Atributos físicos e biológicos de Argissolo Vermelho-Amarelo Amazónico sob diferentes sistemas de uso e manejo

Physical and biological attributes of Yellow-Red Argissol of Amazon under different systems of use and management

James Rodrigo Colodel¹, Maria Aparecida Pereira Pierangeli², Marcelo Fernando Pereira Souza³, Marcos Antônio Camillo de Carvalho² e Flávio Carlos Dalchiavon^4,*

¹ Discente do programa de Mestrado em Biodiversidade e Agroecossistemas Amazônicos, Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT), Campus de Alta Floresta – MT, Brasil

² Professores do programa de Mestrado em Biodiversidade e Agroecossistemas Amazônicos, Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT), Campus de Alta Floresta – MT, Brasil

³ Escola Técnica de Alta Floresta – MT, Brasil

⁴ Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso-Campus Campo Novo do Parecis, curso de Bacharelado em Agronomia, MT 235, km 12, Zona Rural, CEP 78360-000 Campo Novo do Parecis, MT, Brasil.

(*E-mail: flavio.dalchiavon@cnp.ifmt.edu.br)

A qualidade de um solo é definida por meio da interação entre atributos químicos, físicos e biológicos, os quais são fundamentais como indicadores de sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Assim, o trabalho teve como objetivo verificar o efeito de diferentes sistemas de manejo e uso sobre os atributos físicos e biológicos de Argissolo Vermelho-Amarelo da região amazónica. O estudo foi realizado em Alta Floresta – Mato Grosso (Brasil) (09º56’20”S e 55º55’42”W; altitude de 285 metros). Foi adotado o delineamento por blocos, sendo 6 tipos de ocupação do solo, com 5 repetições e parcelas de 100 m² cada. Os sistemas adotados foram: vegetação natural, café conilon (Coffea canephora), lavoura convencional (área destina ao cultivo de soja e milho safrinha), pastagem de Panicum maximum (Mombaça), Brachiaria brizantha (Brizantão ou Braquiarão) com calagem e Brachiaria brizantha sem calagem. Avaliaram-se os atributos físicos: macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (Pt) e densidade do solo (Ds), além dos atributos biológicos: respiração basal; carbono da biomassa microbiana (CBM); quociente metabólico (qCO₂) e quociente microbiano. A vegetação nativa apresentou a menor microporosidade e a maior taxa do CBM. O qCO₂ foi maior na pastagem de Panicum maximum. Os sistemas com pastagens promoveram redução da macroporosidade e porosidade total do solo. O sistema com lavoura convencional apresentou menor qualidade biológica em comparação aos demais sistemas.

Palavras-chave: qualidade do solo, atividade microbiana, carbono da biomassa microbiana, porosidade do solo.

ABSTRACT

The soil quality is defined by the interaction among chemical, physical and biological attributes, which are fundamental as indicators of sustainability of the agriculture systems. Thus, the study aimed to verify the effect of the management and use systems on physical and biological properties of a Yellow-Red Argissol in the Amazon region. The study was conducted in Alta Floresta, state of Mato Grosso (Brazil) (09 º 56'20 "S and 55 º 55'42" W; altitude of 285 meters). A block design was adopted, with 6 types of soil occupation and with 5 replications in plots of 100 m² each. The systems used were: natural vegetation, conilon coffee (Coffea canephora), conventional tillage (field to grow soy and maize crops), Panicum maximum (Mombaça) pasture, Brachiaria brizantha (Brizantão ou braquiarão) with liming and Brachiaria brizantha without liming. The physical attributes evaluated in this study were: macroporosity (Ma), microporosity (Mi), total porosity (Pt) and density of soil (Ds). The biological attributes were: basal respiration; microbial biomass carbon (MBC), microbial quotient and metabolic quotient (qCO₂). The native vegetation system had lower microporosity and the higher rates of MBC. The qCO₂ was greater in Panicum maximum pasture. Systems with pastures promoted the reduction of macroporosity and total porosity of the soil. The conventional farming systems showed lower biological quality when compared to the other systems.

Keywords: soil quality, microbial activity, microbial biomass carbon, soil porosity.

INTRODUÇÃO

A qualidade de um solo é definida por meio da interação entre atributos químicos, físicos e biológicos, que por sua vez são fundamentais para avaliar os impactos sofridos pelo solo em decorrência das atividades agropecuárias. Portanto, atuam e são indicadores da sustentabilidade destes sistemas (Aratani et al., 2009). Deste modo, a manutenção da qualidade desses atributos proporciona condições ideais para o desenvolvimento das plantas, além de manter e/ou aumentar a diversidade de microrganismos do solo (Doran e Parkin, 1994).

No que diz respeito à qualidade do solo, os atributos físicos merecem destaque especial, uma vez que a sua alteração tem afetado bastante os atributos químicos e biológicos, já que estes são interdependentes, ou seja, a melhoria nos atributos físicos do solo contribui diretamente para a melhoria dos atributos químicos e biológicos (Araújo et al., 2007).

Contudo, Vezzani e Mielniczuk (2009) relataram que a qualidade do solo está relacionada a indicadores biológicos. Assim, esses autores recomendam que os manejos adotados para o solo sejam direcionados às práticas que favoreçam a biologia do solo, já que os organismos são os responsáveis pelas grandes transformações físicas e químicas no solo. Nesse sentido, já na década de 1990, Doran e Linn (1994) consideravam a biomassa microbiana como excelente indicador biológico da qualidade do solo, pois a mesma exerce importante papel dentre as inúmeras características biológicas e físico-químicas do solo, sendo fundamental no processo de decomposição e ciclagem de nutrientes.

O carbono contido na biomassa microbiana é o destino inicial do carbono em transformação no solo e funciona como energia armazenada para processos microbianos e, por apresentar respostas rápidas a alterações no solo, pode ser utilizada como identificador precoce de alterações na matéria orgânica (Rice et al., 1996). Além disso, a quantidade de carbono do solo liberado como CO₂ e a determinação do quociente metabólico (qCO₂) são considerados métodos estimadores da grandeza da biomassa microbiana (Anderson e Domsch, 1993). Contudo, é o quociente microbiano (qCmic) que permite um rápido acompanhamento das modificações sofridas pela variação nos teores de matéria orgânica total do solo (Oliveira et al., 2001).

A biomassa microbiana é um atributo sensível a alterações na qualidade do solo provocadas pelas práticas de manejo, demonstrando maior alteração na qualidade deste solo em decorrência de práticas convencionais de cultivo (Trannin et al., 2007). Silva et al. (2010a) também ressaltaram que o carbono da biomassa microbiana (CBM) está entre os mais valiosos e sensíveis indicadores da qualidade do solo nos trópicos, como resultado do regime de manejo adotado. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo verificar o efeito de sistemas de manejo e uso sobre os atributos físicos e biológicos de solos na região amazónica.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado em dezembro de 2013 em duas localidades inseridas no bioma amazónico, localizadas no município de Alta Floresta, MT (Brasil) (09º 56’ 20”S e 55º 55’ 42”W; altitude de 285 metros). O solo da área em estudo é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico (PVAd) (Embrapa, 2013), em relevo suave ondulado. O seu correspondente no Sistema Americano de Classificação de Solos (USDA, 1960) é o Typic Tropustult e no Sistema de Classificação de Solos da Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) é o Alisols (IUSS, 2006).

A cobertura vegetal natural da área do estudo é caracterizada por vegetação do tipo Floresta Estacional Semidecidual composta por diferentes géneros amazónicos com destaque para Astronium, Cariniana, Lecythis e Parapiptadenia. O clima da região, segundo classificação de Koppen, é do tipo Awi: quente e húmido, com estação chuvosa no verão e seca no inverno. As precipitações pluviométricas, que ocorrem entre os meses de outubro a março, podem atingir médias que superam os 2.750 mm anuais.

Para o presente estudo foram selecionadas áreas em seis diferentes sistemas de uso e manejo de ocupação do solo, sendo: vegetação natural (vegetação autóctone), café conilon (Coffea canephora), lavoura convencional, pastagem de Panicum máximum cv. Mombaça, pastagem de Brachiaria brizantha com histórico de calagem e pastagem de Brachiaria brizantha sem calagem. O Quadro 1 apresenta o histórico de uso das áreas do estudo.

O ensaio foi realizado em delineamento por blocos, sendo os tipos de ocupação do solo, com 5 repetições, tendo cada parcela (cada sistema de manejo e uso do solo) 100 m², com distância mínima de 300 m entre elas. Os dados obtidos no presente estudo foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey, ambos a 5% de probabilidade. Efetuaram-se também análises de correlação de Pearson entre as variáveis.

Para as análises físicas, foram coletadas, de forma aleatória, 5 amostras não perturbadas, dentro de cada parcela, para cada sistema. Para isso, utilizou-se um amostrador do tipo Uhland e cilindro de aço de Kopecky, com volume de 96,17 cm³. Com o auxílio do amostrador, o cilindro foi introduzido no solo até o seu preenchimento total, nas três profundidades de 0,0-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m, totalizando 5 repetições por parcela. Estas amostras foram imediatamente acondicionadas em papel alumínio e sacos plásticos e, posteriormente, colocadas em caixas para evitar a perda da estrutura do solo. Todas as amostras foram armazenadas em caixas térmicas e levadas imediatamente para o Laboratório de Solos da Universidade do Estado de Mato Grosso - Campus de Alta Floresta.

Para a determinação das porosidades, as amostras foram saturadas, durante 48 horas, em bandeja com água até dois terços da altura do anel. Após o período de saturação, as amostras foram drenadas no potencial equivalente a -0,006 Mpa, utilizando uma mesa de tensão. A partir dos valores de humidade, com saturação das amostras e dos valores de retenção de água, foram calculados os valores de macro, micro e porosidade total do solo (Embrapa, 1997).

A quantificação do C-CO₂ foi realizada conforme metodologia proposta por Anderson e Domsch (1989), sendo o tempo de incubação determinado por meio de uma curva de calibração. A quantificação do carbono da biomassa microbiana (CBM) foi determinada por extração química e digestão (Vance et al., 1987). O qCO₂ foi determinado pela razão C-CO₂ liberado:CBM (Anderson e Domsch, 1993), enquanto o qCmic foi calculado pela expressão (CBM/Corg)/10 (Sparling, 1992).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Atributos físicos

No Quadro 2 encontram-se as características granulométricas, bem como a classe textural dos solos dos diferentes sistemas de uso.

Os sistemas de uso, assim como, a profundidade de amostragem e a interação entre sistema de uso e profundidade influenciaram a macroporosidade (Ma), porosidade total (Pt) e densidade do solo (Ds). Entretanto, a microporosidade (Mi) diferiu apenas para os diferentes usos do solo (Quadro 3), sendo observado menores valores médios para a vegetação nativa.

Por não sofrer o trânsito de máquinas e equipamentos, o solo sob vegetação nativa apresentou menores valores de Mi e maiores de Ma, em relação aos demais sistemas (Quadro 3). Os resultados são semelhantes aos relatados por Andrade et al. (2009) e Cunha et al. (2012), os quais estudaram diferentes sistemas de uso e constataram menores valores de Mi e Ds, e maior Pt dos solos sob sistema de vegetação nativa. Os resultados do presente estudo indicam que as atividades agropecuárias, sobretudo aquelas com intenso pisoteio animal aumentam a fração de microporos devido à redução da Ma, principalmente nas camadas mais superficiais do solo.

Na interação entre sistemas de uso e profundidades, observaram-se maiores valores de Ma na vegetação nativa, independentemente da profundidade estudada (Quadro 4). As áreas com pastagem não apresentaram diferenças entre si e todas exibiram valores abaixo de 10% de Ma, o que indica acentuado grau de compactação destes solos, pois seus resultados foram inferiores ao nível considerado como crítico (Reichert et al., 2007).

Na profundidade de 0,10-0,20 m, o valor de Ma obtido na vegetação nativa foi semelhante ao exibido na área cultivada com café (Quadro 4), mas superior aos valores obtidos nos demais sistemas. Estas observações repetiram-se nas restantes profundidades avaliadas, com a diferença de que nestes casos o sistema vegetação nativa diferiu de todos os outros sem exceções.

Independentemente do sistema, maiores valores de Ma foram exibidos na camada mais superficial (0,0-0,1 m) (Quadro 4). Os resultados podem estar relacionados com a maior quantidade de raízes e serapilheira, além da maior quantidade de areia presente nesta camada, com destaque para as áreas em vegetação nativa. Diversos estudos reportam situações semelhantes às constatadas no presente trabalho para áreas de sistema de vegetação nativa, com destaque para Aguiar (2010), Luciano et al. (2010) e Tarrá et al. (2010).

Já a ausência de diferenças entre lavoura convencional e vegetação nativa (Quadro 4), poderá ser devida a redução da Mi na vegetação nativa conforme o Quadro 3. Porém, tem que se ressaltar que estes resultados diferem dos observados por Carneiro et al. (2009) e Cunha et al. (2012). Esses autores reportaram em seus trabalhos que devido ao trânsito intenso de máquinas e equipamentos agrícolas, o solo das áreas cultivadas apresentava menores valores de Ma e Pt em comparação à vegetação nativa. Outro ponto a ser salientado é que somente no sistema vegetação nativa que houve diferença em profundidade, com maior valor médio exibido na camada 0-0,10 (48,75%).

Quanto à Ds, diferenças entre os sistemas foram verificadas somente na camada de 0-0,10m (Quadro 4), com menor valor do atributo obtido no sistema vegetação nativa (1,29 Mg m^-3), que por sua vez diferiu dos três sistemas com pastagem. Tais resultados corroboram as conclusões reportadas por Souza e Alves (2003), os quais, encontraram menores valores de Ds no sistema vegetação natural na profundidade de 0-0,10 m em seu estudo sobre diferentes usos e manejo do solo. Portanto, pode-se afirmar que os solos das pastagens avaliadas, independentemente do manejo adotado, apresentavam maior grau de compactação na camada mais superficial.

Já a ausência de diferenças entre os sistemas vegetação nativa, café e lavoura convencional pode estar relacionado a inexistência de pisoteio animal e os maiores teores de matéria orgânica obtidos na lavoura convencional (Quadro 5). Tais fatores podem ter sido fundamentais, principalmente para a lavoura, tendo em conta as consequências negativas que a mecanização agrícola promove nos atributos físicos do solo. Assim, os resultados permitem afirmar que o intenso pisoteio animal oriundo da falta de práticas adequadas de manejo podem ser mais prejudiciais que o trânsito intenso de máquinas e implementos agrícolas.

Acredita-se que a maioria das culturas seja seriamente afetada quando a Ds ultrapassa 1,50 Mg m^-3, devido à falta de oxigénio para a respiração das raízes e impedimento mecânico para o crescimento destas (Sousa et al., 1997). Desse modo, todos os ambientes estudados, com exceção da pastagem 2 (Quadro 3), encontram-se abaixo deste valor considerado como crítico para o desenvolvimento das plantas.

Caracterização química e atributos biológicos

Os resultados da caracterização química das áreas utilizadas no estudo estão apresentados no Quadro 5.

Houve diferenças entre os sistemas estudados para todos os atributos biológicos avaliados (Quadro 6). Para o C-CO₂ libertado, as áreas submetidas à pastagem 3 apresentaram os maiores valores (15,95 mg CO₂ g^-1 solo seco h^-1), o que representa uma libertação de carbono sob a forma de CO₂, 17,93% superior ao observado para o sistema vegetação nativa, indicando um ambiente com menor equilíbrio em função da maior atividade microbiana.

Estes resultados divergem dos relatados por Lourente et al. (2011), que obtiveram maiores valores de C-CO₂ em Cerrado nativo, quando comparado com pastagem e lavoura convencional. Uma hipótese para o comportamento verificado no presente estudo seria a preferência dos microrganismos por certos tipos de materiais orgânicos, dentre os quais se citam a presença de fezes e urina dos bovinos. Ademais, os teores de matéria orgânica no solo não influenciaram na respiração basal, uma vez que o sistema pastagem 3 apresentou valores de matéria orgânica menores que os observados na vegetação nativa e maiores que o sistema café (Quadro 5). Além disso, tal afirmação é baseada e corroborada na ausência de correlação significativa entre matéria orgânica e C-CO₂ (0,326^ns).

Pimentel et al. (2006), trabalhando com floresta, pastagem e café, relataram maiores resultados de C-CO₂ em pastagem na época do verão quando comparado aos outros sistemas de produção. Do mesmo modo, vários estudos têm atribuído maiores valores de C-CO₂ em pastagem quando comparada com ambientes sob vegetação nativa (Araújo et al., 2007; Carneiro et al., 2008).

Assim como o C-CO₂ libertado, menores valores do qCO₂ foram obtidos na vegetação nativa (0,029 mg C-CO₂ g^-1 de solo seco h^-1), o que diferiu dos resultados obtidos nas áreas sob pastagem 1 (Mombaça) e lavoura (Quadro 6). Também foi observada correlação significativa e positiva entre o qCO₂ e C-CO₂ libertado (0,540^**), o que corrobora os resultados reportados por D`Andréa (2002) em seu estudo com Cerrado nativo em comparação a outros sistemas de produção, dentre eles pastagem e lavoura.

De acordo com Souza et al. (2013), menores valores de qCO₂ indicam ambientes mais estáveis e com melhor qualidade nos atributos físicos, químicos e biológicos, indicando haver um ecossistema mais equilibrado para as áreas sob vegetação nativa. Para Anderson e Domsch (1993), esse atributo serve para estimar a eficiência do uso dos substratos pelos organismos do solo. Assim sendo, o alto valor encontrado nas áreas destinadas a prática de lavoura (Quadro 6) indica a ocorrência de distúrbios nos atributos adotados como parâmetros para a qualidade do solo, muito provavelmente em consequência do sistema de manejo utilizado.

Em relação ao CBM, os valores exibidos para o sistema de vegetação nativa foram superiores aos observados para as áreas com café, lavoura e pastagem 1 (Quadro 6). O valor do CBM obtido na vegetação nativa foi 47,12% superior aos exibidos para lavoura convencional, corroborando outros estudos (Araújo et al., 2007; Lourente et al., 2011; Silva et al., 2012). Ademais, altas taxas de CBM na vegetação nativa são comuns quando comparadas com outros sistemas, sobretudo com sistemas agrícolas e áreas de pecuária extensiva.

Isto pode estar relacionado com a diversidade das espécies vegetais do sistema vegetação nativa, notadamente superior aos restantes sistemas avaliados, o que proporciona maior deposição na serapilheira de materiais orgânicos. Deste modo, existe maior diversidade de compostos orgânicos depositadas na camada superficial do solo, o que favorece a sobrevivência e desenvolvimento de diferentes grupos de microrganismos no ambiente. Desta maneira, as condições presentes do solo sob vegetação nativa, associada à ausência de perturbações decorrentes da ação antrópica, possibilitaram a existência de maiores quantidades de CBM, indicando maior equilíbrio da microbiota do solo nesse ecossistema.  

Levando em consideração apenas as áreas submetidas ao cultivo de forrageiras, os sistemas de pastagem 2 e 3 não apresentaram diferenças entre si (Quadro 6). No entanto, a pastagem 3 apresentou valores superiores aos observados na pastagem 1. Esses resultados assemelham-se aos relatados por Silva et al. (2010b), os quais constataram maiores taxas do CBM em áreas com cultivo de Brachiaria brizantha em comparação com áreas cultivadas por Mombaça.

No sistema lavoura, o teor de matéria orgânica observado (Quadro 5), não refletiu sobre o CBM (Quadro 6), fato este confirmado pela correlação não significativa entre o CBM e a matéria orgânica (-0,256^ns). Tais resultados corroboram as constatações realizadas por Silva et al. (2012) e Souza et al. (2013), que relataram não ter encontrado correlação entre os estes atributos. Verificou-se também correlação significativa, porém negativa, entre o CBM e qCO₂ (-0,732^**), o que corrobora os resultados obtidos por Pimentel et al. (2006) e Souza et al. (2013). Ainda de acordo com Souza et al. (2013), os valores do CBM não são influenciados pelos teores de matéria orgânica, comportando-se como variáveis independentes e contrariando a ideia de que há uma relação estreita entre as taxas de CBM e a presença de matéria orgânica no solo.

Quanto ao qCmic constatou-se que os sistemas lavoura convencional (1,84%) e pastagem 1 (2,19%) apresentaram valores inferiores aos demais sistemas avaliados conforme o Quadro 6. Valores mais elevados de qCmic indicam que há um aumento do CBM em relação à quantidade de carbono orgânico disponível, ou seja, uma maior eficiência no seu uso pelos micro-organismos. Por outro lado, mesmo os valores obtidos nas áreas destinadas a lavoura e pastagem 1 estando de acordo com os valores normais de qCmic, entre 1 e 4 % (Jakelaitis et al., 2008), os resultados indicam uma maior perturbação nesses ambientes quando comparados aos outros sistemas de uso.

Conclusões

Todos os sistemas avaliados apresentam perdas nas qualidades físicas do solo em relação ao sistema nativo.

As áreas cultivadas com lavoura convencional apresentam menor qualidade biológica quando comparadas com os demais sistemas estudados.

Independentemente do sistema avaliado, o carbono da biomassa microbiana não foi influenciado pelo teor de matéria orgânica presente nos solos.

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Recebido/received: 2017.10.03

Recebido em versão revista/received in revised form: 2018.02.09