Potencial de acúmulo de matéria

orgânica em sistemas

conservacionistas de manejo na

Região Sul do Brasil

Cimélio Bayer - UDESC João Mielniczuk - UFRGS

Thomé Lovato - UFSM

Manejo de Solos no Sul do Brasil

• 1ª Etapa: Fertilização e correção acidez • 2ª Etapa: Programas de Conservação • 3ª Etapa: Solução problemas 2ª Geração

»Fertilização e correção acidez »Doenças »Pragas »...

Objetivos

• Degradação e recuperação de solos agrícolas; • Fatores que afetam o acúmulo de MO no solo

em sistemas conservacionistas de manejo; • Sensibilidade de frações orgânicas ao manejo; • Efeito da MO sobre propriedades do solo; • Manejo do solo e o sequestro de C-CO2.

Degradação de solos agrícolas

Chuva Radiação solar

Sistemas de cultura Preparos de solo -Pousio -Baixo aporte resíduo

-Grande revolvimento -Queima resíduos

Solo Desagregação

Infiltração

Retenção

TºC

MO

Nutrientes

produtividade

Erosão

Biomassa

e atividade

microbiana

Solo descoberto

Sistema Tradicional Manejo

vs

MO Região Sul

0 5 10 15 200

25

50

75

100

Potker (1977)

% M

O r

em

an

escen

te

Anos de cultivo

Sistemas conservacionistas

de manejo

Cobertura do solo

-Sistemas cultura intensivos (nº culturas/ano)

-Alto aporte de fitomassa

(culturas de cobertura)

-Redução do revolvimento do solo

-Não queima de resíduos

Conteúdo de MO no solo

• C (t ha-1) = A . K1 (t ha-1 ano-1)

• K2 (ano-1)

• onde:

• C=conteúdo de CO no solo;

• A=taxa anual de adição de C ao solo

• K1=coeficiente de humificação

• K2=taxa de decomposição da MO no solo

Fatores que afetam o acúmulo de MO

C = A . K1

k2

- Preparo do solo -Textura e mineralogia do solo - Condições climáticas

-Adição de resíduos vegetais

Método

• 8 experimentos de média e longa duração – Efeito de sistemas de preparo – Efeito de sistemas de cultura – Interação preparo x cultura – Interação preparo x textura (& mineralogia) – Parâmetros da dinâmica da MO – Frações lábeis da MO como indicadores de

qualidade de sistemas de manejo

Áreas experimentais:

Caracterização edafo-climática das áreas experimentais

Local Solo Teor argila

(g kg-1)

Temperatura

(º C)

Chuva

(mm)

Santa Maria Argissolo amarelo 150 19,3 1561

Eldorado do Sul Argissolo vermelho 220 19,4 1440

Santo Ângelo Latossolo Vermelho 630 21,2 1713

Lages Cambissolo 450 16,6 1674

Chapecó Latossolo Vermelho 670 18,1 2039

Guarapuava Latossolo Vermelho 500 16,4 1675

Tempo de duração, métodos de preparo do

solo e sistemas de cultura

Local Duração

(anos)

Preparo do

solo

Sistemas de cultura Referência

Santa Maria 8 PD - (6)† Milho (M), mucuna+M, e feijão de porco+M Amado et al. (2000)

Eldorado do Sul 12 (exp. I)

14 (exp. II)

PD

PC, PR, PD

- (10)‡ Solo descoberto, A+V/M+C, guandu+M

- A/M, A+V/M e A+V/M+C

Bayer et al. (2000a)

Lovato et al. (2000a)

Santo Ângelo 16 PC, PD - Trigo/soja Bayer (1996)

Lages 9 PC, PD - Trigo/soja e rotação de culturas§ Bayer & Bertol (1999)

Chapecó 4 ( exp. I)

5 (exp. II)

PC

PR

- (5) Milho, mucuna+M, e feijão de porco+M

- (5) Milho, mucuna+M, e feijão de porco+M

Spagnollo (2000)

Spagnollo (2000)

Guarapuava 21 PC, PD - Rotação de culturas1 Ciotta (2000)1 Trigo, soja, cevada, ervilhaca, milho, aveia e nabo forrageiro.

• Efeito de sistemas de preparo

• Efeito de sistemas de cultura

• Interação Preparo Cultura

Experimentos de Eldorado do Sul

-Argissolo vermelho

25

20

15

10

5

0

0,0 15 20 25 30 35

PC

A/M (4,35 t C ha-1 ano

-1)

A+V/M+C (7,95 t C ha-1 ano

-1)

(lavração e gradagem)

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

Carbono Orgânico (kg m-3)

Carbono Orgânico (kg m-3)

25

20

15

10

5

0

0,0 15 20 25 30 35

PD

A/M

A+V/M+C

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

Interação entre Preparo e Sistema Cultura

25

20

15

10

5

0

0,0 15 20 25 30 35

PC

A/M (4,35 t C ha-1 ano

-1)

A+V/M+C (7,95 t C ha-1 ano

-1)

(lavração e gradagem)

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

25

20

15

10

5

0

0,0 15 20 25 30 35

PD

A/M

A+V/M+C

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

4,24 6,45 7,5215

20

25

30

35

40

45

50

55

PR

PD

PC

CO

T 0

-17,5

cm

(t

ha

-1)

Adição anual de C (t ha-1)

Taxa de acúmulo (PD-PC)

4 5 6 7 80,2

0,4

0,6

0,8C

OT

0-3

0 c

m (

PD

-PC

)

(t h

a-1 a

no

-1)

0-9 anos

Taxas de adição de C (t C ha-1 ano

-1)

0 20 40 60 800,025

30

35

40

45

50

Plantio direto

7

35

46

1

92

8

10

y=28,63+0,19 X

r2=0,81 *

C n

o s

olo

0-1

7,5

cm

(t

ha

- 1)

C adicionado (em 12 anos)

0 2 4 6 8 10 12 14

27

30

33

36

PC A/M

PD A+V/M+CC

OT

0-1

7,5

cm

(t

ha

-1)

Anos

0 2 4 6 8 10 12 14

2,1

2,4

2,7

3,0

3,3 PC A/M

PD A+V/M+C

NT

0-1

7,5

cm

(t

ha

-1)

Anos

30

25

20

15

10

5

00 5 10 15 20 25 30 35 40

12 t C ha-1

PC

A/M

PD

A+V/M+C

Pro

fun

did

ad

e (

cm

)

Carbono orgânico (kg m-3)

Parâmetros da dinâmica da MO?

Experimento Eldorado do Sul

-PC, PR e PD

-A/M, A+V/M, e A+V/M+C

-Dados C no solo: 1985, 1990, 1994, e 1998.

-Seleção das combinações em que o estoque de C do solo encontra-se estável.

PD-A/M, PR-A+V/M, e PC-A+V/M+C

C

t/ha Tempo

dC/dt=A.K1-K2.C

dC/dt=zero

Zero=A.k1-k2.C k2= A . K1

C

Henin & Dupuis (1945)

PC PR PD0

1

2

3

4

5

2,52

3,95

4,94

Tx. d

e d

eco

mp

osiç

ão

da M

O (

%)

Preparos de solo

Preparo Sist. Cultura K2 Estoque de Cque sistemas

tendem

Co-Ce/2

--%-- -Mg C ha-1 (0-17,5 cm)- --anos--

PC A/M 4,94 17,17 14A+V/M 26,11A+V/M+C 30,45

PR A/M 3,95 21,06 18A+V/M 30,28A+V/M+C 37,16

PD A/M 2,52 31,11 28A+V/M 46,03A+V/M+C 54,76

Parâmetros da dinâmica da MO

0 3 6 9 12 150

8

16

24

32

40

48

37,6 t C ha-1

PC e A/M

PD e A+V/M+C

CO

(t

ha

-1)

Anos após 1990

54,76

17,17

PC PD

A/M A+V/M A+V/M+C0,015

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 kg ha-1 de N mineral

180 kg ha-1 de N mineral

CO

T 0

-17,5

cm

(t

ha

-1)

Sistemas de cultura

A/M A+V/M A+V/M+C0,015

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 kg ha-1 de N mineral

180 kg ha-1 de N mineral

CO

T 0

-17,5

cm

(t

ha

-1)

Sistemas de cultura

Efeito do N mineral

Efeito do preparo sobre MO em

diferentes solos?

• Varia basicamente em função da

textura (e mineralogia).

• Proteção física

• (Estabilidade física)

–Estabilidade estrutural

–Estabilidade coloidal

Muito importante para solos

tropicais e subtropicais

-Auxilia no entendimento de porque os estoques de MO em solos tropicais/sub-tropicais e solos temperados são muito semelhantes, sob vegetação natural.

-Predominância de minerais de carga variável, altamente reativos com a MO.

PC PD0

10

20

30

40

50

0,37 t C/ha/ano

52,947,0

CO

T 0

-17,5

cm

(t

ha

-1)

Latossolo Vermelho (RS) 16 anos Trigo/Soja

Latossolo vermelho (PR) 21 anos Rotação Culturas

PC PD0

10

20

30

40

50

60

70

0,15 t C/ha/ano

73,470,3

CO

T 0

-20 c

m (

t h

a-1)

Argissolo Latossolo0

1

2

3

4

5

Tx. d

e d

eco

mp

osiç

ão

da M

O (

%)

Tipo de solo

PC

PD

Argila (g kg-1) 220 620 Fe2O3 (%) 10,3 21,1 Temperatura (ºC) 19,4 21,2

Argissolo Latossolo0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

DM

P (

mm

)

Tipo de solo

PC

PD

Silva & Mielniczuk (1997)

Agregação vs efeito do preparo

Argissolo Latossolo0

1

2

3

4

5

Tx. d

e p

erd

a d

a M

O (

%)

Tipo de solo

PC

PD

Argissolo Latossolo0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

DM

P (

mm

)

Tipo de solo

PC

PD

Matéria orgânica Indicador de qualidade do solo

Na verdade,

Indicador da qualidade de sistemas de manejo

SENSIBILIDADE?

Preparos vs C orgânico total

PC PR PD0

30

40

50

60

70

+17%+12%

Sistema de preparo do solo

C (

t h

a-1)

Preparos vs C fração lábil (>53 m)

PC PR PD0

1

2

3

4

+275%

+85%

Sistemas de preparo do solo

C (

t h

a-1)

Sensibilidade da MO ao manejo (Índice=PD/PC)

Local Tratamentos Índice de

sensibilidade

MOT MOP

Sta Maria Mucuna+M vs pousio/Milho (M)Aveia+ervilhaca/M vs pousio/M

1,241,04

1,71

1,21

Eld. do Sul A+V/M+C vs pousio (Exp. I)Guandu+M vs pousio/M (Exp. I)PD vs PC (Exp. II-sist. A+V/M+C)

1,341,461,25

1,73

2,48

1,36

Lages PD vs PC 1,17 2,75

Chapecó Mucuna+M vs M (PC)Feijão porco+M vs M (PC)Mucuna+M vs M (PR)Feijão porco+M vs M (PR)

0,950,951,221,07

1,52

1,39

1,95

1,54

Efeito do plantio direto sobre a MO lábil (grosseira) e associada aos minerais

Fração Preparos de solo % Mg ha-1

PC PD

MO particulada 5,19 b 7,06 a 36 1,87

MO associada aos minerais 25,22 b 30,90 a 23 5,68

Efeito da MO sobre propriedades do solo

• Disponibilidade de nutrientes (princ. N) • Capacidade de troca de cátions • Atividade e biomassa microbiana • Complexação de elementos tóxicos (ex. Al) • Diminuição da adsorção de fósforo • Disponibilidade de água • ...

Chuva Radiação solar

Sistemas de cultura Preparos de solo - nº/culturas/ano -Alto aporte resíduo

-Sem revolvimento

Solo

Agregação

Infiltração

Retenção

TºC

MO

Nutrientes

produtividade

Erosão

Biomassa

e atividade

microbiana

Solo coberto

O Plantio Direto e o efeito estufa

• Solo: Maior reservatório terrestre de C (1500 Gt) • Aumento anual: 0,5% CO2, 1% N2O e 0,8% CH4

• Papel da agricultura neste processo: 30%emissões

• Solos tropicais: Área: 38% Emissões: 62,5% • Potencial Brasil

• 12 milhões ha em plantio direto • Sistemas rotação culturas alto aporte C

1Gt=1015g

-3,0

-1,5

0,0

1,5

3,0

4,5

PC A/M

1,58

4,69

3,11

CO

2 (

Mg

ha

-1)

Efluxo de CO2

Influxo de CO2

Solo

Atmosfera

-6,0

-4,5

-3,0

-1,5

0,0

1,5

3,0

Efluxo de CO2

Influxo de CO2

PD A+V/M+C

-1,57

3,49

5,06

CO

2 (

Mg

ha

-1)

Solo

Atmosfera

Considerações finais • Importância do aporte de resíduos ao solo

no sistema plantio direto • Papel da soja e do milho na rotação

• Quantidade e qualidade de resíduos

• Plantas de cobertura (nº cultivos/área/ano) • Pequeno efeito sobre MO em solos argilosos • Problemas de 2ª Geração

• Nec. de pesquisa (interinstitucional e multidisciplinar) • Manejo integrado (sinergismos e antagonismos) • Ênfase à produção sustentável a longo prazo