UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
AVALIAÇÃO DE ATRIBUTOS DO SOLO SOB
DIFERENTES SISTEMAS DE MANEJO E USO
JADER JOSÉ DE CAMPOS
C U I A B Á - MT
2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
AVALIAÇÃO DE ATRIBUTOS DO SOLO SOB
DIFERENTES SISTEMAS DE MANEJO E USO
JADER JOSÉ DE CAMPOS
Engenheiro Agrônomo
Orientadora: Profª. Dra. WALCYLENE L. M. P. SCARAMUZZA
Dissertação apresentada à Faculdade de
Agronomia e Medicina Veterinária da
Universidade Federal de Mato Grosso,
como parte das exigências para obtenção
do título de Mestre em Agricultura
Tropical.
C U I A B Á - MT
2011
FICHA CATALOGRÁFICA
C198a
Campos, Jader José.
Avaliação de atributos do solo sob diferentes sistemas de manejo
e uso / Jader José Campos. – 2011.
60 f. : il. color.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Walcylene Lacerda Matos Pereira
Scaramuzza.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso,
Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Pós-Graduação em
Agricultura Tropical, 2011.
Bibliografia: f. 51-60.
1. Solo – Atributos físico-químicos. 2. Microbiologia do solo. 3.
Latossolo Vermelho-Amarelo. 4. Uso do solo – Cerrado. I. Título.
CDU – 631.412
Ficha elaborada por: Rosângela Aparecida Vicente Söhn – CRB-1/931
À minha avó, Olga Francisca de Campos (in memorian), pelo afeto e
orações, além do apoio em meus estudos...
Dedico especialmente
A Deus
Aos meus pais, Márcia e Gonçalo Campos
Às minhas irmãs, Thayza Campos e Alinne Campos Furtado
À minha sobrinha e afilhada, Nicolly Campos Furtado
Ao meu avô, Aleixo Campos, e todos meus familiares e amigos...
Dedico e Ofereço
AGRADECIMENTOS
A Jesus e Maria, pela força e ensinamentos nos caminhos que me
trouxeram até onde cheguei... e novos que irei percorrer...
Aos meus familiares, em especial meus pais e irmãs, pela compreensão nos
momentos, em que mesmo perto, estive distante... Pessoas estas que
contribuíram com carinho, confiança e incentivo para realização deste
trabalho e desta conquista.
A Professora Dra. Walcylene Lacerda Matos Pereira Scaramuzza, pela
orientação e acompanhamento, desde a graduação até o presente
momento, e a amizade construída nesses anos.
A Professora Dra. Sânia Lúcia Camargos, pela co-orientação, pelos
momentos alegres compartilhados no laboratório, ensinamentos e amizade.
A Professora Dra. Oscarlina Lúcia dos Santos Weber, pelas contribuições
dadas na realização desta pesquisa, amizade e orientação nas análises;
A Susan Dignart Ferronato, Franciele Caroline A. Valadão, Lorena Tavares e
Alessandro Ferronato e Everton Oliveira, pelos momentos compartilhados na
coleta das amostras, que ficaram na memória não apenas como instantes de
esforço e aprendizagem, mas como algo edificante de nossa amizade;
A Franciele Caroline pela ajuda na análise estatística, correção e
direcionamentos no trabalho como um todo;
A Susan Dignart pela parceria no projeto e ajuda nas análises, pessoa essa
que passei a admirar muito no convívio diário, pelo conhecimento,
sinceridade e alegria;
Aos amigos, Renata G. Silva, Mariana P.C. Oliveira, Ana Carla Stieven,
Maria Minervina, Berenice Rodrigues, Marcos Perreira, Mayara Amaral,
Josimar Brito, Samantha Garcia e Indira Messias com os quais compartilhei
momentos inesquecíveis, e que se tornaram grandes amigos;
A Professora Dra Maria Aparecida P. Pierangeli, pela participação na banca
de defesa e contribuições;
Ao Grupo de Oração Universitário (GOU), às missas e todos seus servos e
participantes;
Ao CNPq, pela concessão da bolsa;
A FAPEMAT, pelo financiamento da pesquisa;
A Fazenda Mourão, pela disposição das áreas;
Ao Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical e a UFMT, pela
oportunidade e pelos ensinamentos.
Aos laboratórios de Física do Solo, Microbiologia do Solo, Fertilidade de Solo
e o de Nutrição Mineral de Plantas.
A todas as pessoas que contribuíram direta ou indiretamente para realização
deste trabalho...
Meus sinceros agradecimentos!!!
AVALIAÇÃO DE ATRIBUTOS DO SOLO SOB DIFERENTES SISTEMAS
DE MANEJO E USO
RESUMO: O desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis surge da
compreensão e quantificação do impacto do uso e manejo do solo nos seus
atributos químicos, físicos e biológicos. Este trabalho teve por objetivos: (1)
avaliar os efeitos de diferentes sistemas de cultivos e de pastagem sobre os
atributos químicos, físicos e biológicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo,
comparando-os com uma área de Cerrado nativo; e (2) selecionar os
atributos que permitam a separação dos sistemas distintos e agrupamento
dos sistemas semelhantes. O trabalho foi realizado numa propriedade
particular, localizada próxima ao município de Campo Verde, MT. Foram
selecionadas cinco áreas, consistindo basicamente em três áreas com
culturas anuais, uma com pastagem cultivada e outra de Cerrado nativo,
este utilizado como referência. Amostras de solos foram coletadas na
profundidade de 0 a 20 centímetros, a qual foi seccionada nas camadas 0-5,
5-10 e 10-20 cm, para isso foram abertas três minitrincheiras em cada
sistema. O delineamento utilizado dentro dos sistemas foi o inteiramente
casualizado, com três repetições. Para a técnica multivariada, inicialmente
foi realizada análise de componentes principais para verificar a relação entre
as variáveis, sendo posteriormente realizada a soma dos quadrados dos
coeficientes de correlação. Os atributos químicos foram positivamente
influenciados pelos sistemas. Dentre os atributos físicos destaca-se os
agregados nos cultivos anuais que sofreram redução do diâmetro médio
geométrico maior que 2 mm. A biomassa microbiana foi afetada
negativamente pelos cultivos anuais. As variáveis que mais se destacaram
no complexo de relações do solo e possibilitaram a distinção dos sistemas
foram pH em CaCl2, Ca2+, Mg2+, Al3+, soma de base, saturação por bases,
saturação por alumínio, matéria orgânica, densidade do solo, porosidade
total, areia e argila.
Palavras-chave: Latossolo, Cerrado, propriedades de solo.
SOIL ATTRIBUTES EVALUATION UNDER DIFFERENT MANAGEMENT
AND USE SYSTEMS
ABSTRACT: The development of sustainable agricultural systems arises
from the understanding and quantification of the land use and management
impact on the chemical, physical and biological attributes of soil. This work
aimed to: (1) assess the effects of different cropping systems and pasture on
the chemical, physical and biological attributes of Red-Yellow Latosol
(Oxisol), comparing them with an area of native Cerrado; (2) select the
attributes that allow the separation of the different systems and clustering of
similar systems. The study was conducted on a private property, located near
Campo Verde city, MT. Five areas were selected consisting basically of three
areas with annual crops, one with pasture and another with native Cerrado,
this one used as a reference. Soil samples were collected at 0 to 20 cm
depth, which it was sectioned in layers 0-5, 5-10 and 10-20 cm, for that three
mini trenches were opened in each system. The design used within the
systems was completely randomized with three replications. For the
multivariate technique, initially it was performed principal components
analysis to verify the relationship between variables, and later held the sum
of squares of correlation coefficients. The chemical attributes were positively
influenced by the systems. Among the physical attributes stands out
aggregates in the annual crops that reduced the geometric mean diameter
greater than 2 mm. The microbial biomass was negatively affected by annual
crops. Variables that stood out in the complex relations of the soil and
allowed the distinction of systems were pH in CaCl 2, Ca2+, Mg2+, Al3+, sum of
base, base saturation, aluminum saturation, organic matter, bulk density,
total porosity, sand e clay.
Keywords: Oxissol, Cerrado, soil properties.
SUMÁRIO
Página
1 INTRODUÇÃO........................................................................................ 10
2 REVISÃO DE LITERATURA..................................................................
2.1 Influência do uso e manejo do solo nos atributos químicos, físicos e
microbiológicos...........................................................................................
2.2 Utilização da análise multivariada como ferramenta para avaliar
os atributos do solo....................................................................................
3 MATERIAL E MÉTODOS.......................................................................
12
12
19
21
3.1 Definição e caracterização das áreas estudadas................................. 21
3.2 Avaliação dos atributos químicos dos solos......................................... 25
3.3 Avaliação dos atributos físicos dos solos.............................................
26
3.4 Avaliação dos atributos microbiológicos dos solos..............................
27
3.5 Análise estatística dos resultados........................................................
28
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO..............................................................
30
4.1 Atributos químicos do solo...................................................................
30
4.2 Atributos físicos do solo.......................................................................
36
4.3 Atributos microbiológicos do solo.........................................................
41
4.4 Seleção de componentes principais..................................................... 44
4.5 Análise dos componentes principais....................................................
45
5 CONCLUSÕES.......................................................................................
50
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................... 51
1 INTRODUÇÃO
O Estado de Mato Grosso é destaque no cenário agrícola e pecuário
nacional,
apresentando
grande
produção
de
carne
bovina
e
alta
produtividade das culturas de soja, milho e algodão.
As atividades agrícolas geram impactos diferenciados no solo em
detrimento do manejo e uso praticados para obtenção de maiores
produtividades. Assim, conhecer os atributos que influenciam em uma
caracterização ambiental, bem como pesquisas de sustentabilidade de
ecossistemas naturais e antropizados, são importantes, uma vez que os
dados obtidos servem de base para o monitoramento da estabilidade ou
desequilíbrio desses sistemas.
Na região dos Cerrados é crescente a preocupação com os impactos
causados pelo atual modelo de agricultura, principalmente em relação à
qualidade de vida da população em seu entorno, nas questões voltadas à
contaminação dos lençóis freáticos e dos solos, como também dos
processos erosivos e degradação de propriedades importantes na
manutenção do equilíbrio do solo.
Para verificar as alterações ocorridas no solo em virtude do uso e do
manejo empregado, o correto seria submeter um solo sob condições
naturais, ou seja, sem interferência do homem, às atividades agrícolas que
se pretende estudar, e avaliar seus atributos em pesquisas de longa
duração. Contudo, atender a essas condições nem sempre é fácil, optandose por realizar um comparativo entre amostras de solos cultivados ou
pastejados com outras sob vegetação natural na mesma área, no momento
do estudo.
11
Nesse sentido, pesquisas que possibilitem uma aproximação geral da
dinâmica dos solos sob
diferentes sistemas agrícolas e naturais,
principalmente em uma área que contenha diversidade de uso, dão
subsídios para adoção de práticas mais sustentáveis.
Assim, objetivou-se avaliar os efeitos de sistemas de cultivos anuais e
de pastagem sobre os atributos químicos, físicos e biológicos do solo,
comparando-os com uma área de Cerrado nativo. Além disso, buscou-se
selecionar os atributos que permitam a separação dos sistemas distintos e
agrupamento dos sistemas semelhantes.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Influência do uso e manejo do solo nos atributos químicos, físicos e
microbiológicos
Qualquer modificação no solo pode alterar diretamente sua estrutura
e sua atividade biológica e, consequentemente, sua fertilidade, com reflexos
nos agroecossistemas (Brookes, 1995) podendo promover prejuízos à
qualidade do solo e à produtividade das culturas (Carneiro et al., 2009).
A retirada da cobertura vegetal original e a implantação de cultivos,
aliadas às práticas de manejo inadequadas, promovem o rompimento do
equilíbrio entre o solo e o meio, modificando suas propriedades químicas,
físicas e biológicas (Muller et al., 2001).
De acordo com Cavalcante et al. (2007), o manejo do solo e da
cultura são importantes condicionadores da variabilidade dos atributos do
solo. Solos de mesma classe taxonômica, considerados relativamente
homogêneos, podem apresentar variação em seus atributos como resultado
da aplicação de diferentes práticas de manejo. Da mesma maneira, solos de
classes diferentes, submetidos ao mesmo manejo, podem apresentar
atributos semelhantes (Bouma et al., 1999).
Devido à conscientização sobre problemas ambientais oriundos da
exploração indiscriminada dos Cerrados, é cada vez maior a demanda por
informações sobre a biologia dos solos desse Bioma, e o impacto da
incorporação de grandes áreas dessa região em sistemas agrícolas
intensivos (Vargas e Hungria, 1997).
13
No contexto de desenvolvimento agrícola brasileiro, a facilidade de
mecanização e a situação geográfica das áreas sob Cerrado contribuíram
para uma adoção maciça do sistema agroquímico, como base para a
implantação de monoculturas ou extensas pastagens e reflorestamentos,
sendo necessário aplicar adubos e corretivos, além de outras práticas de
manejo, para obter produções econômicas nessas condições (Alvarenga e
Davide, 1999).
Recentemente, a produção agrícola brasileira tinha como principal
sistema de cultivo o preparo convencional, que consiste em revolver o solo
antes do plantio, visando incorporar insumos e controlar plantas invasoras
(Nunes, 2010). Esse sistema tem como característica marcante a utilização
de arados e grades no preparo do solo, especialmente a grade aradora, que
diminui a estabilidade dos agregados e pode levar a sua destruição (Reinert
et al., 1984), consequência direta do rompimento dos mesmos e aceleração
da decomposição da matéria orgânica na camada preparada (Carpenedo e
Mielniczuk, 1990). Bertol et al. (2004) ressaltam, ainda, que as alterações
nos atributos do solo são mais pronunciadas nos sistemas de cultivo
convencionais do que nos sistemas considerados conservacionistas.
Nos sistemas agrícolas, a dinâmica da matéria orgânica é influenciada
não só pelo manejo, por meio da seleção de culturas e formas de preparo do
solo, mas também pela adição de fertilizantes e materiais orgânicos, que
influem positivamente nos processos de decomposição e mineralização da
matéria orgânica (Portugal et al., 2008).
Em solos do Cerrado, altamente intemperizados, a capacidade de
troca de cátions deve-se à fração argila e, principalmente, à matéria orgânica
que representa um grande percentual da CTC total. A fração argila desses
solos possui mineralogia muito pobre, com baixa CTC que varia entre 4 e 14
cmolc dm-3 (Pignataro Netto, 2008). Dessa forma, a matéria orgânica do solo
não somente é uma reserva de carbono, mas também, é a principal
responsável pelos níveis de fertilidade da maioria dos solos tropicais (Muñoz
et al., 2007; Novais et al., 2007).
14
A capacidade de troca catiônica (CTC) do solo se relaciona com a
reserva de nutrientes, e dessa forma, quanto maior for a CTC do solo, maior
a capacidade do solo reter os cátions em formas prontamente disponíveis
para as plantas. A CTC é importante, considerando que os cátions presentes
na solução do solo estão sujeitos a se lixiviarem no perfil do mesmo, em
profundidade, ficando fora do alcance das raízes (Novais et al., 2007).
A influência da matéria orgânica não se restringe apenas à fertilidade,
pois atua também na agregação do solo, que é um processo dinâmico,
sendo necessário o acréscimo contínuo de material orgânico para manter a
estrutura adequada ao desenvolvimento das plantas. Sistemas de manejo de
solo e de cultura adequadamente conduzidos proporcionam o aporte de
material orgânico por meio de resíduos vegetais, além da ação benéfica das
raízes das plantas e proteção oferecida à superfície do solo (Campos et al.,
1995).
Fragoso et al. (1999) comentaram que a capacidade produtiva dos
solos não depende somente da fertilidade, mas também da comunidade
microbiológica desses solos. Uma vez que a atividade dos microrganismos
decompositores depende do pH, este influencia na velocidade de
decomposição da matéria orgânica. Assim, em valores de pH próximo da
neutralidade, a maioria dos microrganismos do solo trabalha mais
eficientemente. Dessa maneira, as alterações do pH podem influenciar o
acúmulo de carbono orgânico no solo pelos microrganismos, ou de maneira
direta, afetando os processos microbianos, ou indiretamente, por meio da
disponibilidade dos nutrientes (Mello et al., 1985).
Alguns trabalhos avaliaram variáveis microbiológicas e identificaram
que estas foram mais sensíveis em detectar os efeitos de diferentes manejos
do solo do que as variáveis físicas e químicas, utilizando como referência
vegetações nativas (Chaer e Tótola, 2007; Silva et al., 2009).
Um dos atributos biológicos mais importantes é a biomassa
microbiana do solo, que é a parte viva da matéria orgânica do solo, pois atua
como agente da transformação bioquímica dos resíduos adicionados ao solo
e compostos orgânicos, e como reservatório de nutrientes (Moreira e
15
Siqueira, 2002). Segundo Jenkinson e Ladd (1981) a proporção presente de
células microbianas vivas contendo carbono geralmente corresponde de 1 a
5 % do carbono orgânico total do solo. Matsuoka et al. (2003), Perez et al.
(2004) e Cardoso et al. (2009) verificaram que o carbono da biomassa
microbiana, é sensível em indicar alterações no solo de acordo com os
diferentes sistemas de uso da terra.
A avaliação da respiração do solo é a técnica mais frequentemente
utilizada para quantificar a atividade microbiana, sendo positivamente
relacionada com o conteúdo de matéria orgânica e com a biomassa
microbiana (Alef e Nannipieri, 1995). Silva et al. (2007) definiram a
respiração basal do solo como a soma de todas as funções metabólicas nas
quais o CO2 é produzido, sendo as bactérias e os fungos os principais
responsáveis pela maior liberação de CO2 via degradação da matéria
orgânica, possuindo ainda, uma estreita relação com as condições abióticas
do solo, entre elas a umidade, temperatura e aeração.
Diferentes
tipos
de
manejo
podem
significar
diferentes
disponibilidades de substrato que em última instância vão determinar,
favorecendo
ou inibindo,
o
estabelecimento
dos diferentes grupos
microbianos (Cardoso et al., 1992). Em alguns casos, alterações na
população e na atividade microbiana podem preceder mudanças nas
propriedades químicas e físicas, refletindo um claro sinal na melhoria ou na
degradação do solo (Araújo e Monteiro, 2007).
Em relação às propriedades físicas do solo, estas são importantes
componentes na avaliação de sua capacidade produtiva, uma vez que
influenciam a aeração, a capacidade de armazenamento e disponibilidade
de água para as plantas (Bognola et al., 2010).
Souza e Alves (2003) mencionaram que o preparo do solo, uma das
principais operações de seu manejo, objetiva, entre outros, criar condições
favoráveis ao crescimento e desenvolvimento das culturas, aumentando a
porosidade total na camada preparada. A porosidade reflete o efeito do
manejo do solo, podendo sofrer alteração na referida relação macro e
microporosidade, tendo em vista a frequente redução dos poros de maior
16
diâmetro verificada com o uso do solo, que ocorre devido à quebra de
agregados e consequente entupimento de poros (Aguiar, 2008).
Segundo Kiehl (1979), o solo ideal é aquele que tem a porosidade
total de 50 %, sendo um terço, cerca de 17 %, de macroporos ocupados pelo
ar do solo, e dois terços, cerca de 33 %, de microporos responsáveis pela
retenção de água. Contudo,
o
manejo
incorreto
de máquinas e
equipamentos agrícolas leva à formação de camadas subsuperficiais
compactadas (Lourente et al., 2011), que afetam diretamente o volume de
poros.
As camadas de impedimento ao crescimento radicular podem ser
avaliadas por medidas indiretas: densidade do solo e porosidade, e medida
direta: resistência mecânica do solo à penetração, executada diretamente no
campo (Tavares Filho et al., 1999). A resistência mecânica do solo à
penetração é influenciada por vários fatores, sendo a densidade e a umidade
os principais (Klein et al., 1998).
Com relação à densidade do solo, quando ocorre a degradação de
sua estrutura, o efeito imediato é no seu aumento, acarretando a redução da
macroporosidade (Alves e Cabeda, 1999). Observa-se ainda, em solos
degradados, que há relação inversa entre densidade do solo e porosidade
total (Alves, 1992; Anjos et al., 1994; Veiga et al., 1994).
A
estabilidade
dos
agregados
é
influenciada
por
diversas
características do solo, como textura (Feller et al., 1996), teor de óxidos de
ferro e alumínio, teor de matéria orgânica (Feller et al., 1996; Bertol et al.,
2006) e atividade microbiana (Tisdall e Oades, 1979) e também pelo manejo
do solo (Neves et al., 2006). O diâmetro médio ponderado (DMP) dos
agregados é um dos índices que indica a estabilidade da estrutura frente à
ação de desagregação da água, podendo indicar o grau de susceptibilidade
do solo à erosão hídrica (Yoder, 1936; Bertol et al., 2004; Volk e Cogo,
2008).
Segundo Castro Filho et al. (1998) o diâmetro médio ponderado é
tanto maior quanto maior for a percentagem de agregados grandes retidos
nas peneiras com malhas maiores (2,0 e 1,0 mm); o diâmetro médio
17
geométrico (DMG) representa uma estimativa do tamanho da classe de
agregados de maior ocorrência; e o índice de estabilidade de agregados
(IEA) representa uma medida da agregação total do solo e não considera a
distribuição por classes de agregados, quanto maior a quantidade de
agregados < 0,25 mm, menor será o IEA. Esses autores citam ainda que
existem outros métodos para verificar a qualidade dos agregados do solo,
porém, os três índices mencionados servem para avaliar alterações físicas,
químicas e biológicas do solo.
Carneiro et al. (2009) verificaram em Latossolo que os manejos
(pastagem, milheto em preparo convencional, nabo forrageiro em plantio
direto e sorgo em plantio direto) promoveram alterações na densidade do
solo, macroporos e resistência do solo à penetração, sendo os atributos
biológicos alterados principalmente em sistemas com maior revolvimento do
solo. Observaram ainda, que houve pequena variação nos atributos
químicos no solo, com o Cerrado nativo apresentando maior acidez potencial
e alumínio trocável e menor teor de Ca2+, Mg2+ e P.
Cavalcante et al. (2011) observando a variabilidade espacial de
atributos físicos de solo Latossolo Vermelho do Cerrado de Mato Grosso do
Sul, verificaram que as formas de uso e de manejo empregadas induziram,
em ordem crescente, plantio direto, preparo convencional e pastagem à
degradação dos atributos físicos do solo em relação ao Cerrado nativo.
Alvarenga et al. (1999) ao avaliarem o teor de carbono do solo, a
estabilidade de agregados, a biomassa microbiana e micorrizas arbusculares
em amostras de Latossolo Vermelho-Escuro sob Cerrado, submetido a
diferentes usos, observaram que os ecossistemas que requerem manejo
mais intensivo são os mais alterados no que diz respeito aos parâmetros
avaliados, ou seja, os diferentes usos alteraram o ecossistema natural de
Cerrado, principalmente na camada superficial do solo.
Tomazi (2004) estudando a conversão da floresta em sistema
agrossilvopastoril, pastagem e sistema agroflorestal em Latossolos de
Juruena-MT observou que as maiores variações nos atributos avaliados
foram observadas nas camadas mais superficiais, diminuindo com o
18
aumento da profundidade. Nas três áreas cultivadas, houve compactação do
solo com consequente redução dos macroporos, porosidade total e taxa de
infiltração. Dentre os atributos químicos, houve aumento no pH, K+, SB, CTC
e V, e redução do P.
Falleiro et al. (2003) avaliaram os efeitos dos sistemas de preparo
sobre um Argissolo Vermelho-Amarelo e verificaram que os sistemas de
preparo influíram nas propriedades químicas e físicas do solo, com a maior
parte das diferenças ocorrendo entre a semeadura direta e os demais
sistemas. A densidade do solo foi superior na semeadura direta, em relação
à dos demais tratamentos. Houve incremento nos valores de MO, pH, CTC
efetiva, Ca2+, Mg2+, K+ e P, na camada superficial da semeadura direta, em
relação às demais profundidades.
Alvarenga e Davide (1999) observaram que, em um Latossolo
Vermelho-Escuro distrófico textura muito argilosa sob Cerrado nativo,
floresta de eucalipto jovem e adulto, pasto nativo, pasto implantado e cultivo
anual intensivo, no tocante aos indicadores de impactos no solo, alguns
atributos foram bastante sensíveis às alterações provocadas pelos sistemas
de manejo adotados, entre os quais a densidade do solo, a relação entre
porosidade total e microporosidade, a estabilidade de agregados em água,
os teores de C do solo, a soma e a saturação por bases no solo, saturação
por Al, teores de micronutrientes (B, Mn e Zn), o C microbiano e a relação C
microbiano/C orgânico do solo, e a diversidade biológica medida pela
presença de fungos micorrízicos.
Diante disso, a variação dos atributos químicos, físicos e biológicos,
determinada pelo manejo e uso do solo, e sua avaliação são importantes
para o melhor manejo visando à sustentabilidade do sistema (Carneiro et al.,
2009).
19
2.2 Utilização da análise multivariada como ferramenta para avaliar os
atributos do solo
No solo, existem diversas inter-relações entre os atributos físicos,
químicos e biológicos que controlam os processos e os aspectos
relacionados à sua variação no tempo e no espaço (Carneiro et al., 2009).
As comparações, na maioria das vezes, são feitas entre parâmetros
físicos, químicos, ou biológicos individualmente, o que dificulta a
visualização do conjunto, já que, em termos de ecossistema, pela própria
definição, as alterações provocam reações em cadeia, alterando uma série
de componentes do ambiente (Alvarenga e Davide, 1999).
A análise estatística multivariada surgiu como importante ferramenta
na obtenção de quantidade maior de informação que dificilmente seria
gerada com o uso de métodos univariados (Beebe et al., 1998). Na
estatística multivariada, o fenômeno depende de muitas variáveis, com isso
não basta conhecer as variáveis isoladas, mas conhecê-las na sua
totalidade, pois uma depende da outra e as informações são fornecidas pelo
conjunto e não individualmente (Grobe, 2005).
Entre os métodos multivariados, a análise de componentes principais
busca explicar a estrutura de variância-covariância de um conjunto de
variáveis através de combinações lineares dessas variáveis (Johnson e
Wichern, 2007). Possui como principais objetivos: reduzir o número de
variáveis e analisar quais variáveis ou quais conjuntos de variáveis explicam
a maior parte da variabilidade total, revelando o relacionamento existente
entre eles (Bouroche e Saporta, 1982).
Verifica-se que, quando as variáveis ambientais (atributos físicos,
químicos e biológicos) do solo são analisadas em conjunto e correlacionadas
com diferentes ecossistemas, a visualização e a ordem de influência dessas
variáveis são bem mais claras (Melloni et al., 2008). Os autores
anteriormente citados, avaliando a qualidade de solos em áreas de floresta
de eucalipto, araucária, mata e pastagem, por meio de componentes
principais e análise de agrupamento, observaram que os atributos químicos,
20
físicos e microbianos promoveram uma análise mais abrangente da
qualidade dos ecossistemas, indicando os atributos que influenciaram nessa
avaliação.
Gomes et al. (2004), com o objetivo de caracterizar e comparar
Latossolos e Neossolos Quartzarênicos das superfícies Sul-Americana e
Velhas, que representam as terras associadas à produção de grãos da
região dos Cerrados, verificaram que a análise de componentes principais
auxiliou no entendimento das diferenças e similaridades dos ambientes
pedológicos separados no campo.
No Estado de Mato Grosso, Valadão (2010) utilizou a análise
multivariada para verificar a situação atual dos teores dos micronutrientes
em regiões agrícolas do Estado e selecionar, por meio da técnica de
componentes principais, as variáveis que mais influenciam na fertilidade dos
solos analisados, dentre outros objetivos. No estudo foi observado que MO,
V%, SB, CTC e pH foram as variáveis que mais se destacaram no complexo
de relações do solo.
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Definição e caracterização das áreas estudadas
O presente trabalho foi realizado numa propriedade, sob coordenadas
de 15º28’53,64”S e 54º54’31,92’’W, próxima ao município de Campo Verde,
MT. A região caracteriza-se por período chuvoso de setembro a maio, com
precipitação anual média de 1636,8 mm e temperatura anual média de 22°C,
de acordo com Instituto Nacional de Meteorologia. O solo das áreas foi
classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, segundo o sistema de
classificação da Embrapa (2006).
Foram selecionadas cinco áreas com diferentes usos e manejos, os
quais são representativos daqueles realizados no Estado de Mato Grosso,
consistindo basicamente em sistemas com culturas anuais, os quais
diferenciam apenas no ano em que são cultivadas, na pastagem cultivada e
no sistema nativo (Figura 1). O histórico de cada sistema está sintetizado
nas Tabelas 1 e 2.
22
Culturas anuais - 1 (S1)
Culturas anuais - 3 (S3)
Culturas anuais – 2 (S2)
Pastagem cultivada (S4)
Cerrado nativo (S5)
Figura 1. Imagens dos sistemas estudados (Culturas anuais 1, 2 e 3; Pastagem cultivada e Cerrado nativo), no município de Campo Verde, MT.
23
Tabela 1. Histórico dos sistemas avaliados.
Culturas anuais – 1 (S1):
2000/01
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2001/02
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2002/03
Soja
Milho safrinha, preparo: uma gradagem (32”) + subsolagem
2003/04
Algodão
Semeadura sob palhada de Milho
2004/05
Soja
Milheto, niveladora
2005/06
Soja
Milheto, niveladora
2006/07
Soja
Milheto, niveladora
2007/08
Soja
Milho safrinha + subsolagem
2008/09
Soja
Milho, niveladora
2009/10
Soja
Milho, niveladora
-1
Adubação (kg ha )
Milho
Algodão
Soja
N-
90
140 (Parcelado em 3 vezes)
-
P-
80
70 (Pré-plantio a lanço)
80
K-
60
140 (Pré-plantio a lanço)
60
Gesso –
300
400
300
Calagem:
-1
Safra 1998/99
2000 kg ha de calcário dolomítico
Culturas anuais – 2 (S2):
2000/01
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2001/02
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2002/03
Soja
Milho safrinha
2003/04
Algodão
Semeadura sob palhada de Milho
2004/05
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2005/06
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2006/07
Algodão
Preparo: Prata 10001 + uma subsolagem, e depois semeio de
Milheto
2007/08
Algodão
Preparo: Prata 1000, e depois semeio de Milheto
2008/09
Soja
Milho safrinha com destruição de soqueira com (Prata 1000)
2009/10
Algodão
Semeadura sob palhada de Milho
-1
Adubação (kg ha )
Milho
Algodão
Soja
N-
90
140 (Parcelado em 3 vezes)
-
P-
80
70 (Pré-plantio a lanço)
80
K-
60
140 (Pré-plantio a lanço)
60
Gesso –
300
-
300
Calagem:
Safra 1998/99
2000 kg de calcário dolomítico
Safra 2008/09
500 kg de calcário dolomítico
1
Prata 1000: implemento para destruição de soqueira do algodão.
24
Tabela 2. Histórico dos sistemas avaliados.
Culturas anuais – 3 (S3):
2000/01
2001/02
2002/03
Algodão
Algodão
Algodão
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
Preparo com duas gradagens (32’’) e depois semeio de Milheto
2003/04
Algodão
Preparo com uma gradagem (32”) + uma subsolagem, seguido
de semeadura de Soja convencional
2004/05
Soja
Milho safrinha
2005/06
2006/07
2007/08
2008/09
2009/10
Algodão
Soja
Algodão
Soja
Algodão
Semeio sob palhada de Milho
Milho safrinha com destruição de soqueira (Prata 1000)
Semeio sob palhada de Milho
Milho safrinha com destruição de soqueira (Prata 1000)
Semeio sob palhada de Milho
Adubação (kg ha-1)
Milho
Algodão
Soja
90
80
60
300
140 (Parcelado em 3 vezes)
70 (Pré-plantio a lanço)
140 (Pré-plantio a lanço)
-
80
60
300
NPKGesso –
Calagem
Safra 2000/01
2000 kg de calcário dolomítico
Pastagem cultivada (S4):
Implantada desde a retirada da vegetação nativa (1981) e composta principalmente por Braquiária,
e outras espécies de menor expressão;
Adubação iniciou em 1997;
A cada três anos se aplicam 1,5 Mg ha-1 de calcário dolomítico e 100 kg ha-1 de Super Fosfato
Simples; todas as aplicações são a lanço e sem incorporação;
-1
Gesso aplicado em 2008, sendo 500 kg ha ;
A partir de 2003 foi aplicado 100 kg ha-1 de KCl e, entre março e abril, 10 Mg ano-1 de
resíduo de algodão (casquinha);
Capina manual realizada duas vezes por ano para controle de plantas invasoras.
Cerrado nativo (S5):
Área sem interferência antrópica e localizada próxima à propriedade. Essa área preservada foi
caracterizada para se avaliar as alterações dos atributos nos sistemas com diferentes usos e
manejos.
25
A amostragem foi realizada em abril de 2010, mês que compreende o
final da época das chuvas. Em todas as áreas, foram abertas três
minitrincheiras, distanciadas 50 metros cada uma, com 40 x 60 cm de
largura por 30 cm de profundidade nas entrelinhas de plantio das áreas
cultivadas e aleatoriamente na pastagem e no Cerrado nativo, onde foram
coletadas amostras deformadas, semi-indeformadas e indeformadas. Para
as
amostras
indeformadas
foi
utilizado
anel
volumétrico
de,
aproximadamente, 100 cm³ (tipo Kopeck), retirando-se duas unidades por
camada; as amostras semi-indeformadas foram retiradas em forma de
torrões, uma unidade por camada.
A profundidade do estudo foi até 20 cm, estratificadas de 0-5; 5-10 e
10-20 cm, em cada minitrincheira. Nessas camadas também foram
coletadas as amostras para as análises microbiológicas, sendo utilizados
sacos plásticos vedados e mantidos em caixa térmica até o laboratório. No
total obtiveram-se nove amostras deformadas e semi-indeformadas, e 18
amostras indeformadas por área.
3.2 Avaliação dos atributos químicos dos solos
Todas as amostras deformadas foram submetidas à caracterização
química conforme Silva (2009), e para isso foram secas, destorroadas,
homogeneizadas e peneiradas em malha de 2 mm, obtendo-se a terra fina
seca ao ar (TFSA). Foram determinados o pH em CaCl2 0,01 mol L-1 (relação
1:2,5); P e K+, extraídos por Mehlich 1 e analisados por colorimetria e
fotometria de chama, respectivamente; Ca 2+, Mg2+ e Al3+ trocáveis, extraídos
por KCl 1 mol L-1, sendo o Al3+ determinado por titulação com NaOH
0,025 mol L-1 e Ca2+ e Mg2+ por espectrofotometria de absorção atômica;
acidez potencial (H+Al) do solo, extraída por meio da solução de acetato de
cálcio 0,5 mol L-1 a pH 7,0, com posterior titulação com NaOH 0,025 mol L-1.
Com os resultados das análises foram calculados a soma de bases
(SB), a capacidade total de troca de cátions (T), a saturação por bases (V) e
a saturação por alumínio (m).
26
A matéria orgânica (MO) foi determinada pelo método colorimétrico,
sendo oxidada a frio, agitando-se o solo em uma solução contendo
dicromato de sódio e ácido sulfúrico. Na sequência, realizou-se a leitura da
cor do íon Cr (III) reduzido pelo carbono orgânico, segundo metodologia do
Instituto Agronômico de Campinas (IAC). O carbono total foi determinado por
oxidação a 900ºC em aparelho Total Organic Carbon Analyser, TOC-V
(Segnini et al., 2008).
3.3 Avaliação dos atributos físicos dos solos
Determinou-se a textura do solo pelo método do densímetro e em
seguida a identificação da sua classe textural pelo diagrama triangular
simplificado da Embrapa, para essa determinação utilizou-se as amostras
deformadas.
A estabilidade de agregados, realizada nas amostras semiindeformadas, foi obtida via úmida (Embrapa, 1997), com agregados
maiores que 4,0 mm de diâmetro e agitação em um tamisador constituído
por um conjunto de peneiras com malhas de 2,0 - 1,0; 1,0 - 0,5;
0,5 - 0,25 mm de diâmetro. Após, foi calculado o diâmetro médio geométrico
(DMG) e o ponderado (DMP), assim como o índice de estabilidade de
agregados (IEA) de acordo com Castro Filho et al. (1998).
Nas amostras indeformadas determinou-se a densidade do solo pelo
método do anel volumétrico e macro (MA), e microporosidade (MI) pelo
método da mesa de tensão, sendo utilizado nível de sucção correspondente
a 60 cm de altura de coluna d’água, essa tensão retira a água dos
macroporos (ø ≥ 0,05 mm). Após esse período, as amostras foram
submetidas à pesagem e levadas à estufa a 105° C por 24 h. Em seguida
realizou-se nova pesagem e com os valores obtidos foram calculados o
volume de macro e microporos contidos nas amostras. A porosidade total
(PT) foi calculada somando-se os valores desses resultados (Embrapa,
1997).
27
A resistência mecânica do solo à penetração (RMP) foi determinada
por um penetrógrafo eletrônico automático, desenvolvido por Bianchini et al.
(2002), com cone de 129,28 mm2 de área de base e velocidade de
penetração de 30 mm s-1. Para essa avaliação, foram realizadas três leituras
ao redor de cada minitrincheira, na profundidade de 20 cm e intervalo de
leitura a cada 0,25 mm. Considerou-se a média das três repetições o valor
de referência para cada trincheira em cada uma das três camadas de
referência no estudo. No momento da avaliação da RMP foram obtidas
amostras de solo para determinação da percentagem de umidade atual do
solo (U), a qual foi determinada pelo método gravimétrico após submeter às
mesmas à secagem em estufa a 105° C até peso constante.
3.4 Avaliação dos atributos biológicos dos solos
Adotou-se o método do Clorofórmio – Fumigação – Incubação (CFI),
proposto por Jenkinson e Polwson (1976), no qual a biomassa microbiana é
estimada com base na diferença do fluxo de CO 2 de amostras de solo
fumigadas com clorofórmio (F) e não fumigadas (NF).
Anterior às análises, as amostras de solo que permaneceram em
refrigeração (4°C) após coletadas, foram aclimatadas em temperatura
ambiente, peneiradas em malha de 2 mm e padronizadas em umidade a
60% da capacidade de campo.
A padronização da capacidade de campo das amostras foi calculada
utilizando-se o seguinte procedimento: em funis de plástico, contendo papel
filtro, colocou-se 30 g de solo, vertendo em seguida 50 mL de água.
Aguardou-se até que cessasse de pingar, sendo realizado, às vezes,
“batidinhas” nos funis para a água descer. Em seguida, pesou-se 5 g desse
solo levando-o à estufa (105° C) por 72 horas, obtendo-se ao final do
processo a umidade ideal (100 % da capacidade de campo). Juntamente
com a umidade inicial, obtida por pesagem de 5 g de solo quando o solo veio
de campo e seca conforme anteriormente citado, procedeu-se o seguinte
cálculo: umidade ideal - umidade inicial = mL de água para 100 g de solo. A
28
partir desse resultado houve a correção para 60 % da capacidade de campo,
deixando as amostras em repouso (Villani et al., 2009) até serem analisadas.
Metade das amostras foi fumigada por 24 horas em um dessecador,
acoplado a uma bomba de vácuo, que continha um bécker de vidro com
25 mL de clorofórmio isento de álcool. Durante esse período, as amostras
NF foram mantidas em temperatura ambiente. Após a fumigação, o
clorofórmio foi retirado do dessecador e possíveis resíduos nas amostras
fumigadas foram eliminados por meio de quatro atividades da bomba de
vácuo. Posteriormente, as amostras F foram inoculadas com dois gramas de
solo (Ferreira et al., 1999).
As amostras F e NF foram transferidas para recipientes herméticos
(600 mL de capacidade), contendo um frasco com 20 mL de NaOH 1 mol L-1,
e incubadas no escuro, por dez dias, em temperatura de 25° C.
A quantidade de CO2 liberada do solo foi determinada após titulação
com HCl 0,5 mol L-1, usando fenolftaleína 1 % como indicador. Antes da
titulação, foram adicionados 3 mL de BaCl 2 10 %. O carbono na biomassa foi
determinado pela diferença entre o CO 2 evoluído das amostras F e NF, no
período de 10 dias após a fumigação, utilizando-se um fator de correção (Kc)
de 0,41 (Anderson e Domsch, 1978). Utilizou-se ainda, os valores das
amostras não fumigadas para determinação da respiração basal do solo.
As determinações foram realizadas com base em três repetições
analíticas (três fumigadas e três não fumigadas) por amostra de solo,
coletada no campo. Cada amostra continha 50 g de solo. Para o cálculo do
carbono da biomassa foi considerada a equação utilizada por Ferreira et al.
(1999) e para respiração basal do solo a equação proposta em Silva et al.
(2007).
3.5 Análise estatística dos resultados
O delineamento utilizado dentro dos sistemas foi o inteiramente
casualizado, contendo três repetições em cada sistema. Os tratamentos
consistiram de uma referência (Cerrado nativo), três sistemas com cultivos
anuais e uma pastagem cultivada. Foi realizada análise de variância e a
29
comparação das médias pelo teste Scott-Knott, considerando nível de
significância menor que 0,05, com propósito de verificar diferenças entre as
camadas e dentro das profundidades de cada sistema.
Para a técnica multivariada, inicialmente, foi realizada análise de
componentes principais para verificar a relação entre as variáveis, sendo o
ponto de partida a matriz de correlação entre as características analisadas
(Johnson e Wichern, 2007). Neste caso, considerou-se apenas a média de
cada sistema na profundidade de 0-20 cm. Os coeficientes dos autovetores
foram utilizados para avaliar a importância de cada variável em cada
componente principal escolhido, bem como a relação entre as variáveis,
sendo que esses valores funcionaram como coeficientes de correlação
(Gomes et al., 2004), onde coeficientes de autovetores de mesmo sinal
indicam correlação positiva e sinal diferente indica correlação negativa
(Morrison, 2003).
Na seleção dos componentes principais, adotou-se o critério mínimo
proposto por Johnson e Wichern (2007), onde a soma da variância dos
componentes principais deve ser próxima a 80 % do total, podendo
“substituir” as variáveis originais sem perda de informação.
Após a seleção dos componentes principais e análises das variáveis
em cada componente, foi realizada análise de correlação entre os
componentes principais e as variáveis, de acordo com Johnson e Wichern
(2007),
sendo
posteriormente
coeficientes de correlação.
realizada
soma
dos
quadrados
dos
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Atributos químicos
Não se verificou variações significativas de pH em CaCl 2 nos sistemas
S1, S2, S3 (culturas anuais) tanto entre eles como também em profundidade
(Tabela 3). Na área de pastagem (S4) encontrou-se o maior (5,97) valor
dentre os sistemas e na profundidade de 0-5 cm. Já na área de Cerrado (S5)
foi encontrado o menor valor (3,73) entre os sistemas, sendo esse valor o
menor na profundidade de 0-5 cm.
Os valores de pH em CaCl 2 variaram de baixo (3,73 no Cerrado),
médio (4,8 no S1), adequado (5,12 em S2, 5,00 em S3) e muito alto (5,97
em S4) na camada de 0-5 cm, segundo Souza e Lobato (2004). Vale
ressaltar, que mesmo o valor de pH em CaCl 2 da pastagem sendo maior,
considerando a profundidade de 0-20 cm, ele está dentro da mesma faixa de
classificação que S2 e S3. Assim, era de se esperar que entre os sistemas
com culturas anuais S1, S2 e S3 e a pastagem não houvesse discrepâncias
de valores, uma vez que nestas áreas houve correção do solo com calagem.
31
TABELA 3. Atributos químicos do solo de diversos sistemas e profundidades
de amostragem, no município de Campo Verde - MT.
4
Atributos químicos
Prof
3
cm
1
Sistemas
S2
S3
S4
S5
0-5
2
4,80 Ab
5,12 Ab
5,00 Ab
5,97 Aa
3,73 Bc
pH
5-10
4,57 Aa
4,95 Aa
4,90 Aa
5,10 Ba
3,93 Ab
CaCl2
10-20
0-20
4,63 Aa
4,66
5,07 Aa
5,05
5,10 Aa
5,00
4,67 Ba
5,25
3,97 Ab
3,87
Al
-3
cmolc dm
0-5
5-10
10-20
0-20
0,08 Ab
0,17 Ab
0,17 Ab
0,14
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00
0,00 Ab
0,00 Ab
0,15 Ab
0,05
1,00 Aa
0,71 Ba
0,54 Ba
0,75
H+Al
cmolc dm-3
0-5
5-10
10-20
0-20
3,79 Ab
4,13 Ab
3,58 Aa
3,83
3,54 Ab
3,81 Ab
3,04 Aa
3,46
3,75 Ab
3,66 Ab
3,04 Aa
3,48
2,71 Ab
4,25 Ab
4,08 Aa
3,68
7,58 Aa
5,63 Ba
4,54 Ca
5,92
0-5
5-10
10-20
0-20
2,74 Ab
2,11 Aa
1,61 Aa
2,15
2,35 Ab
1,90 Aa
1,56 Aa
1,94
2,61 Ab
2,00 Aa
1,73 Aa
2,11
4,20 Aa
2,25 Ba
0,98 Ca
2,47
0,12 Ac
0,10 Ab
0,11 Aa
0,11
0-5
0,54 Ab
0,96 Ab
0,75 Ab
2,03 Aa
0,09 Ac
5-10
10-20
0,51 Ab
0,47 Aa
0,67 Ab
0,52 Aa
0,54 Ab
0,55 Aa
1,02 Ba
0,44 Ca
0,07 Bc
0,06 Ba
0-20
0,51
0,72
0,61
1,16
0,73
0-5
24,33 Ab
66,83 Ab
83,67 Ab
362,67 Aa
37,33 Ab
5-10
10-20
21,67 Ab
13,00 Aa
48,83 Ab
67,33 Aa
79,67 Ab
69,00 Aa
217,00 Aa
127,67 Aa
25,00 Bb
17,00 Ca
0-20
19,67
61,00
77,45
235,78
26,44
0-5
3,33 Ab
3,50 Ab
3,57 Ab
7,20 Aa
0,33 Ac
5-10
10-20
2,67 Aa
2,10 Aa
2,70 Aa
2,23 Aa
2,77 Aa
2,43 Aa
3,87 Ba
1,73 Ca
0,20 Bb
0,20 Ba
3+
2+
Ca
cmolc dm-3
2+
Mg
cmolc dm-3
+
K
mg dm-3
SB
cmolc dm-3
T
cmolc dm-3
V
%
P
mg dm-3
S1
0-20
2,70
2,81
7,15
4,27
0,24
0-5
7,13 Ab
7,03 Ab
7,33 Ab
9,87 Aa
7,93 Ab
5-10
10-20
6,80 Aa
5,70 Aa
6,50 Ab
5,30 Aa
6,40 Ab
5,53 Aa
8,10 Aa
5,83 Ba
5,87 Bb
4,73 Ca
0-20
6,54
6,28
6,42
7,93
6,18
0-5
46,33 Ab
48,87 Ab
48,53 Ab
72,37 Aa
3,90 Ac
5-10
10-20
38,23 Aa
36,80 Aa
41,57 Aa
41,80 Aa
42,43 Aa
42,20 Aa
47,77 Ba
31,47 Ba
3,97 Ab
4,57 Ab
0-20
40,45
44,08
44,39
50,54
4,15
0-5
5-10
10-20
0-20
40,00 Ab
33,93 Aa
8,83 Aa
27,59
8,23 Ac
5,37 Bb
2,43 Ca
5,34
34,37 Ab
18,73 Ab
11,37 Aa
21,49
100,03 Aa
38,63 Ba
7,57 Ba
48,74
2,37 Ac
1,63 Ab
1,23 Aa
1,74
32
m
%
MO
-3
g dm
0-5
5-10
3,60 Ab
8,47 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
0,00 Ab
76,50 Aa
74,83 Aa
10-20
0-20
9,67 Ab
7,25
0,00 Ab
0,00
0,00 Ab
0,00
8,97 Ab
2,99
71,30 Aa
74,21
0-5
5-10
10-20
0-20
26,00 Ab
21,00 Ab
18,33 Aa
21,78
25,50 Ab
22,50 Ab
17,33 Ba
21,78
24,67 Ab
22,00 Ab
16,33 Aa
21,00
45,33 Aa
30,33 Ba
19,33 Ca
31,66
26,67 Ab
20,67 Bb
17,33 Ba
21,56
1
2
Sistemas: Culturas anuais S1, S2, S3; Pastagem cultivada (S4); Cerrado nativo (S5); Letras iguais, maiúscula na
3
4
vertical e minúscula na horizontal, não diferem entre si pelo teste Scott-Knott (P<0,05); Profundidade; SB: Soma
de base; T: Capacidade de troca catiônica total; V: Saturação por bases; m: Saturação por alumínio; MO: Matéria
orgânica.
Os teores de alumínio e m % (Tabela 3) foram maiores no sistema S5
que nos demais e, também, na profundidade de 0-5 cm. Os teores foram
considerados muito baixos, ≤ 0,20 cmol c dm-3, para os sistemas S1, S2, S3 e
S4, e médio, 0,51-1,00 cmolc dm-3, para S5, segundo Ribeiro et al. (1999).
Carneiro et al. (2009) ao avaliarem os atributos físicos, químicos e
biológicos de um Latossolo Vermelho distrófico sob Cerrado nativo, em
diferentes sistemas de manejo, encontraram valor médio para o alumínio
trocável de 0,81 cmol c dm-3 para camada 0-10 cm, a mesma tendência foi
verificada neste trabalho com valor de 0,85 cmol c dm-3 para a referida
camada.
Existe uma relação muito estreita entre pH, Al 3+ e m % e assim
observa-se que no Cerrado nativo os valores de pH foram aumentando em
profundidade e os de Al 3+ e m % diminuindo. Desta forma, em valores de pH
em CaCl2 em torno de 5,0 não se espera mais encontrar Al no solo, uma vez
que está todo precipitado e assim o valor de m % também será 0 %. Isto
pode ser observado nos sistemas S1, S2 e S3 (Tabela 3).
A porcentagem de saturação de Al3+ (m %) é o parâmetro que melhor
expressa o potencial fitotóxico do Al 3+, considerando a variação da CTC
entre os solos. Quando m for > 60 % há um grande aumento na atividade do
alumínio em solução; e para a grande maioria das espécies vegetais, o
crescimento das raízes é praticamente paralisado (Souza e Lobato, 2004).
No sistema Cerrado nativo, onde o solo é mais ácido, com maiores teores de
Al3+, observou-se valores de m maiores que 60 % em todas as
profundidades e coerentemente, menores valores de soma de bases (SB) e
33
consequentemente menores valores de porcentagem de saturação por
bases (V %).
Assim, os valores de SB e V % foram menores no Cerrado, os quais
foram diminuindo conforme a profundidade, com exceção do V % na
profundidade de 10-20 cm cujo valor foi de 4,57 %. Segundo Ribeiro et al
(1999), valores de soma de bases (SB) menores que 0,6 cmol c dm-3 e
valores de V menores que 20 % são considerados muito baixos. Nos
sistemas S1, S2 e S3 foram encontrados valores de V % considerados
adequados, os quais estão na faixa de 36 a 60 %, com exceção da
pastagem na profundidade de 0-5 cm, cujo valor foi de 72,37 %, considerado
muito alto (Souza e Lobato, 2004).
Na acidez potencial houve tendência semelhante ao ocorrido nos
valores do alumínio, sendo maior no sistema S5 em relação às camadas 0-5
e 5-10 cm (Tabela 3). A acidez potencial (H+Al) das áreas estudadas variou
de médio (S1, S2, S3 e S4) a alto (S5), segundo Ribeiro et al. (1999).
Os teores de MO dos sistemas S1, S4, S5 foram considerados
adequados e nos S2 e S3 baixos, segundo Souza e Lobato (2004). Percebese que a MO, diferenciou-se apenas nas camadas de 0-5 e 5-10 cm,
possuindo o sistema S4 os maiores teores (Tabela 3). A provável explicação
para esse aumento de matéria orgânica é a contribuição da espécie
utilizada, o não revolvimento do solo, os dejetos dos bovinos e a utilização
de resíduos de algodoeira aplicados ao solo. O valor da T (CTC total) foi
maior em S4, camada 0-5 cm, e S4 e S1, camada 5-10 cm. A T, em relação
à média das áreas, foi classificada média para S1, S2, S3 e S5, e bom para
S4, segundo Ribeiro et al. (1999).
Os teores de Ca2+ e Mg2+ (Tabela 3) foram maiores no sistema S4 em
comparação a Cerrado nativo (S5), cujo teor foi menor, principalmente nas
camadas 0-5 e 5-10 cm. Na camada de 5-10 cm, S1, S2 e S3 foram iguais à
pastagem (S4), tendência diferente do Mg2+ que se manteve maior em S4.
Visualizou-se, ainda, que os teores em S4 decresceram significativamente
nas profundidades deste sistema. Entretanto, os teores de Ca 2+ dos cultivos
anuais e da pastagem foram considerados adequados, e do Cerrado nativo
34
baixo, segundo Souza e Lobato (2004). Detectou-se também, que o Ca2+
esteve em maiores teores na camada de 0-5 cm em todos os sistemas. Os
valores de Mg2+ foram considerados adequados para os sistemas S1, S2, S3
e S4, e baixo para o S5, segundo Souza e Lobato (2004).
Os teores de Ca2+ no solo foram sempre maiores do que os de Mg 2+.
Isso era esperado pela série de retenção de cátions, que determina que o
Ca2+ é mais fortemente retido na matriz coloidal do solo do que o Mg2+
(Quaggio, 2000), e também pela maior quantidade de Ca na calagem.
O potássio foi maior no sistema S4 na camada de 0-10 cm em
comparação aos demais, incluindo S5 que obteve os menores valores e
redução deste em profundidade. O valor médio do K+ nas áreas variou entre
baixo (S1), adequado (S2, S3 e S5) e alto (S4), segundo Souza e Lobato
(2004). O valor encontrado no sistema S4, considerado alto, se deve
possivelmente à adubação anual realizada na área, como também à espécie
forrageira presente, a qual permanece no sistema por mais tempo e participa
mais ativamente da ciclagem de nutrientes, quando comparado aos sistemas
de cultivos anuais que, provavelmente, exportam mais nutrientes e pouco
contribuem com os resíduos deixados.
O teor de fósforo foi maior nas duas primeiras camadas (0-10 cm) em
todos os sistemas, corroborando o comportamento pouco móvel deste nas
camadas, sendo os maiores teores na camada 0-5 cm. O P foi classificado
como muito baixo para S5, médio para S2 e alto para S1, S3 e S4 (Souza e
Lobato, 2004). Ao analisar o P com pH (Tabela 3), depreende-se que na
camada 0-5 cm os sistemas que apresentam alto teor de P possuem pH na
faixa em que o elemento está mais disponível, o que ocorre de forma geral
na camada 0-20 cm desses sistemas. Considerando o Cerrado, que ao
contrário dos outros sistemas não recebeu adução fosfatada e nem correção
com calagem, era esperado o baixo teor de fósforo.
Segundo Malavolta (1976), o fósforo do solo é especialmente afetado
pela variação do pH. Este elemento tem a sua maior solubilidade confinada
a um pH em torno de 5,5- 6,0. À medida que o pH vai atingindo valores
menores que 5,0, o fósforo vai se insolubilizando na forma de fosfatos de
35
ferro e de alumínio, no processo conhecido como “adsorção específica”. Em
pH muito elevado (igual ou maior que 7,0), há formação de fosfatos cálcicos
[CaHPO4 e Ca3 (PO4)2], insolúveis.
Ressalta-se, ainda que, embora as quantidades de P e K+ aplicadas
tenham sido semelhantes nos sistemas de cultivos anuais, os teores
encontrados nos mesmos foram diferentes. Isto provavelmente está
relacionado com os teores de argila e as espécies cultivadas, que possuem
formas de extração diferentes. Na pastagem (S4), além do pH e da
adubação realizada, outro fator que possivelmente colabora para os altos
teores na camada 0-5 cm é a maior permanecia da espécie vegetal no
sistema.
As diferenças encontradas para os atributos em geral, estão
relacionadas ao fato dos solos da região dos Cerrado não oferecerem
condições de fertilidade para a manutenção de boas produções das culturas
e da pastagem, sendo importante a adoção de práticas corretivas e
adubações para o bom desenvolvimento das plantas cultivadas bem como
retorno financeiro ao produtor.
Carneiro et al. (2009) obtiveram resultados semelhantes aos
anteriormente discutidos, em Latossolo e Neossolo, sendo que nas áreas
sob vegetação de Cerrado observaram maiores teores de H + Al e Al3+ e
menor concentração de Ca2+, Mg2+ e P em relação às áreas manejadas. Os
autores relatam que isto ocorreu porque não houve correção e adubação
nas áreas e se tratavam de solos originalmente distróficos. Alvarenga e
Davide (1999) também verificaram que houve substanciais aumentos nos
teores de nutrientes, bem como diminuição da acidez e do teor de Al trocável
no sistema culturas anuais, quando comparado com Cerrado nativo.
De maneira geral, na profundidade 10-20 cm ocorreu pouca diferença
em relação aos teores dos atributos químicos, sendo mais significativos nas
camadas 0-5 e 5-10 cm. Possivelmente, esse fato está relacionado à
profundidade de preparo e dinâmica dos nutrientes no solo.
36
4.2 Atributos físicos do solo
Identificou-se que os sistemas S1 e S5 pertencem a solos de textura
média, e os sistemas S2, S3 e S4 a solos de textura argilosa. Os resultados
dos atributos físicos nos sistemas estudados encontram-se na Tabela 4.
Os valores de densidade do solo foram maiores nos sistemas S1e S4
e menores nos sistemas S2 e S3, considerando os valores absolutos da
camada de 0-20 cm. Ressalta-se que, por se tratar de solos de textura
média e argilosa, a comparação entre densidades fica comprometida, pois,
devido à forma, ao tamanho e ao arranjamento diferenciado das partículas
de areia e argila, os valores médios de densidade de solos arenosos são
maiores do que os de solos argilosos (Camargo e Alleoni, 2006). Entretanto,
verifica-se que entre S1 e S5, houve diferença entre todas as camadas,
onde S1 (1,52 Mg m-3) possui densidade próxima da considerada crítica
(1,55 Mg m-3) para solos franco-argilosos a argilosos (Camargo e Alleoni,
2006).
Em relação ao exposto acima, infere-se que o sistema de manejo
utilizado pode ter interferido negativamente na densidade do solo no sistema
S1. Segundo Figueiredo et al. (2009), tal fato demonstra que os cultivos
intensivos tendem a promover um desarranjo maior das partículas do solo, o
que
favorece
o
aumento
da
compactação.
Além
disso,
afeta
o
desenvolvimento das raízes e da planta em geral, quando na capacidade de
campo (Camargo e Alleoni, 2006), resultando também em prejuízos na
produção agrícola (Souza, 2011).
Foi possível detectar que S2 foi o único sistema a apresentar
diferença de densidade entre suas camadas, como demonstrado na Tabela
4. Isto indica uma consequência direta do preparo, que possibilita o aumento
do volume de poros e da permeabilidade na camada preparada, facilitando o
armazenamento de ar e crescimento das raízes (Bertol et al., 2000),
entretanto, a camada superficial pode sofrer compactação, causada pelo
tráfego de máquinas em operações de preparo do solo, semeadura, tratos
culturais e colheita (Flowers e Lal, 1998).
37
TABELA 4. Atributos físicos do solo de diversos sistemas e profundidades
de amostragem, no município de Campo Verde – MT.
4
Atributos Físicos
Prof
cm
3
1
S2
Sistemas
S3
S4
S5
Argila
-1
g kg
0-5 292,00 Ac
5-10 252,00 Ac
10-20 252,00 Ac
0-20
265,33
539,00 Aa
559,00 Aa
594,00 Aa
564,00
553,67 Aa
563,67 Aa
563,67 Aa
560,34
397,67 Ab
392,33 Ab
382,67 Ab
390,89
211,33 Ad
201,33 Ac
221,33 Ac
211,33
Silte
g kg-1
0-5
5-10
10-20
0-20
97,67 Aa
92,00 Aa
86,67 Aa
92,11
108,00 Aa
103,33 Aa
99,33 Aa
103,55
98,67 Aa
98,33 Aa
98,33 Aa
98,44
100,33 Aa
90,33 Aa
94,67 Aa
95,11
86,33 Ba
96,33 Aa
97,00 Aa
93,22
0-5
5-10
10-20
640,33 Aa
656,00 Aa
661,33 Aa
353,00 Ac
337,67 Ac
306,67 Ac
347,67 Ac
338,00 Ac
338,00 Ac
502,00 Ab
517,33 Ab
522,67 Ab
702,33 Aa
702,33 Aa
681,67 Aa
0-20
652,55
332,45
341,22
514,00
695,44
0-5
5-10
10-20
1,49 Aa
1,52 Aa
1,56 Aa
1,34 Ab
1,25 Bd
1,20 Bd
1,24 Ac
1,24 Ad
1,20 Ad
1,41 Aa
1,44 Ab
1,45 Ab
1,35 Ab
1,36 Ac
1,35 Ac
0-20
1,52
1,26
1,23
1,43
1,35
MA
m3 m-3
0-5
5-10
10-20
0-20
0,14 Ab
0,13 Ac
0,13 Ad
0,13
0,09 Cc
0,12 Bc
0,17 Ac
0,13
0,16 Bb
0,19 Ab
0,21 Ab
0,19
0,15 Ab
0,13 Ac
0,15 Ac
0,14
0,24 Aa
0,25 Aa
0,25 Aa
0,25
MI
m3 m-3
0-5
5-10
10-20
0-20
0,32 Ac
0,31 Ac
0,31 Ac
0,31
0,42 Aa
0,41 Aa
0,38 Ba
0,41
0,39 Aa
0,37 Ab
0,35 Ab
0,37
0,35 Ab
0,36 Ab
0,33 Ac
0,35
0,25 Ad
0,23 Ad
0,24 Ad
0,24
0-5
5-10
0,46 Ad
0,44 Bd
0,51 Ab
0,53 Ab
0,56 Aa
0,56 Aa
0,51 Ab
0,48 Bc
0,48 Ac
0,48 Ac
10-20
0-20
0,44 Bc
0,45
0,56 Aa
0,53
0,56 Aa
0,56
0,48 Bb
0,49
0,49 Ab
0,49
0-5
5-10
10-20
0-20
2,13 Aa
1,27 Bb
0,96 Bb
1,45
1,88 Aa
1,72 Ab
1,40 Ab
1,67
1,74 Aa
1,29 Bb
1,29 Bb
1,44
2,33 Aa
2,52 Aa
1,22 Bb
2,02
2,52 Aa
2,48 Aa
2,46 Aa
2,49
S1
2
Areia
g kg-1
Ds
Mg m-3
PT
3
m m
-3
DMP
mm
DMG
mm
IEA
%
0-5
1,55 Aa
1,29 Aa
1,11 Aa
1,76 Aa
2,19 Aa
5-10
10-20
0-20
0,76 Bb
0,57 Bb
0,96
1,09 Ab
0,84 Ab
1,07
0,78 Bb
0,79 Bb
0,89
2,07 Aa
0,74 Bb
1,52
2,15 Aa
2,11 Aa
2,15
0-5
5-10
89,38 Ab
81,84 Bb
90,94 Ab
87,54 Bb
88,90 Ab
85,74 Bb
92,62 Ab
94,59 Aa
97,93 Aa
98,43 Aa
10-20
0-20
80,58 Bb
83,93
84,45 Bb
87,64
86,44 Bb
87,03
81,14 Bb
89,45
97,75 Aa
98,04
38
RMP
MPa
Umidade
%
0-5
3,37 Aa
4,60 Ba
2,99 Ba
3,93 Aa
2,45 Aa
5-10
10-20
0-20
4,31 Ab
5,21 Aa
4,30
5,60 Aa
4,74 Ba
4,98
4,2 Ab
4,83 Aa
4,01
5,34 Aa
5,13 Aa
4,80
3,28 Ab
3,39 Ab
3,04
0-5
5-10
10-20
0-20
11,46 Ac
10,72 Ac
9,54 Ac
10,57
18,87 Aa
18,49 Aa
18,82 Aa
18,73
20,29 Aa
19,34 Aa
18,25 Aa
19,29
17,03 Ab
14,85 Bb
13,62 Bb
15,17
10,34 Ac
10,09 Ac
9,09 Ac
9,84
1
2
Sistemas: Culturas anuais S1, S2, S3; Pastagem cultivada (S4); Cerrado nativo (S5); Letras iguais, maiúscula na
3
4
vertical e minúscula na horizontal, não diferem entre si pelo teste Scott-Knott (P<0,05); Profundidade; Ds:
Densidade do solo; MA: Macroporosidade; MI: Microporosidade; PT: Porosidade total; DMP: Diâmetro médio
9
ponderado; DMG: Diâmetro médio geométrico; IEA: Índice de estabilidade de agregados; RMP: Resistência
mecânica do solo à penetração.
Os valores de densidade nos sistemas S2 e S3 estiveram próximos
ao considerado ideal, entre 1,0 e 1,2 Mg m-3, para solos argilosos (Camargo
e Alleoni, 2006), entretanto o valor na camada 0-5 cm no sistema S2,
pressupõe um maior adensamento. Com relação à pastagem, os valores
estiveram acima da faixa anteriormente citada. De acordo com Benito et al.
(2008), que em seu estudo obteve maior valor de densidade na pastagem, o
aumento na densidade justifica-se pela ação compactadora do tráfego do
gado, o que é agravado pela variação de umidade e textura argilosa e pela
maior quantidade de matéria orgânica que funciona como agente
cimentante; quando um solo seca, a desidratação dos agentes cimentantes
e a consolidação da argila podem promover uma densificação maior que a
causada por qualquer agente externo em condições naturais (Freitas e
Blancaneaux, 1994).
Considerando o estudo de Carneiro et al. (2009) que avaliaram os
sistemas milheto em plantio convencional e Cerrado nativo, os autores
verificaram que o primeiro possui maior densidade em relação ao segundo.
Porém, os valores obtidos nos diferentes manejos e uso do solo não
atingiram valores impeditivos ao crescimento radicular. Observa-se, no
entanto, que os manejos empregados modificaram as condições naturais do
solo, havendo semelhança com os resultados ora apresentados.
O solo sob Cerrado nativo (S5), por não ter sido cultivado, não
sofrendo os efeitos do trânsito de máquinas e equipamentos, apresentou
maiores valores de macroporosidade e menor valor de microporosidade
39
(Tabela 4). Figueiredo et al. (2009) também encontraram maiores e menores
valores, para macro e microporosidade, respectivamente, nos solos sob
vegetação nativa comparados com áreas sob cultivos.
Normalmente, solos de mata e campo nativo apresentam maior
macroporosidade, comparativamente aos solos cultivados (Albuquerque et
al., 2001; Fonseca et al., 2007). Além disso, nota-se que nas áreas em
estudo, os valores da macroporosidade foram superiores ao valor crítico
adotado por Tormena et al. (1998), que está em torno de 0,10 m3 m-3, com
exceção da camada 0-5 cm no sistema S2 (Tabela 4), a qual, possivelmente,
sofre os efeitos da compactação. Segundo Fonseca et al.( 2007) a redução
da macroporosidade do solo tem efeito direto na taxa de infiltração de água
e na resistência mecânica à penetração de raízes.
Em relação a menor MI no S5, esse valor era esperado por considerar
que os sistemas S2, S3 e S4 são mais argilosos que a pastagem e Cerrado
nativo, incluindo também S1, que mesmo sendo de textura média, apresenta
teor de argila um pouco maior que o Cerrado nativo, fato que também
influencia na porosidade total dos sistemas. Sobre a microporosidade, sabese que reduções acentuadas prejudicam principalmente o armazenamento
de água no solo e o seu aumento pode indicar compactação do solo, quando
associado à diminuição da macroporosidade (Fonseca et al., 2007).
O DMP foi igual para todos os sistemas na camada 0-5 cm, porém,
S1, S4 e S5, foram aqueles que possuem agregados maiores que 2,00 mm,
ou seja, são mais resistentes a ação desagregante da água. Na camada 510 cm, os sistemas S4 e S5 se diferenciaram dos demais, e na camada 1020 cm o sistema S5 apresentou os maiores agregados. Esse fato evidencia
que o S5, sistema natural, mantém sua estrutura com agregados mais
estáveis.
A estabilidade de agregados tende a aumentar em solos sob
gramíneas do que sob leguminosas (Silva e Mielniczuk, 1998), o diâmetro
médio ponderado de agregados maiores que 2 mm na pastagem, camada 010 cm, e no sistema S1, camada 0-5 cm (Tabela 4), comparado aos outros
sistemas, com exceção do Cerrado nativo, confirma que as gramíneas são
40
mais eficientes na estabilização dos agregados maiores que 2 mm (Silva e
Mielniczuk, 1998). O solo do sistema S4 permanece o ano todo sob
gramínea, enquanto que os solos dos sistemas de cultivos anuais estão
sujeitos à sucessão de culturas como soja e algodão, além de contar com
movimentação do solo devido à semeadura.
Alvarenga et al. (1999) verificaram que os ecossistemas naturais
(Cerrado e pastagem nativa), com maiores valores de carbono total, também
tiveram maior estabilidade de agregados em água, o que está diretamente
relacionado com os maiores teores de matéria orgânica no solo. Além disso,
quanto mais próximo da superfície, maior poderá ser o efeito da matéria
orgânica do solo sobre o DMP dos agregados, conforme Carpenedo e
Mielniczuk (1990), e Paladini e Mielniczuk (1991).
Em relação ao DMG, os sistemas que apresentaram maior ocorrência
de classe de agregados maiores que 2,00 mm foram o sistema S5 em todas
as camadas, e o sistema S4 na camada 5-10 cm. Observa-se também que o
sistema S5 é aquele que, dado às condições naturais e diversidade de
espécies, mantém um maior valor absoluto de IEA em comparação as
demais sistemas (Tabela 4).
A resistência à penetração mecânica não diferiu na camada 0-5 cm,
sendo maior em S1 e S4, camada 5-10 cm, e maior nos cultivos anuais e
pastagem, na camada 10-20 cm. Percebe-se, no entanto, com a baixa
umidade no solo, que os valores de RMP nos sistemas atingiram níveis
altamente impeditivos ao crescimento radicular, acima de 3,5 MPa, sendo
indicativo de compactação (Torres e Saraiva, 1999).
Torna-se necessário salientar, em relação aos dados de resistência, a
atuação da textura e umidade de cada área, sendo possível estabelecer um
paralelo entre ambiente natural e sistemas cultivados, somente com S1,
pertencente à mesma classe textural e possuindo umidade semelhante.
Verifica-se, assim, que apenas na camada 10-20 cm ocorreu diferença entre
os sistemas. Contudo, observando os valores, é nítido o processo de maior
resistência no sistema S1, aumentando com a profundidade.
41
Em condição de baixa umidade, a água encontra-se num maior
estado de tensão nos poros do solo. Além dessa tensão, somam-se as
forças de coesão e de adesão já existentes entre os sólidos do solo,
resultando em maior resistência à deformação ou à penetração de raízes
numa condição de baixa umidade; com o aumento do teor de água decresce
a atuação das forças de coesão entre as partículas do solo e o atrito interno,
provocando, então, a diminuição da RMP (Cunha et al., 2002).
A maior densidade e aumento da resistência à penetração no sistema
S1 indicam claramente a alteração do solo nessa área e presença de
compactação nas camadas. De acordo com Stone et al. (2002), avaliando a
compactação do solo na cultura do feijoeiro em Latossolo, a porosidade total
e a macroporosidade diminuíram, e a resistência do solo a penetração
apresentou acréscimo com o aumento da densidade do solo.
4.3 Atributos biológicos do solo
O Cerrado nativo foi o sistema que obteve maior CBM em valores
absolutos, considerando a camada de 0-10 cm (Tabela 5). O fato de o
Cerrado nativo apresentar maior CBM do que as áreas cultivadas, já era
esperado, tendo sido observado por diversos outros autores em diferentes
trabalhos (Oliveira, 2000; Mendes, 2002; Matsuoka et al., 2003; Costa et al.,
2006; Ferreira et al., 2007; Benito, 2011). Segundo Roscoe et al.(2006), em
geral os maiores valores de CBM são encontrados nos sistemas naturais,
destacando-se os ambientes onde há um maior fluxo de resíduos.
O carbono da biomassa microbiana foi afetado pelo manejo e uso do
solo dos sistemas, uma vez que na área sob Cerrado nativo os valores
encontrados foram maiores na camada 0-5 cm, diferindo dos sistemas
anuais (Tabela 5), com exceção da pastagem (S4). A área sob Cerrado
nativo apresenta grande variedade de espécies vegetais o que gera uma
serapilheira igualmente diversificada. A pastagem composta de braquiária e
outras gramíneas em menor escala, conta ainda com aporte de material
orgânico depositado, aliado a esses fatores está o não revolvimento desses
42
sistemas, assim o somatório desses fatores gera condições para que a
microbiota possa se desenvolver (D’Andrea et al., 2002).
TABELA 5. Atributos biológicos e carbono total do solo de diversos sistemas
e profundidades de amostragem, no município de Campo Verde – MT.
Atributos Biológicos4
S3
S4
S5
164,13 Ab
130,71 Bc
109,72 Cb
82,98 Bc
102,69 Ad
114,86 Ab
169,89 Ab
125,39 Ac
144,28 Aa
435,38 Aa
263,38 Bb
107,69 Cb
436,86 Aa
278,86 Ba
134,72 Ca
0-20
134,85
100,18
146,52
268,82
283,48
0-5
15,80 Ab
45,68 Ab
25,86 Ab
95,69 Aa
35,16 Ab
5-10
13,13 Ab
26,72 Aa
14,11 Ab
20,20 Bb
32,48 Aa
10-20
10,93 Ab
18,78 Aa
2,30 Ab
18,75 Ba
20,55 Aa
kg solo d ) x10
0-20
13,29
30,39
14,09
44,88
29,4
CT
0-5
5-10
16,91 Ab
14,50 Ab
22,28 Ab
20,27 Aa
19,38 Ab
16,98 Ab
33,90 Aa
24,16 Ba
24,52 Ab
15,43 Bb
10-20
11,34 Ba
15,34 Aa
13,87 Aa
14,25 Ca
11,69 Ca
0-20
14,25
19,3
16,74
24,1
17,21
RBS
5
(mg C-CO2
-1
-1
-1
g kg
cm
0-5
5-10
10-20
Sistemas1
S2
CBM
g C g-1 solo
1
Prof 3
S1
2
2
Sistemas: Culturas anuais S1, S2, S3; Pastagem cultivada (S4); Cerrado nativo (S5); Letras iguais, maiúscula na
3
4
vertical e minúscula na horizontal, não diferem entre si pelo teste Scott-Knott (P<0,05); Profundidade; CBM:
Carbono da biomassa microbiana; RBS: Respiração basal do solo; CT: Carbono total.
Considerando-se que a maior intensidade de atividade biológica
ocorre na camada superficial do solo, a sua exposição aos processos
erosivos, com remoção de material do solo devido ao uso e/ou manejo
inadequados, reduz sua qualidade (Alvarenga et al., 1999). Esses autores
encontraram maior teor de carbono microbiano 511,2 µg C g-1 no Cerrado,
considerando 20 cm de profundidade. Carneiro et al. (2009) também
encontraram, na camada de 0-10 cm, maiores teores de carbono microbiano
no Cerrado, ficando a pastagem cultivada com o segundo maior valor.
Os dados encontrados neste trabalho estão, em parte, de acordo com
os estudos supracitados, tendo o Cerrado e a pastagem os maiores teores
de CBM na camada 0-20 cm, em relação aos cultivos anuais. Matsuoka et
al. (2003) verificaram redução do carbono microbiano na ordem de 75 % em
relação ao Cerrado nas camadas de 0-5 e 0-20 cm. Os mesmos autores
ressaltam ainda que a diversidade florística das áreas nativas e a presença
43
de vegetação durante todo o ano influenciam a produção (quantidade) e a
qualidade da serapilheira, o que somado também à ausência de preparo do
solo, contribuem para a ocorrência de maiores níveis de biomassa nessas
áreas, comparativamente às áreas sob cultivo.
Em relação à respiração, a pastagem (S4) foi o sistema que mais
liberou carbono, considerando-se os dez dias de incubação. Na camada 0-5
cm, esse valor difere dos outros sistemas, incluindo o Cerrado (S5).
Observa-se ainda que a atividade foi decrescendo com a profundidade nos
sistemas. Segundo Moltocaro (2007), a alta RBS pode ser atribuída tanto a
uma decomposição de matéria orgânica do solo de uma grande reserva de
substratos, como de uma pequena reserva decorrente, por exemplo, da
mobilização do solo, dessa forma altas taxas podem indicar tanto um
distúrbio ecológico como um alto nível de produtividade do ecossistema.
Segundo Borges et al. (1999), o solo sob mata tem atividade
microbiana mais elevada do que os demais cultivos como banana, citros,
manga e mandioca, podendo tal fato ser atribuído à maior concentração de
carbono na camada superior do solo sob mata. Dessa maneira eles
argumentaram que, o cultivo do solo, independentemente da cultura, afetou,
direta ou indiretamente, a atividade microbiana no horizonte superficial.
Salientando ainda que, a redução dessa atividade em profundidade esteve
relacionada com a diminuição da macroporosidade e dos teores de carbono.
Nos cultivos anuais, o manejo e a reduzida diversidade de plantas
podem ter influenciado nesse comportamento, e, como observado
anteriormente, são sistemas que possuem menor carbono da biomassa
microbiana, o que pressupõem redução direta dos microrganismos.
O maior teor de carbono no solo foi encontrado no sistema S4,
camada 0-5 cm, e S4 e S2 na camada 5-10 cm. Na pastagem, a ausência de
revolvimento do solo, a presença de gramíneas e aplicação de resíduos de
algodão pode ter favorecido a agregação o que pode ter promovido o maior
estoque do carbono no solo. Contudo, Alvarenga e Davide (1999)
observaram que o Cerrado nativo apresentou maior concentração de
carbono no solo, em relação aos demais sistemas, dentre eles, pastagem
44
cultivada e culturas anuais. Alvarenga et al. (1999), também obtiveram em
seus estudos que os teores de carbono total foram maiores nas amostras de
solo de Cerrado natural e pasto nativo, enquanto os menores valores foram
encontrados
no
eucalipto,
sendo
pasto
plantado
e
cultura
anual
intermediários.
4.4 Seleção de componentes principais
O gráfico do cotovelo ou scree plot, é um dos métodos utilizados para
seleção de componentes a serem avaliados (Figura 2). Nesse gráfico,
segundo Hair Jr. et al. (2009), inicialmente, a linha que une os autovalores
dos componentes tem ângulo de inclinação maior devido a maior
representatividade da variação total, e depois decrescem se aproximando de
uma reta horizontal, cujo ponto onde isso se inicia é considerado indicativo
do número de fatores a serem extraídos.
Na Figura 2, pode-se observar que a variação passa a ser menor a
partir do quarto componente principal. Isso significa que, por esse método, o
número de componentes ideal para explicar a variação dos dados seria
quatro, contudo, considerando o critério de Johnson e Wichern (2007),
utilizaram-se, então, três componentes principais (CP), atingindo 82,1% da
variância total.
12
10
Au t o v a lo r e s
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
N ú m e r o d e C o m p o n e n te s
Figura 2. Gráfico do cotovelo para os dados considerando a matriz de
correlação amostral.
45
4.5 Análise dos componentes principais
Na maioria dos estudos usam-se apenas os dois primeiros eixos,
considerados suficientes para explicar os dados e pela facilidade de
interpretação de um gráfico em duas dimensões (Alvarenga e Davide, 1999;
Gomes et al., 2004; Carvalho, 2008, Freddi et al., 2008). Dessa forma,
mesmo tendo encontrado três componentes principais (Figura 2) utilizou-se
o gráfico bidimensional (Figura 3) para observar o agrupamento das
variáveis responsáveis pela distinção dos sistemas.
Figura 3. Gráfico bidimensional. Análise dos componentes principais dos
atributos químicos, físicos e biológicos do solo, na profundidade
de 0-20, e também dos Sistemas: Culturas anuais S1, S2, S3;
Pastagem cultivada (S4); Cerrado nativo (S5).
Na Figura 3 nota-se inicialmente, entre os atributos químicos, as
correlações com o primeiro componente, que explica 43,9% da variância
total, verifica-se também a relação negativa entre as variáveis Al, H+Al e m%
com pH CaCl2, Ca2+, Mg2+, Ca+Mg, soma de bases (SB) e saturação de
bases (V%), sendo esses atributos os principais responsáveis pela
diferenciação dos sistemas.
Nesse primeiro componente, além das propriedades químicas, a
microporosidade ficou agrupada às bases do solo. Isto pressupõe que em
46
ambientes com mais microporos, e consequentemente, com maior teor de
argila, pode ocorre maiores teores de bases. Esse fato indica a influência do
manejo, adotado nos sistemas como, por exemplo, a adubação e a correção,
nos atributos desses em comparação às condições naturais, que ao receber
esses manejos aumenta o teor de bases, principalmente Ca 2+, no complexo
de troca neutralizando o H+ e Al3+, aumentando com isso o pH.
O segundo componente principal (CP2) explica mais 26,7 % da
variância total dos dados, e assim percebe-se que neste componente, os
principais atributos químicos foram T e matéria orgânica (MO); entre os
atributos físicos destaca-se o diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro
médio geométrico (DMG); e os microbianos, o carbono da biomassa (CBM)
e respiração basal do solo (RBS), tem-se ainda o carbono total (CT), sendo
que todos estes possuem correlação positiva com o segundo componente. O
agrupamento observado entre esses atributos dá indícios de que as
alterações em qualquer um desses provocam reações em cadeia, alterando
uma série de propriedades do solo.
Complementando a discussão anterior, ao se adotar um sistema que
promova revolvimento intenso do solo aliado a pouca diversidade de plantas
cultivadas observa-se que há redução da estabilidade de agregados e
quantidade de microrganismos presentes principalmente na camada
superficial do solo (0-5 cm). O contrário do que acontece em um sistema que
utilize uma espécie que possibilite adição de material orgânico e, além disso,
promova adição extra de resíduos de outras áreas, aliado a correção e
adubação de manutenção, ocorrerá melhora dessas propriedades, como
verificado no sistema S4.
Sistemas de manejo que proporcionem agregados mais resistentes
são desejáveis, pois manterão a estrutura do solo sem grandes alterações
quando submetidos a forças externas, como pisoteio de animais e
operações mecanizadas, além de maior resistência às perdas por erosão
(Ferreira et al., 2010).
No terceiro componente (Tabela 6), que explica 11,5 % da variância,
tem-se uma maior contribuição da relação negativa entre porosidade total e
47
densidade do solo, indicando que os manejos como tráfego de máquinas no
preparo e na condução da cultura, podem influenciar na sustentabilidade
desses sistemas, considerando também a textura de cada solo. De acordo
com Araújo et al. (2007), alterações na densidade e porosidade apresentam
estreita relação com a intensidade de uso do solo, ou seja, quanto maior for
a intensidade de uso, maior a compactação. Costa et al. (2003) também
citam que a classe de solo, as condições de umidade, nas quais são
realizadas as operações de preparo, semeadura, tratamentos fitossanitários
e colheita bem como de utilização do manejo adotado, também influenciam
no comportamento da densidade do solo sob diferentes sistemas de uso.
A distribuição dos sistemas de manejo em relação aos dois
componentes principais (Figura 3) proporcionou uma separação evidente
entre o sistema S5, em condições originais, dos demais sistemas,
provavelmente devido ao fato deste não sofrer qualquer manejo, mantendo
assim seus atributos inalterados em relação aos sistemas de cultivos anuais
e pastagem.
Por meio da análise de correlação entre cada componente e variável
analisada e da soma dos quadrados dos coeficientes de correlação, foi
possível caracterizar, de forma geral, as variáveis quanto ao grau de
influência sobre os demais atributos do solo como demonstrado na Tabela 6.
Nesse caso os atributos que possuem maior soma de quadrados, próximos
a um (1,00), são os mais importantes.
48
TABELA 6. Coeficientes de correlação entre coeficientes de autovetores e
autovalores de cada componente principal (CP) e soma de quadrados dos
coeficientes de correlação (SQ).
Variável1
CP1
CP2
CP3
SQ
pH CaCl2
P
K+
Ca+Mg
-0,968
-0,603
-0,616
-0,923
-0,909
-0,885
0,868
0,689
0,758
0,878
0,030
0,569
0,465
0,290
0,039
-0,183
0,078
-0,118
0,228
0,419
-0,150
-0,030
0,411
0,365
0,056
0,044
0,939
0,721
0,602
0,950
0,901
0,960
0,925
0,610
0,392
0,392
0,333
0,744
0,049
0,136
-0,095
-0,074
-0,100
-0,041
0,730
0,943
0,222
-0,581
0,571
0,465
0,220
0,861
0,871
0,955
0,946
0,940
0,702
0,757
0,749
0,459
0,785
0,673
2+
Ca
Mg2+
3+
Al
H+
H+Al
m
SB
T
V
MO
-0,926
-0,479
-0,975
-0,523
0,013
0,795
0,752
CT
Areia
Argila
MA
MI
PT
-0,506
0,634
-0,630
0,647
-0,802
Ds
DMP
DMG
IEA
RPM
CBM
0,090
0,186
0,320
0,320
-0,437
0,086
0,776
0,685
-0,457
0,868
-0,925
0,262
0,227
0,421
-0,243
0,159
RBS
-0,386
0,712
0,132
-0,348
0,465
-0,473
0,185
-0,357
-0,271
0,277
0,774
0,978
0,788
0,960
0,908
0,670
0,820
0,937
1
m: Saturação por alumínio; SB: Soma de bases; T: Capacidade de troca catiônica total; V: Saturação por bases;
MO: Matéria orgânica; CT: Carbono total; MA: Macroporosidade; MI: Microporosidade; PT: Porosidade total; Ds:
Densidade de solo; DMP: Diâmetro médio ponderado; DMG: Diâmetro médio geométrico; IEA: Índice de
estabilidade de agregados; RMP: Resistência mecânica à penetração; CBM: Carbono da biomassa microbiana;
PBS: Respiração basal do solo.
De acordo com a Tabela 6, verifica-se a importância dos atributos
físicos ligados à textura, como o teor de argila e areia, porosidade e
densidade; e dos atributos químicos como MO, pH, Ca2+, Mg2+, m e V.
Alvarenga e Davide (1999) com o objetivo de avaliar a alteração das
características físicas e químicas de um Latossolo Vermelho-Escuro
distrófico sob vegetação de Cerrado, quando submetido a diferentes
49
sistemas de uso, obtiveram que o agroecossistema com culturas anuais foi o
que mais se diferenciou do ecossistema original de Cerrado, e as
características mais afetadas foram: K+, Ca2+, Mg2+, S, P, densidade do solo,
microporosidade, porosidade total e percentagem de agregados > 2 mm.
Valadão (2010) estudando a situação atual dos teores dos micronutrientes
em regiões agrícolas do Estado de Mato Grosso, observou que MO, V, SB,
CTC e pH foram as variáveis que mais se destacaram no complexo de
relações do solo.
Com base nos resultados de todos os atributos pode-se inferir que,
dentre os sistemas manejados, a pastagem cultivada foi o sistema onde se
observou maior proximidade ao Cerrado nativo, a qual possui maior
estabilidade
de
agregados,
mantendo
uma
microbiota
ativa
e
consequentemente uma ciclagem maior de nutrientes. Isto se tornou
possível, devido ao manejo adotado, que reaproveita os resíduos de outra
cultura nesse solo, a espécie utilizada, bem como a adubação fornecida e o
não revolvimento do solo.
Desta forma, compreende-se que independentemente dos sistemas
adotados houve alteração da condição natural do solo. Contudo, o solo
buscará um novo equilíbrio, e nisso a colaboração do homem é essencial, no
intuito de buscar práticas conservacionistas, como rotação de culturas,
adubação verde, integração lavoura-pecuária-floresta, que possibilitam uma
maior adição de matéria orgânica, diversificação e aumento da microbiota,
otimização dos nutrientes e melhora nos atributos físicos, levando o sistema
a um nível mais sustentável.
5 CONCLUSÕES
Os atributos químicos foram positivamente influenciados pelos
sistemas.
Dentre os atributos físicos destaca-se os agregados nos cultivos
anuais que sofreram redução do diâmetro médio geométrico maior que 2
milímetros.
A biomassa microbiana foi afetada negativamente pelos cultivos
anuais.
A pastagem cultivada foi o sistema que se destacou dentre os demais
sistemas, por possuir agregados mais estáveis e carbono microbiano
semelhante ao Cerrado nativo.
As variáveis que mais se destacaram no complexo de relações do
solo e possibilitaram a distinção dos sistemas foram pH CaCl2, Ca2+, Mg2+,
Ca+Mg, Al3+, SB, V%, m%, MO, Ds, PT, Areia e Argila.
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