Avaliação da qualidade do solo sob Sistema Plantio Direto em dois experimentos de longa duração no Rio Grande do Sul1

Paulo C. Conceição2 & Telmo J.C. Amado31Trabalho extraído da dissertação de mestrado do primeiro autor no PPG em Agronomia - UFSM.2 Eng. -Agr. Doutorando em Ciência do Solo - UFRGS. E-mail: pc.conceicao@pop.com.br3 Professor do Departamento de Solos, UFSM. Bolsista do CNPq. E-mail: tamado@smail.ufsm.brO conceito de Qualidade do Solo

O intenso processo de erosão hídrica, verificado nas década de 70 e 80, nas lavouras sob preparo convencional, foi um dos principais responsáveis pelo declínio da qualidade e, conseqüentemente, da capacidade produtiva dos solos no Sul do Brasil. A impossibilidade de expandir a fronteira agrícola nessa região levou os produtores a buscarem alternativas de manejo capazes de recuperar a capacidade produtiva do solo. Nesse contexto, destaca-se a utilização de culturas de cobertura no inverno, a rotação soja/milho no verão e o sistema plantio direto. O impacto destas práticas sobre a recuperação da qualidade do solo, embora de fácil percepção, ainda é pouco quantificado.O termo qualidade do solo (QS) é relativamente novo, surgido no início dos anos 90, e engloba o conceito de produzir sem degradar. Doran & Parkin (1994) conceituaram QS como sendo a capacidade do solo de sustentar a produtividade, manter a qualidade do meio ambiente e promover a saúde das plantas e animais, dentro dos limites de um ecossistema. Para Larson & Pierce (1991), o conceito de QS é mais amplo, sendo formulado com base na eficiência do solo em desempenhar as funções de: (i) conservação, armazenamento e liberação de água para plantas e subsolo; (ii) retenção e liberação de nutrientes e outros produtos químicos; (iii) promoção e sustentação do crescimento radicular; (iv) manutenção de condições bióticas favoráveis ao desenvolvimento vegetal e (v) resposta ao manejo e resistência à erosão.No Sul do Brasil, estudos referentes ao assunto, bem como o uso do termo QS, ainda são raros. Vezzani (2001), avaliando experimento com sistemas de manejo, encontrou que a maior proporção de macroagregados e conteúdo de carbono retido caracterizavam estados de ordem altos, gerando, conseqüentemente, propriedades emergentes que habilitavam o solo a exercer suas funções, atingindo excelência de qualidade.O Kit de Qualidade do Solo

Na avaliação da QS pode-se selecionar algumas de suas propriedades que são consideradas como atributos indicadores (Doran & Parkin, 1994). Para Islam & Weil (2000), os indicadores podem ser distinguidos em três grandes grupos: os efêmeros, cujas alterações ocorrem em curto prazo de tempo ou são modificados pelas práticas de cultivo (umidade do solo, densidade, pH, disponibilidade de nutrientes, etc...); os permanentes, que são próprios do solo (profundidade, camadas restritivas, textura, mineralogia, etc...) e, entre esses dois extremos, estão os indicadores intermediários que possuem uma crítica influência na capacidade do solo desempenhar suas funções no ecossistema. Para esses autores, os indicadores intermediários são os de maior importância para avaliarem a qualidade do solo, com destaque à agregação, atividade microbiana, carbono orgânico ativo e carbono orgânico total.A necessidade de um equipamento que propiciasse um diagnóstico a campo, rápido e confiável de indicadores de QS, auxiliando o extensionista na tomada de decisões de manejo, levou a organização de um “kit” (Figura 1). Este equipamento foi desenvolvido pelo Instituto de Qualidade do Solo pertencente ao Serviço de Pesquisa Agrícola do Departamento de Solos dos Estados Unidos (USDA/ARS), denominado de “Soil Quality Test Kit” (USDA, 1998).O kit de qualidade do solo (KQS) avalia atributos como: infiltração de água, respiração do solo, estabilidade de agregados, pH, densidade, nitrato, condutividade elétrica, presença de minhocas e qualidade da água, tendo sido testado em mais de 50 locais dos Estados Unidos e em diversos países do mundo (Sarrantonio, 1996). Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram validar, sob condições do Rio Grande do Sul, a avaliação de qualidade do solo obtida com o KQS e selecionar alguns indicadores que sejam eficientes na avaliação dessa qualidade.

Procedimentos experimentais

Dois experimentos de manejo do solo de longa duração foram selecionados. A primeira área pertence à Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), sendo o solo classificado como Argissolo Vermelho Distrófico arênico, A moderado, textura superficial arenosa/média, Unidade de Mapeamento São Pedro. As parcelas utilizadas para este estudo possuíam dimensões de 3,5x22 m, fazendo parte de um experimento de perdas de solo e água e conduzido sob sistema plantio direto há 10 anos. As unidades experimentais selecionadas constaram de três sistemas de culturas [1- pousio/ milho (POUSIO/M); 2- azevém + ervilhaca /milho (AZEVÉM/M) e 3- milho+mucuna (MUCUNA/M)], 4- solo mantido constantemente descoberto (S.DESC.) e 5- campo natural (CN), que serviu de parâmetro das condições originais da área. A segunda área avaliada localizou-se no município de Eldorado do Sul (RS), na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), sendo o solo um Argissolo Vermelho Distrófico, textura franco-argilosa, substrato granito. Este experimento foi implantado em 1985, sendo considerado um referencial em manejo do solo no Sul do Brasil. As parcelas mediram 5 x 10 m, sendo os tratamentos selecionados distribuídos em blocos ao acaso com três repetições: 1- Aveia/milho - Preparo convencional (PCSN A/M); 2- Aveia/milho Preparo convencional (PC A/M); 3- Aveia/milho- Preparo reduzido (PR A/M); 4- Aveia/milho- Plantio direto (PD A/M); 5- Aveia+vica/milho+caupi - Plantio direto (PD A+V/M+C) e 6- milho+guandu em Plantio direto (GUANDU/M). Com exceção do primeiro tratamento que não recebeu adubação nitrogenada, nos demais foram utilizados 180 kg ha-1 de N, parceladamente, na cultura do milho. Como referência das condições originais do local foi utilizada uma área de Campo natural (7- CN). O GUANDU/M foi um dos tratamentos, quanto à recuperação do solo, que apresentou os melhores atributos físicos, químicos e biológicos, sendo selecionado para avaliação por ser considerado, a priori, como de excelente qualidade do solo. A seleção dos tratamentos e a ordenação da QS (Figura 2a) foram feitas com base nos resultados disponíveis e na experiência acumulada pelos pesquisadores responsáveis pela condução dos mesmos. Os indicadores avaliados foram: infiltração de água, respiração do solo, densidade, estabilidade de agregados (EA), pH e nitrato. As metodologias utilizadas para cada indicador foram às propostas pelo KQS. Para comparação foram utilizadas as metodologias usuais em ciência do solo avaliando: infiltração pelo método dos duplos anéis concêntricos, respiração do solo através do método estático a campo, densidade pelos anéis volumétricos, estabilidade de agregados por peneiramento úmido, pH em solução 1:1 e nitrato por destilação de arraste em semimicro Kjeldahl. Além das avaliações propostas no KQS foram também avaliados o carbono orgânico total e o nitrogênio total segundo metodologia descrita em Tedesco et al. (1995), bem como o fracionamento da matéria orgânica por método físico-químico. Os resultados foram submetidos à análise de correlação entre os métodos e análise da variância dos tratamentos, sendo as diferenças entre as médias obtidas pelo teste Tukey em nível de 5% de significância. Maiores detalhes metodológicos encontram-se em Conceição (2002).

Principais resultados Indicadores do Kit de Qualidade do Solo

Os resultados obtidos para a maioria dos indicadores avaliados pelo KQS correlacionaram-se significativamente com as metodologias usuais da ciência do solo, em ambas as áreas experimentais (resultados não apresentados). O destaque foi para o peagâmetro de mão que demonstrou ser rápido e confiável (r=0,97). Os indicadores infiltração e densidade do solo não apresentaram uma boa correlação entre os métodos, principalmente na área da UFRGS (r=0,24). Informações adicionais encontram-se em Conceição (2002).Os principais indicadores avaliados encontram-se na Tabela 1 e a interpretação foi baseada naquela proposta no manual do KQS. Assim, a infiltração variou de rápida a muito rápida nos tratamentos da UFRGS, com exceção do CN. Na UFSM, o POUSIO/M apresentou valores de infiltração moderadamente rápida, enquanto que o solo descoberto foi classificado como impermeável. Os valores no CN foram semelhantes em ambas as áreas, sendo essa infiltração classificada como lenta. A respiração do solo apresentou valores classificados como moderadamente baixos (>10,64 kg ha-1 dia-1 de CO2) para os sistemas com revolvimento do solo, a medianos (>17,92 kg ha-1 dia-1 de CO2) nos sistemas sem revolvimento. O tratamento solo descoberto pela sua característica de elevada degradação, sem adições de resíduos, limitou a atividade dos microorganismos, sendo classificado como de muito baixa atividade biológica. Os tratamentos sob sistema plantio direto de milho com leguminosas (mucuna e guandu) tiveram a mais elevada atividade biológica, apresentando resultados de respiração do solo semelhantes ao CN, em ambas as áreas experimentais. Essa respiração foi classificada, pelo manual do KQS, como ideal (35,8 a 71,7 kg ha-1 dia-1 de CO2).

Tabela 1. Estabilidade de agregados (EA), densidade do solo (Ds), pH e nitrato na camada de 0-7,5 cm de solo, respiração do solo e taxa de infiltração avaliada pela metodologia proposta no KQS, em duas áreas experimentais.

Local

Sistema de manejo

EA

Respiração

Ds

Infiltração

pH

Nitrato

UFRGS

%

CO2 kgha-1 dia-1

Mg m-3

cm h-1

kg ha-1 dia-1

PCSN A/M

51,50 c1

16,19 b

1,39 a

60,07 ab

5,4 a

1,65 b

PC A/M

55,55 bc

17,39 b

1,37 a

57,01 ab

5,1 ab

2,22 b

PR A/M

54,67 bc

16,03 b

1,49 a

31,94 abc

5,4 a

4,96 ab

PD A/M

64,36 ab

20,53 b

1,49 a

18,76 bc

5,7 a

5,24 ab

PD A+V/M+C

64,71 ab

24,46 b

1,34 a

46,07 abc

5,1 ab

9,53 a

Guandu/M

71,02 a

39,90 a

1,32 a

69,04 a

4,5 b

12,12 a

CN

69,95 a

40,36 a

1,43 a

4,04 c

51 ab

1,45 b

UFSM

S. desc.

33,42 a

6,74 b

1,72 a

0,001 c

5,6 a

1,20 a

Pousio/M

54,92 a

23,78 b

1,45ab

7,45 b

5,7 a

1,93 a

Azevém/M

61,41 a

21,38 b

1,45ab

20,15 a

5,6 a

2,04 a

Mucuna/M

64,06 a

48,36 a

1,33 b

19,00 a

5,8 a

1,97 a

CN

71,01 a

43,51 a

1,35 b

3,46 bc

5,2 b

0,94 a

1. Médias seguidas de mesma letra na coluna, não diferem pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância

A estabilidade de agregados (EA) apresentou valores próximos ao considerado como adequado (>65%), baseado no teor de argila desses solos, com exceção dos sistemas com preparo do solo (convencional e reduzido) e o tratamento S.DESC. na área da UFSM. Nesse último tratamento, a ausência de plantas reduziu drasticamente a EA evidenciando o efeito positivo do aporte de resíduos na manutenção e melhoria da QS. Novamente, a utilização de leguminosas de cobertura do solo associadas ao sistema plantio direto teve efeito positivo sobre a EA, com valores próximos ao obtido no CN.A densidade do solo não atingiu níveis considerados como limitantes ao desenvolvimento do sistema radicular das plantas, segundo o KQS para esse tipo de solo (>1,60 Mg m-3), com exceção do S.DESC. O uso de leguminosas permitiu a manutenção da densidade dentro da faixa considerada como ideal (<1,40 Mg m-3) para o crescimento das raízes e exploração efetiva do perfil do solo.Baseado na interpretação do KQS o pH ideal para o desenvolvimento do milho (>5,5), foi mantido na área experimental da UFSM e próximo na UFRGS, com exceção do tratamento GUANDU/M. Este resultado sugere, neste último tratamento, a ocorrência de perdas de nitrogênio por lixiviação, fato que contribuiria para a acidificação do solo. Na UFRGS a utilização de leguminosa proporcionou teores mais elevados de nitrato, sendo este resultado atribuído à fixação biológica do nitrogênio.

Matéria Orgânica e Nitrogênio Total no Solo

A matéria orgânica foi expressa através do estoque de carbono orgânico total, que é seu principal componente, em duas camadas 0-2,5 e 0-20,0 cm. Analisando os resultados obtidos entre sistemas de preparo pode-se observar, na UFRGS, que na comparação do sistema PD A/M com o sistema PC A/M, que recebeu a mesma dose de N, o primeiro tratamento resultou em incremento de 39% no COT, para a camada de 0-2,5 cm (Tabela 2). Na camada de 0-20 cm esta diferença foi de 5%. Em relação a escarificação, o incremento do PD A/M foi de 27% na camada de 0-2,5 cm e de 4% na camada de 0-20 cm. Assim o menor revolvimento proporcionado pelo sistema plantio direto foi importante fator no incremento do teor de matéria orgânica. Ao utilizar leguminosas com o objetivo de fixar N atmosférico e aportar maior quantidade de matéria seca, houve um incremento de 81% no COT do sistema PD A+V/M+C relativamente ao PC A/M, na camada de 0-2,5 cm. Na camada mais profunda (0-20 cm) este incremento foi de 17%. Os tratamentos com os mais elevados aportes de resíduo vegetal, representado pelo sistema GUANDU/M (UFRGS) e MUCUNA/M (UFSM), sob plantio direto, foram capazes de recuperar integralmente, nas profundidades avaliadas, o estoque original de matéria orgânica. O comportamento do estoque de nitrogênio foi semelhante ao verificado com o carbono. O efeito positivo da utilização de leguminosas no estoque de NT ficou evidente na área da UFRGS pelos aumentos de 31% (0-2,5 cm) e 15% (0-20 cm) no estoque de PD A+V/M+C em relação ao tratamento PD A/M. A utilização de sistemas de preparo do solo que promovem intensa mobilização, também induziu reduções no estoque de NT, a exemplo do que havia sido verificado com o COT. Assim, a combinação do sistema plantio direto com o uso de leguminosas, com elevada capacidade de aportar matéria seca, foi a mais eficiente estratégia para recuperar os estoques de COT e NT.

Tabela 2. Estoque de Carbono orgânico total (COT) e Nitrogênio Total (NT) para os diferentes tratamentos nas áreas experimentais, na camada de 0-2,5 cm e 0-20cm.

Sistemas de

COT

NT

COT

NT

LOCAL

Manejo

0-2,5 cm

0-20 cm

------------------------ Mg ha-1---------------------------

UFSM

S. desc.

1,76 b1

0,14 d

14,90 b

1,24 d

Pousio/M

4,47 a

0,28 cd

19,20 ab

1,64 c

Azevém/M

5,52 a

0,44 ab

20,82 a

1,83 b

Mucuna/M

5,90 a

0,49 a

25,14 a

1,99 a

CN

4,27 a

0,34 bc

22,14 a

1,96 ab

UFRGS

PCSN A/M

3,74 d

0,33 d

30,05 d

3,15 d

PC A/M

4,48 d

0,38 cd

33,84 cd

3,52 c

PR A/M

4,92 d

0,41 cd

34,21 cd

3,53 c

PD A/M

6,23 c

0,53 bc

35,64 c

3,44 c

PD A+V/M+C

8,11 b

0,70 ab

39,42 ab

3,97 b

CN

8,72 ab

0,73 ab

43,33 a

4,28 a

Guandu/M

9,86 a

0,84 a

41,26 ab

4,34 a

1. Médias seguidas de mesma letra na coluna, não diferem pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância

Matéria Orgânica e atributos relacionados como indicadores de qualidade do solo

Na Figura 2 observa-se que os indicadores selecionados apresentaram uma boa concordância com a ordenação teórica de níveis de qualidade do solo proposta em função dos manejos de solo adotados por longo prazo. Interessante registrar que, em ambas áreas experimentais, o incremento de carbono e nitrogênio na fração particulada foi mais sensível em detectar alterações de manejo do que os estoques totais de carbono e nitrogênio. Estes resultados sugerem que esses indicadores têm potencial de utilização quando o tempo de adoção de determinadas práticas de manejo ainda é curto. Os indicadores carbono na biomassa microbiana, potencial de mineralização de carbono no solo e nitrogênio potencialmente mineralizável apresentaram-se como de elevada sensibilidade a práticas de manejo adotadas.

Conclusões

Os resultados evidenciaram que o kit de qualidade do solo teve eficiência semelhante às metodologias usuais da ciência do solo na avaliação de atributos indicadores de qualidade do solo.A variação no estoque da matéria orgânica e de atributos relacionados (potencial de mineralização de carbono, carbono microbiano, nitrogênio potencialmente mineralizável, carbono e nitrogênio na fração particulada), mostraram-se indicadores sensíveis às práticas de manejo do solo adotadas.O sistema plantio direto, combinado com o uso de leguminosas como culturas de cobertura em sucessão ao milho, foi eficiente no incremento da qualidade do solo.

AgradecimentosAos Profs. João Mielniczuk e Cimélio Bayer pela cessão da área experimental da UFRGS. Ao Pronex/CNPq pelo financiamento da pesquisa.

Literatura citada

CONCEIÇÃO, P.C. Indicadores de qualidade do solo visando a avaliação de sistemas de manejo do solo. Santa Maria, 2002. 133f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Universidade Federal de Santa Maria, 2002. DORAN, J.W. & PARKIN, T.B., Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J.W.; COLEMAN, D.C.; BEZDOCEK, D.F. & STEWART, B.A. (eds). Defining soil quality for a sustainable environment. Soil Science Society of America, 1994. p.3-22. (Publication Number 35). ISLAM, K.R. & WEIL, R.R. Soil quality indicator properties in mid-atlantic soils as influenced by conservation management. Journal of Soil and Water Conservation, 55:69-78, 2000.LARSON, W.E. & PIERCE, F.J. Conservation and enhancement of soil quality. In: Evaluation on for Sustainable Land Management in the Developing World. Vol. 2 ISBRAM. Proc. 12(2) Int. Board for Soil Res. And Management. Bangkok, Tailândia-1991.SARRANTONIO, M.; DORAN, J.W.; LIEBIG, M.A. & HALVORSON, J.J. On-farm assessment of soil quality and health. In: DORAN, J.W. & JONES, A.J. Methods for assessing soil quality. Madison: Soil Science Society of America Special Publication Number 49, 1996. p.83-105.TEDESCO, M. J.; GIANELLO, C.; BISSANI, C.A.; BOHNEN, H. & VOLKWEISS, S.J. Análises de solo, plantas e outros materiais. Porto Alegre, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1995. 174p. (Boletim Técnico, 5).USDA-ARS Soil quality test kit guide, Soil Quality Institute, USDA/ARS.1998.VEZZANI, F. Qualidade do sistema solo na produção agrícola. Porto Alegre, 2001. 184 f. Tese (Doutorado em Ciência do Solo)- Programa de Pós-graduação em Agronomia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2001.

Dados para referências bibliográficas: Revista Plantio Direto, edição nº 72, novembro/dezembro de 2002. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo-RS