dinâmica da matéria orgânica do solo em sistemas...

Dinâmica da matéria orgânica do solo em sistemas de plantio direto a longo período

João Carlos de Moraes Sá

Universidade Estadual de Ponta Grossa - PR

Dr. Carlos C. Cerri – Centro de Energia Nuclear na Agricultura

Dr. Warren A. Dick – Ohio State University

Dr. Rattan Lal – Ohio State University

Evolução do conhecimento da MOS

-1850 1850 - 1935

1935 - 1955

1955 - 1975

1975 - 1990

Primeiros trabalhos

Desenvolvimento da química

1990 -

Estrutura e modelos

Enfoque em sistemas de manejo

Schnitzer, 1978 and 1998; Jenkinson, 1976; Jastrow, 1998

Impacto de Sistemas agrícolas na matéria

orgânica do solo

Perda histórica de C = 66 a 90 Pg

(1 Pg = 1 x 1015g)

Devido a erosão 19 a 32 Pg

Fonte: Lal, 1999

O2

CO2 CO2

• Rompimento dos macroagregados

• Aumento da taxa de O2

• Aumento da atividade microbiana no solo

• Elevado fluxo de CO2 para a atmosfera

Devido a oxidação da M.O pelo preparo do solo

47 a 58 Pg

Fonte: Lal, 1999

1. Porque a MOS é o componente chave do sistema plantio direto?

2. Qual a contribuição dos resíduos culturais na MOS ?

3. Onde ocorre a maior contribuição dos resíduos culturais na MOS ?

4. Por que é fundamental manter o plantio direto permanente ?

Questionamentos gerais sobre o plantio direto

Programa de Pesquisa

Objetivo geral

Avaliar as mudanças nos compartimentos da MOS e o potencial de sequestro de C no sistema plantio direto

Descrição dos tratamentos

Composição da cronossequencia

Campo nativo (NF) constituindo a vegetação natural dessa região

Preparo do campo nativo (PNF-1)-representa a conversão para agricultura (1,5 anos)

Plantio direto há 10 anos (NT-10)



Preparo convencional há 22 anos (CT-22)

Solo, vegetação e clima

Latossolo vermelho escuro argiloso

Kaolinita, gibsita e óxidos de ferro

Vegetação natural de gramineas C4

Clima tipo cfb, com precipitação média de 1545 mm e altitude de 880 a 900 m

Áreas selecionadas na posição de topo

Rotação de culturas semelhante

Resultados

15

NF

0

30

60

90

120

150

NF

0

3

6

9

12

C (ton ha-1) N (ton ha-1)

Prof. (0-40 cm) Prof. (0-40 cm)

Estoque de C e N (linha vermelha representa o NF)

-2

0

2

4

6

8

10 C

(ton

ha-1

) 0-2.5 cm 2.5-5 cm 5-10 cm

LSD 0.05

1.0

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

N (t

on h

a-1)

LSD 0.05

Depth PNF-1 NT-10 NT-20 NT-22 CT-22

--------------------- % --------------------------

C para cada tratamento comparado ao campo nativo

(cm)

0-2.5

2.5-5

5-10

+ 6.9

+ 26.6

+ 26.1

+ 19.6

+ 8.8

- 2.5

+ 43.2

+ 35.1

+ 15.4

+ 75.4

+ 56.1

+ 15.8

- 13.5

- 7.2

- 1.6

Resíduos x Carbono

r = 0.86 **

Taxa de adição de palha = 8.8 ton ha-1 ano-1

Resíduos culturais

Carb

ono

y = 3.76x + 29.5

R2 = 0.70

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60

CTC

(mm

olc k

g-1 )

C (g kg-1)

Carbono orgânico x CTC

Ganho de CTC por ano

Camada de 0-2,5 cm: 1.1 cmolc kg-1 de solo

Camada de 2,5-5 cm: 0.3 cmolc kg-1 de solo

Camada de 5-10 cm: 0.28 cmolc kg-1 de solo

0

10

20

30

40

50

0

10

20

30

40

50

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-20

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

PNF-1

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NF

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-10 20

0-20

00

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-22

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

CT-22

0

10

20

30

40

50

0

15

30

45

60

75 0-2.5 cm

2.5-5 cm

FG (%

do

peso

sec

o)

C (g

kg-

1 )

Fração granulométrica (FG) da MOS e conteúdo de C

FGm

C derivado dos resíduos culturais

0

25

50

75

100

0-2.5 cm

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

PNF-1

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-10

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-20

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-22

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

CT-22

(%)

FGm

0

25

50

75

2.5-5 cm 100

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

PNF-1

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-10

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-20

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

CT-22

FGm

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-22

(%)


0

25

50

75

100


PNF-1

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-10

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-20 20

0-20

00

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

NT-22

200-

2000

53-2

00

20-5

3 2-

20

0-2

CT-22

10-20 cm

0

25

50

75

100

5-10 cm

(%)

FGm

Trigo

Soja Aveia Aveia

Milho

Sequencia = 3 anos

Jun - Out Abr - Ago Set - Abr Out - Abr

Mai - Out

Out - Abr

Soja

Rotação de culturas

1° ano 2° ano 3° ano

34 - 42 13 - 16 28 - 32 13 - 16 28 - 32 64 - 68

Ciclo da

cultura

Relação C/N

Taxa de sequestro de C

0-2.5 2.5-5 5-10 10-20 20-40 (0-40) ----------------------- Kg ha-1 ano-1 ---------------------- 319 212 125 151 187 994

Contribuição por prof., cm Total

Microagregados

20 - 90 and 90 - 250 m

Debris de fungos e vegetais

Microestruturas de argila

Partículas primárias

+

Microestruturas de argila

+ Debris de fungos e bacterias

Microagregados associados ao silte (2-20m)

+ Fragmentos de fungos e plantas

Microagregados

20 - 250 m

Agentes de ligação transientes e temporários

Tisdall and Oades , 1982; Dexter, 1988; Kay, 1990

+

Microagregados de silte com derivados de associações com microorganismos

Macroagregado

Sequestro de carbono – Proteção física da MOS

0

3

6

9

12

15

Total Lábil Total Lábil

C

a

b

b b a

a b

a

N.S

Polissacarídeos no solo

0 – 2,5 cm 2,5 – 5,0 cm

NF PD PC

(g k

g-1 )

Conteúdo de polissacarídeos total e lábil

N-Total = 0.083C – 0.388

R2 = 0.94***

n = 150

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 10 20 30 40 50 60 70

C (g kg-1)

N-T

otal

(g k

g-1)

y = 0.0001x - 0.0015

R2 = 0.62 ***

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0 10 20 30 40 50 60 70

SOC (g kg-1)

g

CO

2 h-1

g-1

soi

l Carbono do solo x Respiração basal

A

B

C

0 250 500 750 1000 1250

C

B

A

A

C

B

Depth (cm)

g C g-1 solo -1

NF

NT CT

NF

NT

CT

NF

NT

CT

D

B

A

0 50 100 150 200 250

A

B

C

A

B

C

g N g-1 solo

0 - 2,5

2,5 - 5

5 - 10

Biomassa microbiana de C e N

Taxa anual de incremento de P e K no sistema plantio direto para o sul do Brasil

P = 10,3 Kg ha-1 ano-1

K = 23,6 Kg ha-1 ano-1

82000 ton P

188000 ton K

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Tempo (ano)

C (M

g ha

-1)

% d

a M

OS

do C

ampo

Nat

ivo

Steady-State

dC/dt = 0 C = K1A/K2

Campo Nativo

Con

vers

ão p

/ Agr

icul

tura

NT-10

NT-20

NT-22

50

100

Prep

aro

Con

venc

iona

l

150

± 40 anos

+ 28.19 Mg ha-1

Novo

Steady-state

Simulação para 0-20 cm

Potencial de sequestro de C para a região Sul do Brasil

7,9 a 10,6 milhões de toneladas de C por ano

29.3 a 38.9 milhões de toneladas de CO2 por ano que deixam de ser emitidas para a atmosfera

Equivale

Conclusões

A contribuição dos resíduos culturais foi maior nas frações mais oxidáveis da MOS (200-2000m, 53-200m e 20-53m);

O PD a longo período e associado ao retorno de resíduos culturais aumentou a MOS em 45 e 54% na camada de 0-10 cm em relação ao campo nativo e o preparo convencional, respectivamente;

Conclusões

A taxa de sequestro de C para a camada de 0-40 cm foi 994 kg ha-1 ano-1.

O potencial de sequestro de C estimado para a região Sul do Brasil é de 7.93 milhões ton C ano-1 (dados desse estudo) a 10.6 milhões de ton C ano-1 (dados de Bayer et al., 2000).

Conclusões

Esse potencial de sequestro de C para a região Sul do Brasil é equivalente a assimilação de 29.3 a 38.9 milhões de toneladas de CO2 ano

-1 (1 unidade de C é equivalente a 3.67 unidades de CO2)

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