carvalho 2008

DECOMPOSIO DE RESDUOS VEGETAIS EM LATOSSOLO SOB CULTIVO DE MILHO E...

R. Bras. Ci. Solo, 32:2831-2838, 2008, Nmero Especial

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DECOMPOSIO DE RESDUOS VEGETAIS EM LATOSSOLO

SOB CULTIVO DE MILHO E PLANTAS DE COBERTURA(1)

Arminda Moreira de Carvalho(2), Mercedes Maria da Cunha Bustamante(3), Jos Geraldo

de Abreu Sousa Junior(4) & Lcio Jos Vivaldi(5)

RESUMO

A degradao dos solos pode ocorrer pelo seu preparo intensivo, combinadocom monocultivos que produzem pequenas quantidades de resduos vegetais comdecomposio acelerada. O objetivo deste estudo foi avaliar a decomposio dosresduos vegetais, em Latossolo Vermelho-Amarelo sob cultivo de milho emsucesso a plantas de cobertura, nos sistemas plantio direto e com incorporaodesses resduos. As espcies vegetais cultivadas em sucesso ao milho foram:crotalria juncea (Crotalaria juncea L.), feijo-bravo-do-cear (Canavaliabrasiliensis M. e Benth), guandu cv. Caqui (Cajanus cajan (L.) Millsp), mucuna-cinza (Mucuna pruriens (L.) DC), girassol (Helianthus annuus L.), milheto BN-2(Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) e nabo-forrageiro (Raphanus sativus L.). Atestemunha foi ausncia de culturas em sucesso ao milho (vegetao espontnea).Sacolas de tela de nilon com dez gramas de matria seca de cada espcie foramcolocadas na superfcie do solo e cobertas com resduos vegetais. Durante asoperaes de preparo do solo e de aplicao de herbicida, as sacolas de serapilheiraforam retiradas do campo e mantidas em cmara fria. Depois da semeadura domilho, essas sacolas foram reintegradas s respectivas subparcelas, colocadas emsuperfcie, no sistema plantio direto, e enterradas a 10 cm de profundidade, quandosob o manejo com incorporao dos resduos vegetais. As taxas de decomposioforam determinadas na seca (60 e 90 dias) e no perodo de chuva (180, 210 e 240dias). Os resduos vegetais de guandu, milheto, mucuna-cinza e vegetaoespontnea apresentaram menores taxas de decomposio na maioria dos perodosavaliados. A incorporao dos resduos vegetais acelerou o processo de

(1) Parte da Tese de Doutorado da primeira autora no Departamento de Ecologia do Instituto de Cincias Biolgicas da Universi-dade de Braslia. Trabalho apresentado no XXXI Congresso Brasileiro de Cincia do Solo, 2007 (Gramado, RS).

(2) Pesquisadora da Embrapa Cerrados, Distrito Federal. Caixa Postal 08223, CEP 73301-970, Planaltina-DF. [email protected]

(3) Professora do Departamento de Ecologia da Universidade de Braslia (UnB). CEP 70919-970, Braslia, DF. E-mail [email protected](4) Pesquisador do Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), Piracicaba-SP. CEP 13400-970. Email: [email protected](5) Professor do Departamento de Estatstica da UnB. E-mail: [email protected]

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decomposio em relao sua manuteno na superfcie do solo no sistema plantiodireto, exceto para o nabo forrageiro. O milho cultivado em sucesso ao feijo-bravo-do-cear apresentou maior rendimento.

Termos de indexao: Cerrado, matria orgnica, plantio direto, composioqumica, sacolas de serapilheira.

SUMMARY: DECOMPOSITION OF PLANT RESIDUES IN LATOSOL UNDER

CORN CROP AND COVER CROPS

Soil degradation occurs as a consequence of intensive preparation associated withmonocropping systems with deposition of residues that are rapidly decomposed. The objectiveof this study was to investigate the decomposition rates of different cover plants residues inLatosol (Oxisol) under conventional and no-tillage systems. The cover plants (Crotalariajuncea, Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan, Mucuna pruriens, Helianthus annuus,Pennisetum glaucum, Raphanus sativus and natural fallow, as a control) were used in asuccession with maize. The cover plants were cut when flowering reached approximately50 % and remained on the soil until the sowing of the maize. In the conventional system,plant residues were incorporated in subplots with plough. Litter bags with 10 g of dry matterof each species were placed on the soil surface and covered with plant residues to determine thedecomposition rate along the dry (60 and 90 days of incubation) and wet seasons (180, 210and 240 days of incubation) under both systems. During soil preparation and herbicideapplication before the sowing of maize, the remaining bags were removed from the field andkept in cold storage (0 C). After the sowing of maize, these bags were returned to the respectivesubplots, either on the surface for the no-tillage treatment or buried at 10 cm depth when underthe incorporation treatment. The lowest decomposition rates were found for residues of Cajanuscajan Pennisetum glaucum, Mucuna pruriens, and natural fallow. Incorporation of plantresidues accelerated the decomposition time, when compared to no-tillage system, except forRaphanus sativus. Maize yield was highest after the rotation with Canavalia brasiliensis.

Index terms: Savanna, organic matter, no-tillage, chemical composition, litter bags.

INTRODUO

O uso de espcies vegetais tolerantes ao estressehdrico e com decomposio mais lenta favorece acobertura do solo e o fornecimento de nutrientes,principalmente N sob cultivo de leguminosas,refletindo na produtividade de culturas (Carsky et al.,1990; Burle et al, 1992; Amabile et al., 2000; Vargaset al., 2004; Carvalho et al., 2006).

A susceptibilidade dos resduos vegetais decomposio est associada sua composio qumicaquanto aos teores de celulose, hemicelulose, lignina epolifenis e s relaes entre constituintes como C/N,C/P, lignina/N, polifenis/N e lignina + polifenis/N(Rheinheimer et al., 2000; Aita & Giacomini, 2003;Espindola et al., 2006).

As transformaes no processo de decomposioocorrem geralmente na seguinte ordem: biodegradaorpida da maioria dos compostos hidrossolveis epolissacardeos, reduo lenta de hidrossolveis fenlicose hemiceluloses e aumento relativo do contedo deligninas e protenas (Correia & Andrade, 1999).

Considerando a significativa rea, aproximada-mente 5,0 milhes de hectares em sistema plantiodireto no bioma Cerrado, h necessidade deinformaes mais exatas sobre a dinmica dedecomposio de resduos vegetais que refletir noestabelecimento de cobertura do solo (Sodr Filho etal., 2004), nos estoques de C e demais nutrientes e naprodutividade das culturas. O presente estudo tevecomo objetivo avaliar o processo de decomposio deresduos vegetais de diferentes plantas de cobertura eseus efeitos no rendimento do milho em LatossoloVermelho-Amarelo sob incorporao dos resduosvegetais e plantio direto.

MATERIAL E MTODOS

Caracterizao da rea

O sistema de cultivo em uso contnuo durante seisanos foi uma sucesso de milho e plantas de cobertura,na rea experimental da Embrapa Cerrados,Planaltina, DF em Latossolo Vermelho-Amarelo A



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moderado textura argilosa fase Cerrado relevo plano(Reatto et al., 1998) e clima Tropical Estacional (Aw)(Quadro 1).

No estabelecimento do experimento (janeiro de1997), efetuou-se uma adubao mineral a lano com180 kg ha-1 de P2O5 na forma de superfosfato simples,60 kg ha-1 de K2O como cloreto de potssio e 50 kg ha

-1

de micronutrientes por meio do produto FTE BR-10.Aplicaram-se, ainda, 500 kg ha-1 de gesso agrcola narea.

O milho foi cultivado em sistema plantio direto ecom incorporao dos resduos vegetais, utilizando umaarao e duas gradagens. As espcies vegetais cultivadasem sucesso ao milho, no experimento, foram asseguintes: crotalria juncea (Crotalaria juncea L.),feijo-bravo-do-cear (Canavalia brasiliensis M. eBenth), guandu cv. Caqui (Cajanus cajan (L.) Millsp),mucuna-cinza (Mucuna pruriens (L.) DC), girassol(Helianthus annuus L.), milheto BN-2 (Pennisetumglaucum (L.) R. Brown) e nabo-forrageiro (Raphanussativus L.). A testemunha foi ausncia de culturas emsucesso ao milho (vegetao espontnea).

O delineamento experimental aplicado foi de blocosao acaso com parcelas subdivididas em trs repeties.As espcies vegetais representaram as parcelas (12 x 30m) e os tipos de manejo dos resduos vegetais, assubparcelas (12 x 15 m). As plantas de cobertura foramsemeadas diretamente sobre os restos culturais do milho.

Antes da semeadura do milho, aplicaram-se 3,0 Lha-1 de glifosato na rea sob plantio direto paradessecao das plantas daninhas e das culturas emsucesso que rebrotaram. Os resduos vegetais foramincorporados com arado de discos nas subparcelas sobmanejo com incorporao.

O milho foi semeado na estao chuvosa (7/11/2002), em espaamento de 0,90 m e estande final de

55.000 plantas ha-1. Aplicaram-se 20 kg ha-1 de N,150 kg ha-1 de P2O5 e 80 kg ha-1 de K2O no sulcode semeadura, alm de 50 kg ha-1 de N emcobertura quando as plantas emitiram a sextafolha. A dose de N foi repetida quando a plantaapresentou o oitavo par de folhas e na emisso dainflorescncia feminina, totalizando 150 kg de ha-1

N em cobertura.

Amostragens e determinao da decomposiodos resduos vegetais

A amostragem para matria seca, anlise denutrientes e fornecimento de material vegetal aoexperimento de decomposio foi realizada com o cortedas plantas rente ao solo (duas repeties de 1 m2 porsubparcela) no perodo compreendido entre o incio e50 % de florao, quando tambm foram roadas. Paraobter o peso da matria seca, o material permaneceuem estufa de ventilao forada a 65 C, at alcanaro peso constante, e uma pequena parte foi triturada,mineralizada e analisada.

Para determinar a velocidade de decomposiodas plantas de cobertura, dez gramas do materialvegetal de cada espcie, cortados na florao, foramsecos em estufa a 65 C durante 72 h, pesados ecolocados em sacos de tela de nilon de malha de 2x 2 mm e de dimenses de 20 x 20 cm. Essas sacolasde serapilheira foram colocadas na superfcie sobuma camada de resduos da espcie vegetalcorrespondente, num total de quinze em cadasubparcela. Durante a estao seca, foram efetuadasduas avaliaes, sendo a primeira realizada 60 diasdepois da colocao das sacolas de serapilheira (9 e22 de setembro) e a segunda, 90 dias (9 e 22 deoutubro) aps a colocao das sacolas no campo. Emcada avaliao, foram retiradas trs unidades decada subparcela.

Durante as operaes de preparo do solo e deaplicao de herbicida, as sacolas de serapilheira foramretiradas do campo (incio de novembro) e mantidasem cmara fria (temperatura de aproximadamente0 C). Depois da semeadura do milho, essas sacolasforam reintegradas s respectivas subparcelas (fimde novembro), colocadas em superfcie, quando emplantio direto, e enterradas a 10 cm de profundidadequando sob o manejo com incorporao dos resduosvegetais. A seguir, na estao chuvosa, as sacolasforam retiradas em janeiro (dias 9 e 22), fevereiro (dias9 e 22) e maro (dias 9 e 22).

O material retirado das sacolas foi pesado e, emseguida colocado em estufa a 65 C por 72 h (matriaseca final). Depois de pesado e seco, foi queimado emmufla a 600 C por um perodo mnimo de 8 h para seobter o contedo inorgnico final das espcies vegetaise do solo. O clculo do ndice de decomposio em cadapoca foi efetuado de acordo com Santos & Whitford(1981).

O teor de nutrientes (C, N e P) no material vegetalfoi determinado aps digesto ntrico-perclrica, sendo

Quadro 1. Caractersticas fsicas e qumicas (mdiapara n=20 amostras) para a profundidade 0 20cm de Latossolo Vermelho-Amarelo, ano agrcola1996/1997



o P analisado colorimetricamente e o N pelo mtodosemimicro Kjeldahl. O C na planta foi obtido dadeterminao de matria orgnica por combusto(Embrapa, 1997). As razes C/N e C/P foramcalculadas em dois momentos: antes do incio doprocesso de decomposio e aos 180 dias da colocaodas sacolas de serapilheira no campo.

Quatro linhas de quatro metros de comprimento(milho) foram colhidas em cada subparcela paraavaliar o rendimento de gros, corrigindo-se a umidadepara 13 %.

Anlise estatstica

A anlise de varincia foi aplicada para avaliar osefeitos das espcies vegetais (parcelas), dos tipos demanejo do solo (subparcelas) e do perodo dedecomposio (subsubparcelas) ao experimento comdados repetidos ao longo do tempo. Aplicou-se o testede comparaes mltiplas de mdias (Tukey-Kramera 5 %) aos tratamentos e s interaes que semostraram significativas (SAS, 1999).

RESULTADOS

As plantas de cobertura diferenciaram-se emrelao produo de matria seca (F=83,47;p



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Na primeira avaliao, as sacolas deserapilheira foram retiradas no final da estaoseca (9 e 22 de setembro), com precipitao pluvialacumulada de 35 mm no perodo de 60 dias etemperatura mdia de 21 oC (Figura 1). A diferenadas taxas de decomposio entre os sistemas plantiodireto e com incorporao comeou a ser avaliadaaos 180 dias, quando as sacolas de serapilheira jhaviam sido enterradas, simulando a incorporaodos resduos durante o preparo do solo parasemeadura do milho. As diferenas significativasentre os manejos de resduos vegetais da maioriadas plantas de cobertura s apareceram aos 210dias, com material incorporado ao solo sendodecomposto significativamente mais rpido que ono incorporado. Os resduos vegetais do naboforrageiro, entretanto, apresentaram decomposiosignificativamente mais rpida no sistema comincorporao no perodo anterior ao preparo,

igualando-se nos dois sistemas a partir de 180 dias(Quadro 5).

Aos 210 dias da colocao das sacolas deserapilheira, as taxas de decomposio dosresduos vegetais de guandu, milheto, mucuna-cinza e vegetao espontnea foram significativa-mente inferiores, enquanto os resduos de nabo-forrageiro, girassol e feijo-bravo-do-cear apre-sentaram ndices de decomposio mais elevados(Quadro 5).

A produtividade do milho foi maior quando emsucesso do feijo-bravo-do-cear e menor apsnabo-forrageiro. No houve efeito significativo dossistemas de manejo dos resduos vegetais sobre orendimento da cultura (Quadro 6).

Figura 1. Distribuio das chuvas e temperaturamdia do ar, no ano agrcola 2002/2003,Planaltina, DF (estao meteorolgica daEmbrapa Cerrados).

Quadro 3. Razes C/N e C/P do material verde (anteriores ao incio da decomposio) e dos resduosvegetais das plantas de cobertura aos 180 dias do incio do experimento de decomposio, ano agrcola2002/2003

Mdias seguidas de letras diferentes na coluna diferem entre si pelo teste de Tukey a 5 % de significncia.

Quadro 4. Anlise de varincia da taxa dedecomposio dos resduos vegetais



DISCUSSO

A estacionalidade de chuvas que caracteriza o climado Cerrado dificulta o cultivo de plantas naentressafra, porm no impede sua decomposio, comndices de at 48 % para resduos vegetais de nabo-forrageiro no intervalo de 60 dias da colocao dassacolas de serapilheira no campo no sistema com

incorporao (Quadro 5). A decomposio nesse perodopode ter sido favorecida pelos eventos de chuva e pelastemperaturas elevadas (mximas de 25 oC em setembro)durante a estao seca e transio para o perodo dechuva (Burle et al., 1992; Amabile et al., 2000).

Os ndices de decomposio significativamente maiselevados, obtidos no manejo com incorporao dosresduos vegetais para a maioria das espcies, nasavaliaes efetuadas em fevereiro e maro (Quadro 5)resultaram do aumento da superfcie de contato domaterial vegetal com o solo na presena de umidade(Figura 1). Possivelmente, esse maior contato favoreceua ao biolgica e a decomposio mais acelerada naestao chuvosa. De-Polli & Chada (1989) e Alcntaraet al. (2000) atriburam a decomposio acelerada dosadubos verdes incorporao de seus resduoscomparativamente sua manuteno sobre a superfciedo solo. J no caso do nabo-forrageiro, a decomposiomostrou-se bastante acelerada no incio do processo (aos60 dias), antes que os sistemas de preparo fossemimplementados para a cultura do milho. possvel queas condies edficas, estabelecidas ao longo dos seisanos no manejo com incorporao, em associao comcaractersticas qumicas do material vegetal dessaespcie, tenham favorecido a decomposio de seusresduos. Depois de 180 dias, a decomposio dessematerial remanescente nas sacolas estabilizou-se,igualando-se nos sistema plantio direto e comincorporao dos resduos vegetais (Quadro 5).

O nabo-forrageiro, juntamente com a crotalriajuncea, est no grupo das espcies com a mais baixarazo C/N do material verde, o que tambm podeexplicar essa decomposio bastante elevada no inciodo processo, sobretudo no manejo com incorporao dosresduos. Por sua vez, a razo C/N dos resduos vegetais

Quadro 5. Proporo de resduos decompostos, em sistemas plantio direto (PD) e com incorporao (Inc) aosolo, de acordo com o perodo de avaliao, ano agrcola 2002/2003

Mdias seguidas de letras diferentes, minsculas na coluna e maisculas na linha, diferem entre si pelo teste de Tukey a 5 %.

Quadro 6. Rendimento de milho cultivado emsucesso s plantas de cobertura, ano agrcola2002/2003

Mdias seguidas de letras diferentes, minsculas na coluna emaisculas na linha, diferem entre si pelo teste de Tukey a 5%de significncia.



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(aos 180 dias) dessas duas plantas de cobertura estentre as mais elevadas (Quadro 3). Tal mudana decomportamento entre a razo C/N do material verde edos resduos vegetais deve ser pela elevada concentraode N na parte area. A acentuada perda de N ao longodo tempo ocorreu, possivelmente, pela decomposiomais acelerada das folhas, j que, aos 180 dias, o nabo-forrageiro e a crotalria jncea esto entre as espciesde maiores ndices de decomposio, juntamente com ogirassol e feijo-bravo-do-cear, principalmente, no sistemacom incorporao dos resduos vegetais (Quadro 5).

Os ndices de decomposio do feijo-bravo-do-ceare do guandu diferenciaram-se na maioria das avaliaes,apresentando essas leguminosas diferenas quanto razo C/N e C/P dos seus resduos vegetais. Aos 210dias, a decomposio dos resduos vegetais da mucuna-cinza foi semelhante do guandu, apesar de ocomportamento dessas duas espcies ser diferenciadoquanto razo C/N (Quadros 3 e 5). Considerando asrazes C/N e C/P do material verde, a mucuna-cinzaassemelha-se mais ao feijo-bravo-do-cear, sendoapenas a razo C/P de seus resduos similar do guandu(Quadro 3). Portanto, a razo C/N individualmente norepresentou bem o processo de decomposio dosmateriais vegetais por no considerar a qualidade dafonte do C. Rheinheimer et al. (2000) descrevem que,alm da razo C/N, a composio qumica e a razo C/P dos resduos vegetais alteram o processo dedecomposio. Carvalho (2005) e Carvalho et al. (2008)(in press) determinou percentagens significativamentemaiores para carbonos aromticos em material vegetaldo guandu e da mucuna-cinza comparativamente aofeijo-bravo-do-cear, contribuindo para explicar adecomposio mais lenta dos resduos vegetais dessasleguminosas em relao do feijo-bravo-do-cear.

No ano agrcola desta pesquisa, as maioresprodutividades do milho (Quadro 6) no foram obtidasem reas sob uso do guandu e da mucuna-cinza, queapresentaram decomposio mais lenta dos resduosvegetais. Esse comportamento corrobora resultadospositivos da incorporao de resduos vegetais sobrepropriedades de fertilidade, s quais so atribudas adecomposio mais acelerada, conseqentemente, aliberao mais rpida de nutrientes (De-Polli & Chada,1989; Alcntara et al., 2000), sobretudo, o N e o Plimitantes nos solos de Cerrado (Carvalho et al., 1995).Porm, no sistema plantio direto, plantas comoguandu, milheto e mucuna-cinza podem ser indicadaspara cobertura do solo. Para reciclagem de nutrientes,deve-se recomendar o feijo-bravo-do-cear, queapresentou maiores rendimentos de fitomassa equantidades acumuladas de nitrognio e fsforo.

CONCLUSES

1. Resduos vegetais de guandu e de mucuna-cinzaapresentaram decomposio mais lenta em relao aosde feijo-bravo-do-cear, nabo-forrageiro e girassol.

2. A incorporao ao solo resultou na decomposiomais acentuada dos resduos vegetais.

3. O feijo-bravo-do-cear, com produo maiselevada de fitomassa e decomposio mais rpida,resultou em rendimento mais elevado de milho.

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