Plantas de cobertura do solo na melhoria do Sistema Plantio Direto

Ana Regina Dahlem Ziech2, Paulo Cesar Conceição3, Vitor Cauduro Girardello4,Carlos Theodoro Herberle5, Cidimar Cassol5 & Taís Gabriele Garmus51Parte da tese do primeiro autor a ser apresentada no programa de Pós Graduação em Agronomia da Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Pato Branco (UTFPR-PB).2Doutoranda do programa da Pós Graduação em Agronomia, bolsista CAPES, Email: reginautfpr@yahoo.com.br3 Dr., Professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Câmpus Dois Vizinhos (UTFPR-DV).4Pós-Doutorando PNPD da UTFPR-DV.5Discente do curso de Agronomia a UTFPR - DV.

O uso de plantas de cobertura é uma prática cujos registros apontam sua utilização por diversas civilizações desde a antiguidade no globo. Os chineses e povos que viviam onde atualmente situa-se o oriente médio já empregavam o uso de plantas com a função de melhorar o solo (Souza & Pires, 2002), ainda de maneira empírica, como uma forma de melhorar o potencial produtivo das áreas utilizadas na agricultura.

A partir do inicio do século XX, sua utilização começou a ser mais usual no Brasil, sendo posteriormente considerada um dos pilares conceituais do sistema de plantio direto. Devido às pressões econômicas, a monocultura como forma de produção de grãos é muito praticada nas principais regiões produtoras do país, ocasionando com isso aumento na utilização de adubação química, herbicidas, inseticidas e fungicidas, podendo promover desequilíbrio no ecossistema em diferentes graus de intensidade.

O sistema plantio direto é baseado em três pilares conceituais que são: a) Mínimo revolvimento do solo; b) Manutenção de cobertura vegetal permanente sobre o solo; c) Utilização de rotação de culturas. Com isso, sistemas de produção que adotam o plantio direto, mas que mantêm a predominância de monocultura ou sucessão simples de culturas tem a sua eficiência reduzida em muitos aspectos, gerando um sistema plantio direto com qualidade inferior ao preconizado em sua concepção.

Sucessão e rotação de culturas

A sucessão de culturas é definida pela alternância das mesmas culturas dentro da mesma gleba de terra sendo, por exemplo, comum no sul do Brasil a sucessão soja/trigo onde ocorre apenas uma sequência de culturas de inverno e verão, sem que no ano seguinte haja uso de outras espécies. Quando há inclusão de plantas de cobertura uma sucessão muito comum no cenário de plantio direto é o uso de aveia preta/soja (Figura 1A).

A rotação de culturas consiste em alternar espécies vegetais no tempo (anos) e no espaço (glebas) dentro da mesma propriedade rural, ampliando assim a diversidade de espécies. Para escolha da cultura deve se levar em consideração ao mesmo tempo o propósito comercial e o de recuperação do solo, como por exemplo, a rotação ervilhaca/milho/nabo/trigo/soja/aveia preta+ervilhaca (Figura 1B).

O uso das plantas de cobertura deve ser considerado individualmente para cada propriedade rural, não podendo ser um plano único para todos os produtores de uma dada região, visto que estes sistemas de longo prazo possuem peculiaridades que devem ser planejadas de forma a se obter os resultados independentemente das culturas semeadas dentro da área.

Figura 1. Representação simplificada de uma sucessão de culturas (A) e um esquema de rotação de culturas (B) para uma gleba específica.

Diferença entre adubação verde e plantas de cobertura

Para facilitar o entendimento do assunto é preciso fazer uma diferenciação entre adubação verde e plantas de cobertura, uma vez que as culturas são utilizadas com objetivos diferentes dentro do sistema.

A adubação verde é uma prática antiga, com os primeiros registros feitos pelos Chineses, Gregos e Italianos há mais de 2.000 anos, que as utilizavam com o intuito de aumentar a produção das lavouras (Wutke et al., 2014). Esta prática visa o cultivo de plantas, preferencialmente leguminosas (pela capacidade de fixação biológica de nitrogênio atmosférico), com realização do manejo no seu pleno desenvolvimento vegetativo (florescimento), mediante corte ou rolagem, sem ou com incorporação da massa vegetal ao solo, com a finalidade de manter ou aumentar os teores de matéria orgânica e fertilidade do solo (Wutke et al., 2014).

O uso da denominação plantas de cobertura passou a ser mais usual ao invés do termo adubação verde a partir de 1980, ampliando os objetivos da prática anteriormente citada, principalmente pelo fato que o seu uso em plantio direto visava proteção do solo contra a erosão e não podia ser incorporada ao solo. Dessa forma, as plantas de cobertura compreendem o uso das espécies tanto para produção de sementes como fibras, visando obtenção de renda extra ou alimentação animal, existindo assim, também a possibilidade de manejar a massa vegetal depois da colheita de sementes ao final do ciclo. Não está associada apenas ao uso de espécies leguminosas, mas prevê a inclusão de gramíneas, crucíferas (nabo forrageiro, canola), compostas (girassol), entre outras, ao sistema, almejando a formação de uma camada de palha para proteção do solo, preservando e restaurando a produtividade das áreas de cultivo e do meio ambiente (Wutke et al., 2014), pois com a manutenção de cobertura em superfície do solo, consegue-se reduzir a intensidade no impacto das gotas de chuvas, que causam a desagregação e arraste de partículas de solo, que são o ponto inicial do processo erosivo.

Outro fator importante a ser destacado é que as plantas de cobertura, pela manutenção de palhada sobre o solo, atuam como uma barreira física contra as perdas de água do solo via evaporação (Franchini et al., 2009). No entanto, ao permanecerem em superfície do solo, sua decomposição é mais lenta e os efeitos positivos de seu uso podem levar um período de tempo maior para serem percebidos (Carvalho & Amabile, 2006).

Os principais benefícios da utilização de adubação verde ou das plantas de cobertura, citados por Derpsch et al. (1985); Aita et al. (2001) e Villamil et al. (2006) são: proteção do solo contra os agentes erosivos, manutenção e/ou aumento dos teores de matéria orgânica (MO), diminuição da lixiviação de nitrogênio, fixação biológica de nitrogênio (FBN), controle de plantas daninhas, redução da população de algumas espécies de nematoides, menor amplitude de temperatura no solo, melhoria na agregação do solo, restauração das características biológicas do solo, exploração de diferentes profundidades do solo pelo sistema radicular e aumento da renda do produtor rural em longo prazo.

Por outro lado, alguns desafios devem ser considerados, como por exemplo, o planejamento de longo prazo, comercialização de sementes em menor escala, dificuldade para obtenção de crédito/financiamento, dificuldade na obtenção e custo das sementes de qualidade, efeito alelopático de algumas espécies de cobertura que podem apresentar influência negativa à cultura subsequente, entre outros cuidados que devem ser tomados ao se executar sistemas de rotação de culturas.

O efeito das plantas de cobertura ao solo e às culturas em sucessão está diretamente associada a qualidade química dos tecidos vegetais e a quantidade de biomassa adicionada através do aporte de resíduos da parte aérea e de raízes (Primavesi et al., 2002). O tempo de decomposição dos resíduos é variado, dependente do tipo de plantas e ambiente em que elas estão inseridas. No caso da liberação de nutrientes é importante o sincronismo entre a decomposição e a necessidade da cultura em sucessão (Fiorin, 2007).

Para Calegari et al. (2006) o uso de plantas de cobertura em sistemas de produção específicos de cada região, deve ser avaliado, a fim de viabilizar o sistema de semeadura direta. De modo geral, os adubos verdes ou as culturas de cobertura usadas para formar palhada para o sistema de semeadura direta, desempenham papel fundamental na ciclagem de nutrientes (Torres et al., 2008).

Neste sentido, o conhecimento das principais espécies utilizadas no sul do Brasil e seu potencial para serem introduzidas no sistema de rotação de culturas é fundamental, uma vez que quanto maior a diversidade de culturas utilizadas no sistema produtivo, melhores serão os resultados para os produtores. Dessa forma, o Grupo de Pesquisa em Ciência do Solo, com ênfase em Manejo e Conservação do solo da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, câmpus de Dois Vizinhos (UTFPR-DV) vem conduzindo experimento com diversas espécies de plantas de cobertura do solo que possuem potencial de serem utilizadas no sistema de rotação de culturas no período de inverno e verão. Neste breve artigo serão apresentados alguns resultados de pesquisas, referentes à condução do experimento com plantas de cobertura de inverno, obtidos durante três anos agrícolas (2010 a 2013).

Histórico de pesquisa

O experimento situa-se na área experimental da UTFPR-DV, localizada na região sudoeste paranaense. O solo do local foi descrito como um Latossolo Vermelho de acordo com Embrapa (2013) e a altitude média da área é de 520 m acima do nível do mar. As principais atividades agrícolas na região são o cultivo de milho, soja, feijão e trigo. O milho desempenha papel importante tendo em vista essa região ser destaque também no setor de avicultura. A produção média da cultura do milho no estado do Paraná na safra 2013/2014 foi de 5,8 ton ha-1 (Seab, 2014).

O inicio do projeto ocorreu em 2010, com a implantação das culturas de inverno para cobertura do solo. A partir de então, todos os anos são estabelecidas as mesmas espécies, no mesmo local (parcelas). As coberturas de inverno utilizadas são: Aveia Preta (Avena strigosa Schreb); Azevém (Lolium multiflorum Lam.); Centeio (Secale cereale); Tremoço Branco (Lupinus albus L.); Ervilhaca Comum (Vicia sativa L.); Nabo Forrageiro (Raphanus sativus L.); Consórcio Aveia (60%) + Ervilhaca (40%) e Consórcio Aveia (60%) + Ervilhaca (30%) + Nabo (10%). Em cada parcela é semeada as plantas de cobertura e na fase de pleno florescimento as mesmas são manejadas, mediante aplicação de herbicida, para posterior semeadura da cultura comercial de verão (milho), uma vez que, por se tratar de uma área experimental, são necessários cuidados específicos para que não se obtenha resultados discrepantes advindos de outros fatores, por isso optou-se em um primeiro momento por utilizar somente uma cultura comercial em sucessão ao invés de um sistema de rotação de culturas.

A área total do experimento é dividida em blocos (Figura 2). Em metade da área ocorrem estudos com plantas de cobertura de inverno e na outra metade com coberturas de verão (não abordados neste material). Cada bloco é composto por parcelas experimentais de 5 X 5 m (25 m2). Para fins experimentais a adubação de base utilizada (P e K) no cultivo de milho, visou a obtenção de um teto produtivo de 6 ton ha-1 sendo de 250 kg ha-1 de NPK na formulação 0-20-20. Não foi utilizada adubação nitrogenada em cobertura visando avaliar o potencial das plantas de cobertura em fixar e/ou reciclar nitrogênio disponível no solo.

Figura 2. Vista aérea da área experimental com plantas de cobertura. UTFPR - Dois Vizinhos, PR. 2013.

Recomendações de semeadura

Para que se obtenham resultados satisfatórios com a inclusão das plantas de cobertura no sistema produtivo, alguns cuidados devem ser observados. Quando se decide pela utilização de plantas de cobertura, deve primeiramente fazer o planejamento em longo prazo do sistema produtivo, priorizando a alternância entre leguminosas e gramíneas (leguminosas fornecendo N para as gramíneas) a cada ciclo de culturas. A semeadura das espécies de cobertura do solo pode ser realizada em linha ou em alguns casos jogada a lanço na superfície (Tabela 1). Dependendo da região e da qualidade das sementes algumas alterações podem ser necessárias para o desenvolvimento satisfatório do sistema, devendo ser observada a recomendação oficial para cada região onde serão utilizadas as plantas de cobertura.

Tabela 1. Profundidade (prof.), espaçamento e densidade de semeadura das principais plantas de cobertura cultivadas no período de inverno.

Resultados obtidos

A produção média de massa seca (MS) das plantas de cobertura de inverno definiu as gramíneas e os consórcios como sendo os responsáveis pelas maiores adições de resíduos vegetais, superando os 4.000 kg ha-1 de MS (Tabela 2). Isso não ocorreu com o azevém que apresentou menor produção de MS quando comparado com as demais gramíneas, pelo fato de ser mais exigente em frio e responsivo a adubação nitrogenada, o que na sua ausência tem apresentado produtividades próximas ao mínimo esperado (Wutke et al., 2014). De acordo com relatos de Derpsch & Calegari (1985) a adaptação desta espécie no estado do Paraná não ocorre de forma generalizada, em função das condições climáticas.

Tabela 2. Produção de matéria seca (MS), porcentagem e acúmulo de nitrogênio (N) nos tecidos de plantas de cobertura de inverno em sistema de cultivo antecedendo a cultura do milho.

As gramíneas proporcionaram produções de MS superiores às leguminosas (tremoço branco e ervilhaca comum), o que pode estar associado com a característica de maior rusticidade e agressividade, além da capacidade de perfilhamento das gramíneas (Heinrichs et al., 2001). A produção de MS foi 50% menor para ervilhaca comum em relação a maior produção que foi obtida com a consorciação entre Aveia+Ervilhaca, evidenciando a importância da presença de gramíneas para manutenção de cobertura vegetal do solo. No entanto a consorciação, diferentemente do cultivo isolado da gramínea, além de proporcionar o aporte de resíduos ao solo, contribui com a adição de N ao sistema, pela inclusão da leguminosa (Dahlem, 2013).

A porcentagem de N presente nos tecidos das espécies de inverno utilizadas neste experimento confirmou a função de fixação de N das leguminosas (Aita et al., 2001). As maiores porcentagem de N presente nos resíduos culturais foram encontradas na ervilhaca comum e no tremoço branco que acumularam 170 e 93% de N a mais, respectivamente, que a aveia preta que é uma das gramíneas mais utilizadas para pastagem e cobertura vegetal nos estados do sul do Brasil durante os meses de inverno.

As plantas de cobertura de inverno apresentam capacidade de acumular N em seus tecidos, seja via fixação biológica ou ciclagem do nutriente presente no solo. Percebe-se que as maiores quantidades acumuladas ocorrem mediante uso de leguminosas, podendo chegar a 95 kg ha-1 de N. No entanto, valores similares às leguminosas quanto ao acúmulo/reciclagem desse nutriente na MS vegetal, é percebido pelo uso de consórcios entre espécies de diferentes famílias botânicas. Considerando que as gramíneas possuem maior produção de MS e as leguminosas possuem maiores teores de N em seus tecidos, o uso consorciado de espécies é uma alternativa eficiente para ser proposto nos sistema de rotação de culturas.

Manutenção do resíduo na superfície do solo

O processo de decomposição dos resíduos culturais é um fator importante que deve ser considerado durante o planejamento do sistema de rotação. Esse processo é promovido pelos microrganismos do solo, sendo influenciada pela constituição dos tecidos, temperatura e pelo tempo que os resíduos ficam em exposição na superfície do solo. Dentre as plantas de cobertura, a ervilhaca comum apresentou a decomposição mais acentuada, decompondo logo nos primeiros 15 dias aproximadamente 1/3 da quantidade total de MS adicionada (Figura 3). Após 90 dias pouco mais de 1/3 de toda a palhada ainda estava presente na superfície do solo.

Figura 3. Matéria seca (MS) remanescente das plantas de cobertura de inverno em superfície do solo, ao longo do tempo, em sistema de cultivo antecedendo a cultura do milho. A+E+N = Aveia+Ervilhaca+Nabo; A+E = Aveia+Nabo.

Por sua vez, a aveia preta em cultivo isolado bem como o consórcio A+E, apresentaram comportamentos similares quanto à decomposição dos resíduos, sendo verificado nos primeiros 15 dias redução de apenas 11 e 18% do total de MS adicionado, respectivamente. Ao longo de 60 dias estes sistemas possibilitaram a manutenção de mais de 55% de palha em superfície para proteção do solo.

Por conta da relação C/N da aveia (<25), a taxa de decomposição dessa espécie é baixa. Permite assim, uma adequada proteção do solo durante o desenvolvimento das culturas em sucessão. Essa característica que tem seu lado positivo por permitir a proteção do solo por maior tempo, no entanto, pode também se expressar de forma negativa, por ocasionar prejuízos em relação a imobilização temporária do N presente nos tecidos e no solo, pelos microrganismos do solo que atuam na decomposição (Vargas et al., 2005). Com isso, ao utilizar o milho como cultura sucessora, existe uma necessidade de adição de fertilizantes químicos em quantidade e no momento certo, para que não haja redução na produtividade de grãos.

Liberação do N presente na MS para as culturas

Conforme acontece o processo de decomposição dos resíduos vegetais, simultaneamente ocorre a liberação dos nutrientes ao solo e culturas estabelecidas em sucessão. Quando a cultura em questão é o milho, o nitrogênio ganha maior atenção quanto a sua liberação, por conta da elevada demanda de N por esta gramínea (Dahlem, 2013).

Aos 45 dias após o manejo, as leguminosas haviam disponibilizado entre 43 e 65 kg ha-1 de N (Figura 4), enquanto a aveia preta liberou apenas 19 kg ha-1 de N. Dessa forma, para se potencializar o aproveitamento do N liberado pelos resíduos de leguminosas, e reduzir as possibilidades de perdas do nutriente, recomenda-se que a semeadura da cultura subsequente, seja feita com o menor intervalo de tempo possível, não superior a uma semana após o manejo (Aita et al., 2001).

Figura 4. Liberação de nitrogênio (N) pelas plantas de cobertura de inverno em sistema de cultivo antecedendo a cultura do milho. A+E+N = Aveia+Ervilhaca+Nabo; A+E = Aveia+Nabo.

Entre os sistemas de cobertura, o consórcio A+E+N mostrou-se intermediário às gramíneas e leguminosas isoladas e, similar ao uso isolado de nabo forrageiro, com liberação de 37 kg ha-1 de N, durante os primeiros 45 dias. A combinação entre gramínea, leguminosa e brássica, além de proporcionar adequada produção de MS para o sistema plantio direto, equivalente ao uso de gramíneas puras (Tabela 2), é uma estratégia que busca modificar a taxa de decomposição dos resíduos visando a proteção do solo e liberação de N de forma eficiente e em sincronia com a cultura sucessora (Giacomini et al., 2003).

Ao longo de 90 dias o uso de leguminosas forneceu à cultura sucessora oriundo da FBN até 72 kg ha-1 de N (Figura 4). O tremoço branco e a ervilhaca comum foram as plantas que mais liberaram N durante a decomposição, respectivamente 60 e 76% da quantidade total deste nutriente presente na palhada.

Seguindo a mesma tendência as gramíneas foram as plantas que menos liberaram N para a cultura sucessora. A liberação ao final do tempo avaliado foi de aproximadamente 49% do N total presente na sua constituição. Esta liberação é aproximadamente três vezes menor que a realizada pela ervilhaca comum.

Produtividade da cultura do milho

A produtividade do milho foi influenciada pelas culturas de cobertura, especialmente pelas leguminosas, brássica e consórcios que atingiram e/ou ultrapassaram a produtividade média de grãos do estado do Paraná. A ervilhaca comum foi a planta de cobertura que possibilitou maior produtividade de milho, alcançando valores de 6,6 ton ha-1 de grãos (Figura 5) similar ao que pode ser obtido com uso de aveia, mediante aplicação de 180 kg ha-1 de N (Dahlem, 2013). Dessa forma, para um teto de produtividade de 6 ton ha-1 de grãos de milho a utilização de leguminosas e/ou consórcios com uso de leguminosas possibilita uma maior segurança na redução ou supressão da adubação nitrogenada, quando houver condições climáticas desfavoráveis para o aproveitamento do N adicionado via fertilizantes nitrogenados.

Figura 5. Produtividade de grãos de milho cultivado em sucessão a plantas de cobertura de inverno, sem adubação nitrogenada em cobertura. Médias das safras 2010/2011 à 2012/2013. Linha tracejada representa o teto produtivo esperado neste experimento pela adubação de base utilizada. A+E+N = Aveia+Ervilhaca+Nabo; A+E = Aveia+Nabo.

O consórcio A+E+N proporcionou produtividade de 6,1 ton ha-1, produtividade 52% superior às gramíneas puras que produziram em média 4 ton ha-1, representando um incremento de 35 sacas ha-1 de grãos de milho pela adoção de leguminosa como espécie antecessora ao milho. Independente da forma de fornecimento, o N é o nutriente que mais influencia no crescimento das plantas, por atuar diretamente no desenvolvimento vegetativo, e no caso do milho, é o nutriente essencial, considerado o mais importante e limitante a produção (Bredemeier & Mundstock 2000; Liu & Wiatrak, 2011). Dessa forma, percebe-se que a inclusão de leguminosas no sistema de plantio direto, como plantas de cobertura, isoladas ou integradas em consórcios, conseguem suprir parte da necessidade de N da cultura do milho, possibilitando a redução no uso de fertilizante nitrogenado químico.

Considerações finais

No sistema de plantio direto é essencial que seja realizado um plano de uso de culturas em longo prazo, buscando alternâncias de plantas na mesma gleba de terra, favorecendo assim o controle de pragas e doenças, proteção do solo contra a erosão, além do fornecimento ou reciclagem de nutrientes, especialmente o N, representando uma alternativa eficiente para os dias atuais. A utilização de consórcios é uma medida eficiente e adequada para a manutenção e melhoria do sistema de plantio direto na palha, por associar características de maior produção de massa vegetal das gramíneas com o potencial de fixação biológica de nitrogênio das leguminosas.

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES, CNPq e UTFPR pelo apoio com bolsas e recursos financeiros de pesquisa concedidos pelos projetos CNPq (Processo nº 486149/2013-7) e CAPES (Processo AUXPE CAPES PNPD 2729/2011).

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Publicado na Revista Plantio Direto edição 141.