função da redução da temperatura do solo e menor aeração
promovida por uma maior deposição de material vegetal aportado pela braquiária
e principalmente, à proteção física ao solo que os resíduos vegetais oferecem a
matéria orgânica.
Os valores da fração MOM diferiram estatisticamente entre os sistemas avaliados
em todas as profundidades. Por se tratar de uma fração mais estável e
humificada, as maiores médias foram encontradas para a área de referência,
seguida do sistema SS e do sistema SB. Estes altos valores encontrados na área
de referência são explicados por se tratar de uma área nativa de cerrado, onde
não há revolvimento do solo, promovendo desta forma, uma maior estabilização da
matéria orgânica na fração mineral.
Para os valores médios de EstMOP e EstMOM, entre coletas (TAB._3 e FIG._5),
observou-se o mesmo padrão que o verificado para MOP e MOM, ou seja, onde
ocorreram os maiores valores das frações granulométricas, têm-se os maiores
estoques. Os valores de EstMOP do sistema SS foram mais elevados quando
comparados aos encontrados para o sistema SS e para a área de referência em
todas as profundidades avaliadas. O acúmulo de carbono na fração particulada
está intimamente associado com o aporte recente de material vegetal, o que
corrobora com a maior quantidade de biomassa acumulada pelo sistema SB.
[/img/revistas/rca/v43n1/05f05.jpg]
Segundo Nicoloso (2005), mais de 80% do COT do solo é composto pela fração MOM.
Contudo, foram encontrados neste estudo valores variando de 35 a 50% da fração
MOM no COT para o sistema SB, evidenciando mais uma vez, um grande aporte de
resíduos.
Em estudos de armazenamento de carbono em frações lábeis da MOS em Latossolo
Vermelho sob SPD onde foram avaliados sistema sob plantio convencional e quatro
sistemas de rotação em SPD (I: guandu-anão, milheto/soja, milho; II: Crotalaria
juncea, sorgo/soja, milho; III: girassol, aveia-preta/soja, milho; IV: nabo
forrageiro, milho/soja, milho), Bayer et al. (2004) verificaram que o estoque
de carbono na MOM não foi alterado pelos diferentes sistemas de manejo nas
diferentes camadas do solo.
Conclusão
A introdução de braquiária no cultivo da soja em sistema de plantio direto
apresentou efeito positivo, favorecendo o acúmulo de carbono orgânico no solo
em todas as profundidades avaliadas quando comparadas com a área de referência.
Em sistemas onde ocorre um maior aporte de biomassa, o acúmulo de carbono
ocorre preferencialmente na matéria orgânica particulada, a qual é mais
sensível do que o carbono orgânico total às alterações no manejo do solo.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CPGA-CS, à Embrapa Solos e ao CNPq, pelo apoio e
suporte financeiro.
