potencial de acúmulo de matéria orgânica em ... -...
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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