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Manejo do solo para altos rendimentos
XV Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água
Santa Maria – 27/07/04
João Carlos de Moraes Sá
Universidade Estadual de Ponta Grossa - PR
IndiceIndiceVisão conceitual dos sistemas de produção Visão conceitual dos sistemas de produção
Porquê a MOS é a componente chave dos sistemas de produção? Porquê a MOS é a componente chave dos sistemas de produção?
Processos de transformação e impacto nos sistemasProcessos de transformação e impacto nos sistemas
Alterações em atributos do soloAlterações em atributos do solo
Estudo de caso Estudo de caso
Considerações finais Considerações finais
“Um sistema de produção sustentável é aquele que se satisfaz sem interferir nas oportunidades do amanhã”
C
H2O
AR NUTRIENTES
Sistem aSistem a
Os efeitos dainteração entreos atributos sãomaisimportantesdo que os efeitosisolados de cada
“Os sistem as de produção são dinâm icos”
“Os sistem as de produção são dinâm icos”
“Os m ecanism os e processos de
transform ação não se
“Os m ecanism os e processos de
transform ação não se
Impacto do preparo convencional associado a monoculturana perda do C original do Solo em regiões sob clima
temperado, sub-tropical e tropical
Impacto do preparo convencional associado a monoculturana perda do C original do Solo em regiões sob clima
temperado, sub-tropical e tropical
Anos de cultivoAnos de cultivo
Canadá – EUA 48 a 58 % (trigo)
505000
100100
5050
00
Perd
ade
C(%
)Pe
rda
de C
(%)
Campbell & Souster, 1982; Mann, 1985
Latitude 42° N
00 2020
Pergamino/C. Sarmiento-ARG24-60 % (trigo)
Michelena, 1989; Casas, 1998
Latitude 32° S
00 1010
Ponta Grossa - PR 35 % (Soja-Trigo)
Sá et al., 2001
Latitude 25° S
00 55
Cerrado – GO; MT 35 a 69 % (Soja)
Resck, 1998
Seguy & Bouzinac, 2002
Latitude 13 a 16° S
0,96 a 1,2% aa 1,2 a 3,0% aa 7 a 13,8 % aa3,5% aa
Font
e: S
á, e
tal,
2004
Ventania-PR
y = 9002 - 29,95x
R 2 = 0,9803
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 50 100 150 200
DAE de Milho
MS
(kg/
ha)
29,95 kg dia-1
Decomposição da palhada de aveia preta + resíduos anteriores durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra 2003-04
(Piraí do Sul-PR)
Decomposição da palhada de aveia preta + resíduos anteriores durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra 2003-04
(Piraí do Sul-PR)
Semeadura (05/10/03)
Florescimento Grão Farináceo
Colheita (14/03/04)
Montividiu-GO
y = 8980 - 58,26xR2 = 0,9617
0
2000
4000
6000
8000
10000
0 50 100 150
DAE de Milho
MS
(kg
/ha
58,26 kg dia-1
Font
e: S
á, e
tal,
2004
(Dad
os n
ão p
ublic
ados
)
Semeadura (19/10/03)
Florescimento Grão Farináceo
Colheita (16/02/04)
Decomposição da palhada de Braquiária durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra 2003-04
(Rio Verde-Montividiu/GO)
Decomposição da palhada de Braquiária durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra 2003-04
(Rio Verde-Montividiu/GO)
(8,16 Mg ha-1)
(1,16 Mg ha-1)
Porquê a matéria orgânicado solo é a componentechave dos sistemas de
produção?
Porquê a matéria orgânicado solo é a componentechave dos sistemas de
produção?
Elevada acidez, presença de Al tóxico,
baixo conteúdo de bases trocáveis
Argila de baixa atividade
Carga Variável
> 70 % caulinita e/ou oxidos Fe e Al
Carcterísticas gerais da mineralogia nos solos brasileiros
Carcterísticas gerais da mineralogia nos solos brasileiros
Equador
Capricornio
Clima sub-tropical e tropicalClima sub-tropical e tropical• > Temperatura; > Tx. decomposição da MOS; >
perda de MOS Microagregação x (Fe, Al); Macroagregação x MOS)
+
+
+
--+
- + --+
++-
-
+
+ +--
+
-+-+
+
-
- -
-+-
-
+
+
R-C00-
OH2
OH2
O
O
O
O
OO
O
OH
OH
CH-CH2
CHN
O
HH
O
MHH
OO HO
O
HH
MC
C
Minerais de argila
+
Ca2+
Calagem
Ox. Fe, Al
Pontes de H
A recuperação da M OS com a adoção do SPD A recuperação da M OS com a adoção do SPD
ProporcionaProporciona
Rearanjo dos agregados e estabilidade estrutural, manutençãodos fluxos de água e gases nos
poros e a fertilidade
Foto
: Dr.
Chr
istia
n Fe
ller,
1994
1. Macroagregado de 200-2000 µm (tecido vegetal pouco biodegradado);
2. Microagregado de 50-200 µm (tecido vegetal decomposto);
3. Microagregado 20-50 µm organo-mineral;
4. Microagregado 2-20 µm;
5. Fração argila (0-2 µm);
6. Complexo organo-argila
1
2
3
4
5
6
Compartimentos da matéria orgânica do solo
Compartimentos da matéria orgânica do solo
CO
2
CO2
Resíduos culturaisResíduos culturais
Biomassa microbiana
RizodepósitosFrações leves
Reservatório ativo
HúmusSubst. Húmicas
Subst.Não Húmicas
Reservatório estável
+H2O
+Energia
Luminosa
+H2O
+Energia
Luminosa
Fluxo do Carbono em funçãodo sistema de produçãoFluxo do Carbono em funçãodo sistema de produção
AveiaAveia
Soja Soja
Trigo
Milho
Resíduosculturais
Fluxocontínuo
de C
Compostosorgânicos
BMC e BMN; substânciashúmicas
“Pool” ativo“Pool” lento “Pool” passivo
Dens. Solo; C e N total; Estoque
Reservatório de C no solo
C; ∆pH; CTC; P e K
Propriedadesquímicas, físicas e
biológicas
Sequencia = 3 anos
TrigoSoja
Aveia Aveia
Milho
Soja
1° ano 2° ano 3° anoJun - Out Abr - Ago
Set - AbrOut - AbrMai - Out
Out - Abr
34 - 42 13 - 16 28 - 32 13 - 16 28 - 32 64 - 68
I M M IM/I M/I
Relação C/N
Ciclo dacultura
RotaRotaçãçãoo de de culturasculturas = base de = base de sustentasustentaçãçãoodo do sistemasistema
Taxa de rizodeposição de algumas culturas
Espécies Taxa de rizodeposição
Tipo de Rizodepósito
Referência
Milho Glicose Frutose Sucrosemaltose amino ácidos Compostos - N
8,76 mg g-1 raiz dia-1
0,88 mg g-1 raiz dia-1
1,30 mg g-1 raiz dia-1
2,04 mg g-1 raiz dia-1
0,80 µg g-1 raiz h-1
10-680 µg-1 raiz dia-1
Shonwitz & Ziegler, 1982Shonwitz & Ziegler, 1982Shonwitz & Ziegler, 1982Shonwitz & Ziegler, 1982Jones & Darrah, 1993Matsumoto et al., 1979
Trigo C solúvel (exsudatos) 66-243 mg g-1 raiz dia-1 Prikryl & Vancura, 1980
Legum. Exsudatos (amino-Compostos)
250 mg g-1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985
Gram./Past.
Exsudatos solúveis 500 mg g-1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985
C
H2O
AR NUTRIENTES
Plan
tio D
ireto
=>
Palh
a +
Raiz
Exsu
dato
s=>
agr
egaç
ão =
> Bi
opor
os
Mac
roag
rega
ção
=> P
rote
ção
Física
do
C
Poro
sidad
e de
aer
ação
e fl
uxo
de H
2O
Desenvolvimento radicular (ocupação do espaço poroso)
Tipos de raízes => Estabilidade estrutural
Quant. de raízes => Exsudação
Biomassa M
icrobiana => Taxa de mineralização
C-Lábil => Fluxo de N, P e S => Reciclagem
Qualidade e Quantidade da MOS
Estoque de C na camada de 40 cm em um Latossolo Vermelho argiloso após 22 anos sob
plantio direto e convencional (Ponta Grossa-PR)
Estoque total PC = 99,4 Mg ha-1 PD = 119,0 Mg ha-1
���������������������������������������������������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
40,8
26,2
14,8
8,4
9,2
41,7
26,6
17,4
14,1
18,7
0 10 20 30 40 50
0-2,5
2,5-5,0
5,0-10,0
10,0-20,0
20,0-40,0
Cam
ada
amos
trada
, cm
Estoque de COT (Mg ha-1)
PC 22���������
��������� PD 22*
**
(NS)
(NS)
Sá et al., 2001
Fluxo de Nmic em Latossolo Vermelho argiloso há longo período sob PD
050
100150200250300350
Set/00 Out/00 Nov/00 Fev/01 Maio/01 Jun/01 Ago/01 Out/01 Fev/02
.
050
100150200250300350
Font
e: V
ensk
e-Fi
lho
etal
. 200
3
PD 12 anos
PD 22 anos
COT x Nmic
37,2 44
,7
50,1
32,3
0
10
20
30
40
50
60
020406080
100120140
PD-10 PD-20 PD-22 PC-22
112
121 13
2
58,5
Nm
ic(k
g ha
-1)
CO
T (M
g ha
-1)
COT (Mg ha-1) = 0,323Nmic + 3,06r2 = 0,68***
0
20
40
60
0 30 60 90 120 150
Nmic (kg ha-1)
CO
T (M
g ha
-1)
C
H2O
AR NUTRIENTES
Plan
tio D
ireto
=>
Palh
a +
Raiz
Exsu
dato
s=>
agr
egaç
ão =
> Bi
opor
os
Mac
roag
rega
ção
=> P
rote
ção
Física
do
C
Poro
sidad
e de
aer
ação
e fl
uxo
de H
2O
Desenvolvimento radicular (ocupação do espaço poroso)
Tipos de raízes => Estabilidade estrutural
Quant. de raízes => Exsudação
Biomassa M
icrobiana => Taxa de mineralização
C-Lábil => Fluxo de N, P e S => Reciclagem
Qualidade e Quantidade da MOS
Correlação linear entre o COT e a CTC em um experimento há 22 anos sob sistemas de manejo do solo
CTC = 35,4 + 3,55COT R2 = 0.64***n = 150
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70
(mm
olc
kg-1
)
Contribuição da matéria orgânica do solo na CTC
Solos do Estado de São Paulo – 70 a 74% da CTC proveniente da MOS (Raij, 1969)
Solos do Estado do Paraná – 75 a 90% da CTC proveniente da MOS (Pavan, 1985)
Solos da Região do Cerrado – 75 a 85% da CTC proveniente da MOS (Lopes, 1978; Resck, 1998)
Aumento da CTC devido ao incremento de 1 g dm-3 de Carbono
cmolc dm-3
Burle et al., 19971,0Sul (RS)
Resck, 19980,42Cerrado (GO)
Sá, 20010,32Sul (PR)
ReferencesAumento da CTC 1 g dm-3 de C
Region
COT (g dm-3)
Correlação linear entre o carbono orgânico total (COT) e atributos da fertilidade do solo em um experimento de longa
duração (16 anos) sobre sistemas de manejo do solo
0
2
4
68
10
12
14
16
0 2 0 4 0 6 0
CTC
(cm
oldm
-3) r = 0,80 ***
010203040506070
0 20 40 60
V %
r = 0,82 ***
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 20 40 60
K (c
mol
dm-3
) r = 0,86 ***
05
1015202530
0 20 40 60
P (m
g dm
-3)
r = 0,79 ***
Aumento do armazenamento de água devido ao ganho de 1g dm-3 de C na camada de
0 a 10 cm
Aumento do armazenamento de água devido ao ganho de 1g dm-3 de C na camada de
0 a 10 cm
3 a 5 mm 3 a 5 mm
Após 10 anos de PD aumentou 13 a 18 g dm-3
Após 10 anos de PD aumentou 13 a 18 g dm-3
Sá, 2002
O aumento na retenção de água devido ao incremento
de 13 a 18 g dm-3 de C (camda de 0 a 10 cm)
O aumento na retenção de água devido ao incremento
de 13 a 18 g dm-3 de C (camda de 0 a 10 cm)
Retenção de água 65 a 90 mm
Retenção de água 65 a 90 mm
Sá, 2002
O aumento na retenção de água devido ao incremento
de 13 a 18 g dm-3 de C (camada de 0 a 10 cm)
O aumento na retenção de água devido ao incremento
de 13 a 18 g dm-3 de C (camada de 0 a 10 cm)
Pode aumentar a produção de milho em 5 a 10 % e a de soja
em 7 a 12%
Pode aumentar a produção de milho em 5 a 10 % e a de soja
em 7 a 12%Sá, 2002
O retorno econômico devido ao aumento do C pode representar US$ 40 a 80/ha
O retorno econômico devido ao aumento do C pode representar US$ 40 a 80/ha
Sá, 2002
Jun - Out Abr - AgoSet - AbrOut - Abr
Mai - OutOut - Abr
34 - 42 13 - 16 28 - 32 13 - 16 28 - 32 64 - 68
I M M IM/I M/I
Tendência da mineralização
Trigo
Fertilização para trigo e
SojaForma de AplicaçãoForma de Aplicação ProduçãoKg/ha
ProduçãoKg/ha
No sulcoNo sulco 32403240
À LançoÀ Lanço 3640 ** (Sig. P<0,05)3640 ** (Sig. P<0,05)
(00-60-60 kg ha-1)
Soja
K
(à lanço)
Aveia
NPK
(No sulco)
Soja
K
(à lanço)
Milho
NPK
(No sulco) + N cob.
Aveia
NPK
(No sulco)
33,1 34,6 35,4
41,1
51,5
20
30
40
50
60CO
T (g
kg
-1)
1995 1997 1999 2001 2003
Ano de amostragem
N + P (Aveia)Média geral Prof. = 0-10 cm
Evolução do conteúdo de Carbono Orgânico Total (COT) na Fazenda Paiquerê
no período de 1995 a 2003
y = 2,17x + 28,27R2 = 0,824***
0
10
20
30
40
50
60
0 2 4 6 8 10
Tempo (Ano)
CO
T (g
dm
-3)
95 97 9901
03Taxa de enriquecimento anual
2,17 g dm-3
Taxa de enriquecimento anual
2,17 g dm-3
Estoque de Carbono Orgânico Total (COT) na Fazenda Paiquerê (0 – 10 cm) no
período de 1995 a 2003
Período (anos)
Esto
que
CO
T (K
g ha
-1)
Estoque COT (Kg ha-1) = 2752,9Tempo + 35905R2 = 0,8243
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 2 4 6 8 10
Taxa anual
2,75 ton ha-1 de COT
Taxa anual
2,75 ton ha-1 de COT95 97 99
01
03
Aveia
Milho
Nabo
Trigo
± 22 DAE± 22 DAE
Milho 45-50 DAM Aveia
Milho 45-50 DAM Aveia 12-14 DAE12-14 DAE
Pré-FloraçãoPré-Floração
9980 kg/ha
y = 162,6x + 2907,5R2 = 0,956***
0
1000
2000
3000
4000
1999 2000 2001 2002 2003 2004
Fertilização do sistema
Aplicação de N na aveia preta aumentou a produção de fitomassa contribuindo para o aumento de COT. Além disso, proporcionou um fluxo contínuo de N para atender a demanda de N pela cultura de Milho. O ganho anual em produtividade de milho período de 2001 a 2003 foi de 888 kg/ha-1.
Aplicação de N na aveia preta aumentou a produção de fitomassa contribuindo para o aumento de COT. Além disso, proporcionou um fluxo contínuo de N para atender a demanda de N pela cultura de Milho. O ganho anual em produtividade de milho período de 2001 a 2003 foi de 888 kg/ha-1.
y = 888,1x + 6359,5R2 = 0,86***
0
3000
6000
9000
12000
1999 2000 2001 2002 2003 2004
A maior produtividade de milho e a estratégia de adubação visando o sistema trigo-soja, resultou no ganho de 162 kg ha-1
ano-1 de grãos de soja no mesmo período.
A maior produtividade de milho e a estratégia de adubação visando o sistema trigo-soja, resultou no ganho de 162 kg ha-1
ano-1 de grãos de soja no mesmo período.Período (anos)
Esto
que
CO
T (K
g ha
-1) COT (Kg ha-1) = 2752,9Tempo + 35905
R2 = 0,8243
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 2 4 6 8 10
Produtividade da cultura da soja em três sistemas de rotação de culturas (PD = 17 anos)
5,7 sc/ha± US$ 85,50/ha
3204
3461
3547
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
So/Av/So So/Tr/So Mi/Tr/So
Pro
duti
vida
de (
kg/h
a)
Rotação de culturas Fornari & Sá, 2004
4,3 sc/ha± US$ 64,50/ha
Milheto
Soja
56 sc/ha
Pousio
Soja
51 sc/ha
Efeito da cobertura na produção de grãos de sojaEfeito da cobertura na produção de grãos de soja
+ 5 sc/ha
SojaSojaPrecoce Sistem a Plantio DiretoSistem aSistem a PlantioPlantio DiretoDiretoPrecoce
MilhoMilhosafrinhsafrinh
aa
MilhetoMilheto52 a 55 sc/ha
SojaSojaCicloCiclo médiomédio
60 a 80 sc/ha
4,5 ton PA + 1,5 ton
raízesraízes/ha
4,5 ton PA + 1,5 ton
/ha
62 a 65 sc/ha62 a 65 sc/ha
Ganho de 4 a 6 sc/ha de soja com a rotação com
milho e o ciclo do cultivar
S O N D J F M A M J J A SPeríodos de chuva e seca
MilhetoSoja ciclo
médio (± 10%)
Milho Safrinha (± 10%)
Palhada de Milho
Soja ciclo precoce (± 20%)
Milho Safrinha + Braquiária
Palhadade MilhoP
alh
ada
de M
ilho
Milheto
Soja ciclo médio
(± 20%)
Sorgo Duplo-propósito Safrinha
(± 20%)
MilhetoSoja ciclo
Médio (± 25%)Milheto sobre-
semeadura
MilhetoSoja ciclo
Tardio (± 25%)Pousio + Manejo
Pós-colheita
Considerações finaisConsiderações finais
Os atributos do solo estão estreitamente relacionados com a MOSOs atributos do solo estão estreitamente relacionados com a MOS
A sustentabilidade do sistema de produção está na estratégia de desenvolver uma agricultura com base no carbono
A sustentabilidade do sistema de produção está na estratégia de desenvolver uma agricultura com base no carbono