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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA
PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
BIOINDICADORES DE QUALIDADE DO SOLO EM
CULTIVOS DE CANA-DE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES
MANEJOS
Francisco Pereira Paredes Junior
Aquidauana – MS
Maio/2012
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA
PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
BIOINDICADORES DE QUALIDADE DO SOLO EM
CULTIVOS DE CANA-DE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES
MANEJOS
Acadêmico: Francisco Pereira Paredes Junior
Orientador: Dr. Fábio Martins Mercante
“Dissertação apresentada ao programa de
pós-graduação em Agronomia, área de
concentração em Produção Vegetal da
Universidade Estadual de Mato Grosso do
Sul, como parte das exigências para a
obtenção do título de Mestre em Agronomia
(Produção Vegetal)”.
Aquidauana – MS
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Maio/2012
FICHA CATALOGRÁFICA
P249b Paredes Junior, Francisco Pereira
Bioindicadores de qualidade do solo em cultivos de cana-deaçúcar sob diferentes manejos/Francisco Pereira Paredes Junior.
Aquidauana, MS: UEMS, 2012.
95p.; 30cm
Dissertação (Mestrado) – Agronomia – Universidade Estadual
de Mato Grosso do Sul, 2012.
Orientador: Prof. Dr. Fábio Martins Mercante.
1.Bioindicadores 2. Biomassa microbiana 3. Matéria orgânica I.
Título.
CDD 20.ed. 631.417
4
5
EPÍGRAFE
“Encontres um trabalho de que gostes e não terás que trabalhar nem
um dia da tua vida.”
Confúcio
6
DEDICATÓRIA
Dedico
à minha família.
7
AGRADECIMENTOS
À Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS, pela oportunidade da
realização do curso de graduação e pós-graduação em Agronomia.
À Fundação de Desenvolvimento de Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de
Mato Grosso do Sul – FUNDECT, pela concessão da bolsa de estudos.
Ao Prof. Dr. Fábio Martins Mercante, pela amizade, paciência, conselhos,
sugestões bibliográficas, conhecimento compartilhado e dedicação na orientação deste
trabalho.
À Embrapa Agropecuária Oeste – CPAO, por disponibilizar todo o apoio
necessário para a condução dos experimentos, e, em especial, à equipe do Laboratório
de Microbiologia do Solo, pela amizade e auxílio na realização das análises.
Aos professores e funcionários do curso de graduação e pós-graduação em
Agronomia da UEMS, por terem contribuído significativamente para minha formação
profissional e pessoal.
Aos colegas do curso de Mestrado, por todo apoio, auxílio, amizade e
companheirismo durante esta jornada.
A todos os meus amigos, simplesmente por existirem.
À minha namorada Marina de Rezende Antigo, por fazer parte da minha vida.
Aos meus pais, Lilian do Carmo Coimbra Paredes e Francisco Pereira Paredes, e
ao meu irmão Érico Flaviano Coimbra Paredes, por serem meu exemplo e minha
motivação.
A todos aqueles que, de forma direta e indireta, contribuíram para a realização
desse trabalho.
Meus sinceros agracedimentos...
8
SUMÁRIO
PÁG
RESUMO.........................................................................................................................ix
CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS
1 Introdução ......................................................................................................................1
2 Objetivos gerais..............................................................................................................4
3 Revisão de literatura.......................................................................................................5
3.1 A cultura da cana-de-açúcar........................................................................................5
3.2 Qualidade do solo........................................................................................................9
3.3 Indicadores de qualidade do solo...............................................................................11
3.4 Bioindicadores de qualidade do solo.........................................................................12
3.5 Biomassa microbiana do solo e índices derivados....................................................13
4 Referências...................................................................................................................15
CAPÍTULO 2 – ATRIBUTOS MICROBIOLÓGICOS DO SOLO SOB CULTIVO DE
CANA-DE-AÇÚCAR COM E SEM QUEIMA.
Resumo............................................................................................................................22
1 Introdução.....................................................................................................................23
2 Material e Métodos.......................................................................................................24
3 Resultados e Discussão.................................................................................................28
4 Conclusão.....................................................................................................................37
5 Referências...................................................................................................................38
9
CAPÍTULO 3 – ATRIBUTOS MICROBIOLÓGICOS DO SOLO EM ÁREAS
CULTIVADAS COM CANA-DE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES MÉTODOS DE
PREPARO DO SOLO.
Resumo............................................................................................................................44
1 Introdução....................................................................................................................45
2 Material e Métodos.......................................................................................................46
3 Resultados e Discussão................................................................................................49
4 Conclusão.....................................................................................................................58
5 Referências...................................................................................................................59
CAPÍTULO 4 – BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO EM CULTIVO DE CANADE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES QUANTIDADES DE RESÍDUOS (PALHADA).
Resumo............................................................................................................................64
1 Introdução....................................................................................................................65
2 Material e Métodos......................................................................................................66
3 Resultados e Discussão................................................................................................69
4 Conclusão.....................................................................................................................78
5 Referências...................................................................................................................78
10
RESUMO
O presente trabalho está focado no estudo de bioindicadores de qualidade do solo em
sistemas de manejo da cultura de cana-de-açúcar, em solos de Mato Grosso do Sul.
Frente a isto, foi realizado um monitoramento em três experimentos instalados em
regiões distintas do Estado de Mato Grosso do Sul (Distrito de Itahum, em Dourados,
Itaporã e Rio Brilhante), com diferentes sistemas de uso do solo, a fim de se avaliar a
influência destes na comunidade microbiana local. No Distrito de Itahum (Dourados,
MS), foi avaliado o efeito da queima (colheita manual) e não queima (colheita
mecanizada) da palhada da cana-de-açúcar sobre a biomassa microbiana e índices
derivados (respiração basal, quociente metabólico, quociente microbiano e matéria
orgânica). Os resultados demonstraram que o sistema de manejo sem queima favoreceu
a comunidade de microrganismos do solo. Em Rio Brilhante (MS), avaliaram-se o
efeito dos diferentes tipos de preparo de solo, realizados antes do plantio da cana-deaçúcar, sob a biomassa microbiana e índices derivados (respiração basal, quociente
metabólico, quociente microbiano e matéria orgânica), obtendo-se que entre os manejos
adotados, o que envolvia o menor revolvimento do solo (cultivo mínimo) apresentou as
melhores condições para o desenvolvimento da microbiota do solo, assim como o
sistema em que seu revolvimento era intenso (subsolagem), os menores valores. No
Município de Itaporã (MS), foi avaliada a influência da retirada ou manutenção dos
resíduos (palhada) produzidos pela colheita mecanizada de cana-de-açúcar sobre a
biomassa microbiana e índices derivados (respiração basal, quociente metabólico,
quociente microbiano e matéria orgânica), obtendo-se desenvolvimento microbiano
favorável com a manutenção da palha, mesmo quando retirado metade dos resíduos
(palhada) da superfície do solo. Nos três ambientes de estudo, a biomassa microbiana
demonstrou ser sensível aos diferentes sistemas de uso do solo avaliados.
Palavras-Chave: bioindicadores, biomassa microbiana, matéria orgânica
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CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS
1 Introdução
Para atender à demanda crescente de alimentos, fibras e energia de uma
população que cresce exponencialmente no mundo, a produção por área terá de ser
duplicada ou até mesmo triplicada, expandindo-se, também, a área cultivada. Devido a
isto, o manejo intensivo do solo, a monocultura e o uso de agrotóxicos e fertilizantes
tornaram-se práticas comuns para o aumento da produção agrícola (ARAUJO &
MONTEIRO, 2007). No entanto, toda ocupação desenfreada gera um desequilíbrio no
ecossistema, acarretando em um aumento no desmatamento de espécies nativas
arbóreas, arbustivas e
herbáceas, causando, consequentemente, a perda da
biodiversidade e a degradação do solo, devido ao esgotamento de nutrientes e erosão
(SILVA & RESCK, 1997). Desta forma, solos inicialmente produtivos podem vir a se
tornar inférteis, sem um estoque adequado de nutrientes e com uma população
microbiana inativa, que não irá disponibilizar os nutrientes necessários para o
crescimento das plantas (RUSSEL, 1973). Devido a estas razões e à importância do solo
para a humanidade, como base para todo sistema de produção alimentar, de fibras e de
agroenergia, o interesse pelo tema “Qualidade do Solo” tem ganhado cada vez mais
destaque no meio científico.
Segundo Doran & Parkin (1994), qualidade do solo é a capacidade que um
determinado tipo de solo apresenta, em ecossistemas naturais ou agrícolas, para
desempenhar uma ou mais funções relacionadas à sustentação da atividade, da
produtividade e da diversidade biológica, à manutenção da qualidade do ambiente, à
promoção da saúde das plantas e dos animais e à sustentação de estruturas
socioeconômicas e de habitação humana. Um solo equilibrado proporciona à planta um
crescimento vigoroso e oferece condições para expressar todo seu potencial genético de
produção.
Neste contexto, existem diversos atributos químicos, físicos e biológicos que
controlam os processos e os aspectos relacionados à modificação da qualidade do solo
no tempo e espaço. Assim, qualquer alteração pode modificar diretamente sua estrutura
2
e sua atividade biológica e, consequentemente, sua fertilidade, com reflexo nos
agroecossistemas, podendo promover prejuízos à qualidade do solo e à produtividade
das culturas (BROOKES, 1995).
Devido à multiplicidade de fatores que afetam a fertilidade do solo, a escolha
de um conjunto mínimo de indicadores e consequentemente a avaliação de sua
qualidade acaba se tornando uma tarefa árdua e difícil (MENDES et al., 2009). Um dos
principais desafios atuais da pesquisa é avaliar a qualidade de um solo, de maneira
simples e confiável; para isto, é fundamental a escolha de um conjunto mínimo de
indicadores que apresentam características como facilidade de avaliação, aplicabilidade
em diferentes escalas, capacidade de integração, adequação ao nível de análise de
pesquisa e sensibilidade as variações do manejo e clima (CASALINHO et al., 2007).
Até há pouco mais de década, os maiores enfoques eram dados principalmente
aos atributos físicos e químicos, subestimando assim, o papel da biota em várias funções
do solo (MELLONI, 2007). No entanto, muitos, se não a maioria dos atributos físicos e
químicos do solo exigidos para o máximo desenvolvimento vegetal, são afetados
diretamente pelos processos bióticos (LEE, 1994). Assim, o uso de bioindicadores
emerge como um componente importante dos estudos envolvendo a avaliação da
qualidade dos solos agrícolas.
Bioindicadores são propriedades ou processos biológicos dentro do solo que
indicam o estado deste ecossistema, podendo ser utilizados no biomonitoramento da
qualidade do solo (DORAN & PARKIN, 1994). Os bioindicadores constituem-se um
importante parâmetro para avaliação da qualidade solo, devido à sua sensibilidade para
detectar, em etapa anterior em comparação aos outros parâmetros físicos e químicos,
alterações que ocorrem nesse ambiente em função do seu uso e manejo (MATSUOKA
et al., 2003). Neste sentido, o uso de organismos vivos, ou processos biológicos,
apresenta-se como uma das novas estratégias para o monitoramento do ambiente e
avaliação da qualidade de produtos, como uso potencial na agropecuária. Entre os
atributos utilizados pela comunidade científica para caracterizar o componente
biológico do solo está a biomassa microbiana, considerada o componente vivo da
matéria orgânica do solo, excluindo-se a macrofauna e as raízes das plantas
(JENKINSON & LADD, 1981). Alterações relativamente pequenas nas condições do
3
sistema solo, as quais desencadearão processos mais complexos de melhoria ou perda
na sua qualidade, podem ser percebidas precocemente com a análise deste atributo
(ROSCOE et al., 2006).
Entre os sistemas agrícolas estabelecidos, o cultivo da cana-de-açúcar tem se
destacado pela grande expansão nos últimos anos, em diversas regiões do País,
principalmente, em estados da região Centro-Oeste do Brasil, o que tem mudado o perfil
da produção agropecuária destes locais. Diversos trabalhos têm demonstrado
incrementos da biomassa e atividade biológica em solos cultivados no sistema plantio
direto, quando comparado ao sistema convencional, em diferentes agrossistemas
(MATSUOKA et al., 2003; MERCANTE et al., 2004; FRANCHINI et al., 2007;
MERCANTE et al., 2008). Contudo, os estudos são escassos em determinados sistemas
produtivos, como o da cana-de-açúcar, tornando-se de fundamental importância a
avaliação dos indicadores mais sensíveis às práticas de manejo, visando o
monitoramento dos impactos positivos ou negativos sobre o solo, determinando opções
de manejos mais sustentáveis para esta cultura em Mato Grosso do Sul e demais regiões
produtoras do País.
4
2 Objetivos Gerais
Avaliar os impactos de diferentes práticas de manejo utilizados na cultura da
cana-de-açúcar em Mato Grosso do Sul, utilizando-se de indicadores ecológicos
sensíveis, visando obter melhoria da qualidade do solo e, consequentemente, sistemas
produtivos mais sustentáveis.
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3 Revisão de Literatura
3.1 A cultura da cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), originária do sudeste asiático, foi
trazida ao Brasil em 1532 da Ilha da Madeira, por Martin Afonso de Souza. Neste
mesmo ano, foi construído o primeiro engenho de açúcar do país na capitania de São
Vicente, mas foram nas capitanias de Pernambuco e da Bahia que os engenhos de canade-açúcar se multiplicaram. Por quase dois séculos, o açúcar foi o principal produto
agrícola exportado pelo Brasil, e, por conseguinte, sua principal fonte de divisas.
Durante este período, a nação deteve o monopólio da produção mundial, vindo a perder
a liderança no final do século XVII (FERRO et al., 2009).
Atualmente, o país é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, com
aproximadamente dez milhões de hectares cultivados, sendo, após o petróleo, uma das
principais matrizes energéticas brasileiras (Figura 1). Entre os estados brasileiros, São
Paulo é considerado o maior produtor, com 4.370 mil ha, seguido por Minas Gerais,
com 742,65 mil ha, Goiás, com 678,42 mil ha, Paraná, com 611,44 mil ha, Mato Grosso
do Sul, com 480,86 mil ha, Alagoas, com 436,65 mil ha e Pernambuco, com 326,11 mil
ha (CONAB, 2012). Assim, apesar de não ser originária do Brasil, a cultura encontrou
no país condições propícias para o seu desenvolvimento, tendo um papel ativo na
economia brasileira desde o início da sua colonização.
6
Figura 1. Composição da matriz energética brasileira (UNICA, 2010)
A cana-de-açúcar é uma das seis espécies do gênero Saccharum, apresentando
desenvolvimento em formas de touceira ou moita. É uma planta da família Poaceae,
com as quais se relaciona com a forma da inflorescência (espiga), o crescimento do
caule em colmos e as folhas com lâminas de sílica em suas bordas e bainha aberta. As
raízes são fasciculadas, sendo que 85% delas encontram-se nos primeiros 50 cm e
aproximadamente 60% entre os primeiros 20-30 cm de profundidade, havendo pequenas
variações nessa percentagem dependendo, sobretudo, das variedades (MOZAMBANI et
al., 2006).
O ciclo fenológico da cultura varia entre 11 e 22 meses (cana de ano e cana de
ano e meio), dependendo da época do plantio. Nos canaviais plantados entre setembro e
novembro, ou seja, no início da estação chuvosa, a duração do ciclo é em torno de 12
meses. Após o plantio da muda, ocorre a brotação e a planta tem aproximadamente oito
meses de desenvolvimento vegetativo e quatro meses para que ocorra a maturação. Já
nos canaviais plantados entre janeiro e abril, apresentam ciclo variando entre 14 e 21
meses. Neste caso, o desenvolvimento é favorecido nos três meses iniciais, ficando
limitado nos meses secos, que vai de abril a agosto, e nos sete meses seguintes volta a
vegetar, amadurecendo nos meses de inverno (SEGATO et al., 2006).
7
Após o amadurecimento, a cana é colhida e a colheita pode ser mecanizada
(colhedoras) ou manual (cortadores de cana). No processo de colheita mecanizada, a
cana é colhida crua, com a palha remanescente retornando ao solo, formando uma densa
camada sobre a superfície do mesmo. No processo de colheita manual, a cana é
queimada antes do corte, para facilitar o trabalho e aumentar a eficiência dos cortadores.
Após a colheita/corte da cana-de-açúcar, inicia-se um novo ciclo, de aproximadamente
12 meses, repetindo-se o processo de cinco a seis vezes até se dar a reforma do canavial
e um novo tolete é plantado. A avaliação econômica do rendimento é que irá determinar
a renovação dos canaviais (JENDIROBA, 2006; SEGATO et al., 2006).
O crescimento da área plantada com cana-de-açúcar no país é consequência da
boa rentabilidade apresentada pelo setor nos últimos anos, o que estimulou a expansão
dos canaviais das usinas existentes e a implantação de novas unidades. Segundo Assato
(2010), a demanda por combustíveis alternativos ao petróleo, tanto no mercado nacional
como em outros países, motiva o crescimento do setor sucroenergético e cria
oportunidades de negócios para novas empresas. No entanto, esta expansão deve vir
acompanhada de um monitoramento rigoroso nas áreas cultivadas, adotando-se
indicadores de sustentabilidade de produção e dos efeitos no ambiente ao longo dos
anos de exploração (JENDIROBA, 2006). Um manejo inadequado do solo, ao longo do
tempo, pode trazer sérias consequências, exaurindo-o de suas reservas orgânicas e
minerais, transformando-o em terras de baixa fertilidade e erodindo grande parte do
solo, podendo tornar a área imprópria para o cultivo (ANDRADE, 1982).
A cana-de-açúcar é cultivada ininterruptamente num mesmo solo por vários
anos; assim, com o passar do tempo, a tendência é que ocorra queda de fertilidade e,
consequentemente, menores rendimentos da cultura. No entanto, a adoção de algumas
práticas conservacionistas como a utilização de resíduos orgânicos (torta de filtro e
vinhaça) e a sobreposição da palha ao solo, em virtude da colheita mecanizada, podem
atenuar impactos negativos e prolongar a vida útil do canavial. Contudo, o
prevalecimento de sistemas de cultivos convencionais (intenso revolvimento do solo)
em diversas unidades produtoras, assim como a realização da queima antes da colheita
(perda de CO2) para facilitar o corte manual, são fatores preocupantes; que podem vir a
causar um desequilíbrio no ambiente em que estão inseridas.
8
A torta de filtro é usualmente utilizada em três formas básicas: aplicação em
superfície, para reforma dos canaviais, distribuição nas entrelinhas da cana-soca e
aplicação nos sulcos de plantio. Raij et al. (1997) ressaltam que a torta de filtro contém
menores teores de K do que a vinhaça; contudo, os teores de bases trocáveis, N e de P
tendem a ser mais elevados nesses produtos. A produção média é de 40 kg t -1 de cana
moída, sendo também um material rico em cálcio, quando se utiliza calcário em seu
processo de produção (TEDESCO et al., 2008). Já a presença de resíduos na superfície
do solo (palhada) tende a funcionar como um importante componente sequestrador de
carbono atmosférico, visto que, no processo de decomposição, parte da palhada é
incorporada ao solo, pois, é produzida pelo processo fotossintético de assimilação de
CO2 do ar (LUCA et al., 2008).
Os sistemas de cultivo convencional consistem em sucessivas operações, que o
deixam pronto para receber a cultura da cana-de-açúcar, onde as atividades mais
utilizadas são a sistematização, distribuição dos corretivos, aração, gradagem pesada,
subsolagem e gradagem niveladora (GONÇALVES, 2006). Este tipo de manejo pode
ocasionar alterações nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, além de
elevar as taxas de erosão hídrica, resultantes das chuvas que encontram o solo desnudo
(NUNES, 2010).
A prática da queima é realizada com a premissa de diminuir a quantidade de
palha e, desta forma, facilitar a colheita, aumentando o rendimento operacional do corte
manual e o carregamento mecânico; no entanto, tal prática constitui-se até hoje num
assunto polêmico, envolvendo aspectos legais, agronômicos, socioeconômicos e
ecológicos onde, em alguns estados, está proibida a sua realização.
Segundo Staben et al. (1997), a degradação do solo pelo cultivo é manifestada
por processos erosivos, redução da matéria orgânica, perda de nutrientes, compactação
do solo, redução de populações microbianas, de atividades enzimáticas e pH. Assim,
torna-se imprescindível a adoção de práticas agrícolas sustentáveis, que causem
menores danos ao ambiente em que estão inseridas, como também estudos sobre o
efeito que diferentes sistemas causam ao ambiente de produção, definindo assim a
melhor estratégia de uso e manejo, buscando sempre a melhoria da qualidade de vida
humana, animal e vegetal.
9
3.2 Qualidade do solo
O conceito de qualidade do solo data de civilizações muito antigas (DORAN et
al., 1996) e é parte fundamental da qualidade ambiental. No final da década de 70 e
durante os dez anos seguintes, esteve muito associado ao conceito de fertilidade, sendo
um solo considerado de alta qualidade quando se apresentava quimicamente rico. No
entanto, os conceitos foram renovados e o solo de alta qualidade passou a ser visto de
outra forma. Segundo Vezzani et al. (2008), as implicações de qualidade do solo não se
restringem somente ao ambiente solo, mas se estendem à hidrosfera, atmosfera e a
biosfera, atuando na qualidade da água, qualidade do ar e na biodiversidade (Figura 1).
Figura 1. Fatores relacionados à qualidade do solo e aos atributos utilizados para sua
quantificação, com destaque para a diversidade microbiana. Adaptado de Melloni
(2007).
O novo conceito de qualidade do solo é relativamente recente, iniciando na
década de 1990, com grandes controvérsias e não tão bem estabelecido na comunidade
científica (PIERZYNSKI et al., 2000; MENDES et al., 2009) (Tabela 1).
10
Tabela 1. Definições para “Qualidade do Solo”.
Definição
Capacidade de um solo funcionar dentro
do ecossistema para sustentar a
produtividade biológica, manter a
qualidade ambiental e promover a saúde
das plantas e dos animais.
Capacidade de um tipo específico de solo
funcionar como ecossistema natural ou
manejado para sustentar a produtividade
animal e vegetal, manter a qualidade da
água e do ar e suportar o crescimento
humano
Condição
do
solo
relativa
aos
requerimentos de uma ou mais espécies
biológicas e/ou de algum propósito
humano
Capacidade do solo de sustentar a
diversidade biológica, regular o fluxo da
água e solutos, degradar, imobilizar e
detoxificar compostos orgânicos e
inorgânicos e atuar na ciclagem de
nutrientes e outros elementos
Autores
Doran e Parkin, 1994
Karlen et al., 1997
Johnson et al., 1997
Seybold et al., 1998
Fonte: Adaptado de Araujo e Monteiro, 2007.
Embora haja consenso entre pesquisadores e agricultores de que a manutenção
da qualidade do solo é um elemento-chave para a sustentabilidade dos sistemas
agrícolas, a avaliação desse atributo não é uma tarefa fácil. O objetivo desta busca é
obter uma ferramenta para avaliar, principalmente, a qualidade das práticas de manejo
empregadas na produção agrícola, visando à sustentabilidade da agricultura e a
preservação do ambiente. Segundo Vezzani (2001), um solo atinge qualidade quando
exerce suas funções, a partir de propriedades emergentes geradas num estado de ordem
elevado, caracterizado pela presença de estruturas complexas, diversificadas e com
grande quantidade de energia e matéria. Dessa forma, a qualidade do solo pode ser
inferida a partir das mudanças avaliadas nos seus atributos ou nos atributos do
ecossistema, conhecidos como indicadores.
11
3.3 Indicadores de qualidade do solo
A qualidade do solo pode ser avaliada considerando a capacidade do solo em
suprir nutrientes para as plantas, para suportar o crescimento das raízes, para
proporcionar uma adequada atividade biológica, em propiciar uma adequada
estabilidade estrutural, para resistir à erosão e para reter água para as plantas, entre
outros (CASALINHO et al., 2007). Nessa perspectiva, é fundamental a escolha de um
conjunto mínimo de indicadores que apresentem características como facilidade de
avaliação, aplicabilidade em diferentes escalas, capacidade de integração, adequação ao
nível de análise da pesquisa, sensibilidade às variações de manejo e clima e
possibilidade de medições por métodos quantitativos e/ou qualitativos (DORAN et al.,
1996) (Tabela 2).
Tabela 2. Principais indicadores físicos, químicos e biológicos e suas relações com a
qualidade do solo.
Indicadores
Relação com qualidade do solo
Físicos
Estrutura do solo
Retenção e transporte de água e nutrientes
Infiltração e densidade
Movimento de água e porosidade do solo
Capacidade de retenção de umidade
Armazenamento e disponibilidade de água
Químicos
Atividade biológica e disponibilidade de
pH
nutrientes
Crescimento vegetal e atividade
Condutividade Elétrica
microbiana
Disponibilidade de nutrientes para as
Conteúdo de N, P e K
plantas
Biológicos
Atividade microbiana e reposição de
Biomassa microbiana
nutrientes
Produtividade do solo e potencial de
Mineralização de nutrientes (N, P e S)
suprimento de nutrientes
Respiração do Solo
Atividade microbiana
Potencial de suprimento de N para as
Fixação Biológica
plantas
Atividade enzimática do solo
Atividade microbiana e catalítica no solo
Fonte: Adaptado de Doran e Parkin (1994).
12
Chaer (2001) ressalta que um dos obstáculos para avaliar a qualidade do solo é
a interpretação dos seus indicadores, ou seja, saber quando é que os valores obtidos
indicam um bom solo. A atribuição de valores à qualidade do solo permitiria uma
avaliação da política do uso da terra, identificação de áreas ou sistemas de manejos
críticos, avaliação de práticas que degradam ou melhoram o solo e ampliação do
conhecimento e compreensão sobre manejo sustentável do solo (MELLONI, 2007)
Atualmente, existe na literatura uma grande quantidade de informações acerca
dos indicadores de caráter químico e físico, que permite, com certo grau de
confiabilidade, definir faixas de valores adequados para essas características em
diversos tipos de solos e culturas; no entanto, a base de informações disponíveis sobre
os dados biológicos ainda é pequena. Segundo Stenberg (1999), as principais causas
estão no fato dos testes microbiológicos não serem incluídos em análise de laboratórios
de rotina e a falta de padronização de métodos, desde a amostragem, estocagem, prétratamento das amostras até os procedimentos analíticos e a apresentação dos
resultados. Dessa forma, saber quando os valores obtidos indicam ou não um bom solo
é um dos grandes obstáculos ao uso dessas variáveis nas avaliações de qualidade do
solo (TÓTOLA & CHAER, 2002).
3.4 Bioindicadores de qualidade do solo
Um indicador microbiológico pode ser definido como uma espécie de
microrganismo ou grupo de microrganismos que indica, pela sua presença e atividade
em determinada área, a existência de uma condição ambiental específica. Um aspecto
que deve ser levado em consideração é que os valores “ideais” para bioindicadores
podem variar conforme o tipo de solo, sistemas de manejo e condições climáticas
(MENDES et al., 2009). Assim, surgiram dois enfoques para o estabelecimento de
critérios de referências, que seriam a condição de solo nativo e condições que
maximizem a produção e conservem o meio ambiente (SANTANA & BAHIA-FILHO,
1999).
A atividade microbiológica é altamente concentrada nas camadas mais
superficiais do solo, ocupando uma fração de menos que 0,5% do volume total do solo e
13
representando menos que 10% da matéria orgânica (ARAUJO & MONTEIRO, 2007).
A função dos microrganismos é mediar processos no solo relacionados com o manejo,
podendo assim, serem indicadores sensíveis de qualidade do solo (POWLSON, 1997).
Alguns estudos avaliaram as variáveis microbiológicas e identificaram que estas foram
mais sensíveis em detectar em etapa anterior, efeitos dos diferentes sistemas de manejo
do que as variáveis físicas e químicas (BALOTA et al., 1998; ROSCOE et al., 2006;
MERCANTE et al., 2008; BARBOSA, 2010).
Segundo Brookes (1995), a utilização de indicadores biológicos no
monitoramento da qualidade do solo deve obedecer alguns critérios como: serem exatos
e precisamente avaliados para se obter respostas em uma ampla escala de tipos e
condições de solo, devem ser fáceis e economicamente viáveis, sensíveis a estresses
mais robustos o suficiente para não fornecer alarmes falsos, dois ou mais atributos,
independentes, devem ser utilizados, entre outros. Entre os parâmetros utilizados na
caracterização do componente biológico do solo, destacam-se as avaliações de atividade
e diversidade microbiana, fixação biológica do nitrogênio e biomassa microbiana e
índices derivados, sendo estes últimos, os atributos utilizados no presente estudo.
3.5 Biomassa microbiana do solo e índices derivados
A biomassa microbiana do solo é considerada a parte viva e mais ativa da
matéria orgânica do solo, constituída por fungos, bactérias, actinomicetos, protozoários,
algas e microfauna, excluindo-se raízes e animais inferiores a 5x103 µm3 (GAMARODRIGUES, 1999; TÓTOLA & CHAER, 2002), representando em média de 2 a 5%
do C orgânico (JENKINSON & LADD, 1981) e de 1 a 5% do N total do solo (SMITH
& PAUL, 1990). Segundo Roscoe et al (2006), a biomassa microbiana é considerada o
reservatório mais ativo da matéria orgânica do solo, atuando diretamente no balanço de
nutrientes, particularmente para o nitrogênio, fósforo e potássio. Gregorich et al. (1994)
ressaltam que os solos que mantém elevados teores de biomassa microbiana são
capazes, não somente de armazenar, mas também de ciclar mais nutrientes no sistema.
É componente nos processos que vão desde a formação do solo (intemperização das
rochas) até a decomposição dos resíduos orgânicos, ciclagem de nutrientes,
14
biorremediação de áreas contaminadas por poluentes, entre outros (REIS JUNIOR &
MENDES, 2007).
Alterações significativas na biomassa microbiana do solo podem ser
identificadas com antecedência, quando comparadas às mudanças na matéria orgânica.
Assim, a avaliação da biomassa microbiana tem sido proposta como um indicador do
estado e das alterações da matéria orgânica do solo e sugerida como uma medida
sensível ao aumento ou decréscimo de sua quantidade (TÓTOLA & CHAER, 2002).
No entanto, a estimativa da biomassa microbiana deve ser distinguida da sua
atividade, uma vez que não se trata de uma medida da atividade dos microrganismos do
solo, mas sim da massa microbiana viva total do solo, em um determinado momento,
considerando-se a população microbiana como uma entidade única (DE-POLLI &
GUERRA, 1999). Desse modo, torna-se importante utilizar outras análises, que
permitam avaliar a atividade microbiana, indicando o estado metabólico das
comunidades dos microrganismos do solo (TÓTOLA & CHAER, 2002).
A atividade metabólica da população microbiana do solo é medida através da
quantidade de CO2 liberado na respiração dos microrganismos (respiração basal ou C
prontamente mineralizável) (ANDERSON, 1982; ZIBISKE, 1994). Este parâmetro é
dependente do estado fisiológico das células e é influenciada por diferentes fatores, tais
como umidade, temperatura e disponibilidade de nutrientes. Altas taxas de respiração
podem ser interpretadas como uma característica desejável quando se considera que a
decomposição dos resíduos orgânicos irá disponibilizar nutrientes para as plantas ou
também uma situação grave quando a intensa decomposição da matéria orgânica estável
provocar uma perda de nutrientes (ROSCOE et al., 2006).
Outro parâmetro a ser considerado é o quociente metabólico (qCO2), um índice
que expressa a relação entre a respiração basal, acima citada, e o conteúdo da biomassa
microbiana. Uma biomassa mais eficiente seria aquela que perderia menos carbono na
forma de CO2 com a respiração e incorporasse mais carbono aos tecidos microbianos
(REIS JUNIOR & MENDES, 2007). Anderson e Domsch propõem a utilização deste
parâmetro para avaliar o efeito das condições de estresse (diminuição da quantidade de
matéria orgânica, diminuição do pH, redução dos níveis de nutrientes e aumento dos
teores de C-orgânico recalcitrante) sobre a atividade e biomassa microbiana. De um
15
modo geral, solos com baixo quociente metabólico estão próximos do estado de
equilíbrio.
Há também a relação C microbiano:C orgânico, conhecido como quociente
microbiano (qMIC), sendo um índice que expressa a qualidade nutricional da matéria
orgânica. Em solos com matéria orgânica de baixa qualidade nutricional, a biomassa
microbiana encontra-se sob condições de estresse, tornando-se incapaz de utilizar
totalmente o C orgânico; neste caso, o quociente microbiano diminui (GAMARODRIGUES & GAMA-RODRIGUES, 2008). A biomassa microbiana poderá
aumentar, ainda que os níveis de C orgânico permanecem inalterados, quando há adição
de matéria orgânica de boa qualidade (WARDLE, 1992).
4 Referências
ANDERSON, J. P. E. Soil respiration. In: PAGE, A. L.; MILLER, R. H.; KEENEY, D.
R. (Ed.). Methods of soil analysis. 2nd. ed. Madison: American Society of Agronomy:
Soil Science Society of Agronomy, 1982. p. 831-872. (Agronomy, 9). part 2: Chemical
and microbiological properties.
ANDRADE, L. A. B. Efeitos da incorporação de Crotalaria juncea L. sobre algumas
características do solo e do desenvolvimento inicial da cana-de-açúcar (Saccharum
spp.). 1982. 129 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Escola Superior de
Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba – SP, 1982.
ARAUJO, A. S. F.; MONTEIRO, R. T. R. Indicadores biológicos de qualidade do solo.
Bioscience Journal, v. 23, p. 66-75, 2007.
ASSATO, M. M. Impactos sócio-econômicos da expansão do setor bioenergético do
Estado de Mato Grosso do Sul: os casos dos municípios de Nova Alvorada do Sul e
Rio Brilhante. 2010. 101 p. Monografia (Bacharel em Ciências Econômicas) - Escola
Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba – SP, 2010.
16
BALOTA, E. L.; COLOZZI-FILHO, A.; ANDRADE, D. S.; HUNGRIA, M. Biomassa
microbiana e sua atividade em solos sob diferentes sistemas de preparo de sucessão de
culturas. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 22, p. 641-649, 1998.
BARBOSA, L. A. Impacto de sistemas de cultivo orgânico e convencional da canade-açúcar, nos atributos do solo. 2010. 93p. Dissertação (Mestrado em Agronomia) –
Universidade de Brasília, Brasilia – DF, 2010.
BROOKES, D. C. The use of microbial parameters in monitoring soil pollution by
heavy metals. Biology and Fertility of Soils, v. 19, p. 269-279, 1995.
CASALINHO, H. D.; MARTINS, S. R.; SILVA, J. B.; LOPES, A. S. Qualidade do solo
como indicador de sustentabilidade de agroecossistemas. Revista Brasileira de
Agrociência. v. 13, p.195-203, 2007.
CHAER, G. M. Modelo para determinação de índice de qualidade do solo baseado
em indicadores físicos, químicos e microbiológicos. 2001. 100p. Dissertação
(Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG,
2001.
DE-POLLI, H.; GUERRA, J. G. M. C, N e P na biomassa microbiana do solo. In:
SANTOS, G de A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.) Fundamentos da matéria orgânica
do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Genesis, 1999. Cap. 17,
p.389-411.
DORAN, J. W.; SARRANTONIO, M.; LIEBIG, M. A. Soil health and sustainability.
Advances in Agronomy, v. 56, p. 1-54, 1996.
DORAN, J. W.; PARKIN, T. B. Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J. W.;
OLEMAN, D. C.; BEZDICEK, D. F.; STEWART, B. A., ed. Defining soil quality for a
17
sustainable environment. Madison, Soil Science Society of America, 1994. p. 107-124.
(Special publication n. 35).
FERRO, J. A.; MACCHERONI, W.; ULIAN, E. C. A importância da biotecnologia
para o futuro da cana-de-açúcar. In:PINTO, A. S.; SCANDIUZZI, G. F. Revista
Protec: edição especial cana-de-açúcar. Piracicaba. Facile, 2009. p. 35-38.
FRANCHINI, J. C.; CRISPINO, C. C.; SOUZA, R. A.; TORRES, E.; HUNGRIA, M.
Microbiological parameters as indicators of soil quality under various soil management
and crop rotation systems in southern Brazil. Soil & Tillage Research, v. 92, p.18-29,
2007.
GAMA-RODRIGUES, E. F.; GAMA-RODRIGUES, A. C. Biomassa microbiana e
ciclagem de nutrientes. In: SANTOS, G. A.; SILVA, L. S.; CANELLAS, L. P.;
CAMARGO, F. A. O. (Eds.) Fundamentos da matéria orgânica do solo:
ecossistemas tropicais e subtropicais. 2° Ed. Porto Alegre: Metropole, 2008. p. 159168.
GAMA-RODRIGUES, E. F. Biomassa microbiana e ciclagem de nutrientes. In:
SANTOS, G. A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do
solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Gênesis, 1999. p. 227-243.
GONÇALVES, N. H. Manejo do solo para implantação da cana-de-açúcar. In:
SEGATO, S. V.; PINTO, A.; JENDIROBA, E.; NOBREGA, J. C. M. Atualização em
produção de cana-de-açúcar. Piracicaba, CP 2, 2006. 415 p.
JENDIROBA, E. A expansão da cana-de-açúcar e as questões ambientais. In:
SEGATO, S. V.; FERNANDES, C.; PINTO, A. Expansão e renovação de canavial.
Piracicaba, CP 2, 2006. 415 p.
18
JENKINSON, E. S.; LADD, J. N. Microbial biomass in soil measurement and turnover.
In: PAUL, E. A.; LADD, J. N. (Ed.). Soil Biochemochemistry. New York: Marcel
Dekker, 1981. v. 5, p. 415-471. (Books in Soil and the Environment).
LEE, K. E. The functional significance of biodiversity in soils. In: World congress of
soil science, 15., 1994, Acapulco. Anais… Acapulco: International Society of Soil
Science, 1994. p. 168-182.
LUCA, E. F.; FELLER, C.; CERRI, C. C.; BARTES, B.; CHAPLOT, V.; CAMPOS, D.
C.; MANECHINI, C. Avaliação de atributos físicos e estoques de carbono e nitrogênio
com queima e sem queima do canavial. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 32,
p.789-800, 2008.
MATSUOKA, M.; MENDES, I. C.; LOUREIRO, M.F. Biomassa microbiana e
atividade enzimática em solos sob vegetação nativa e sistemas agrícolas anuais e
perenes na região de Primavera do Leste (MT). Revista Brasileira de Ciência do Solo,
v. 27, p.435-444, 2003.
MELLONI, R. Quantificação microbiana da qualidade do solo. In: SILVEIRA, A. P.
D.; FREITAS, S. S. (Ed.). Microbiota do solo e qualidade ambiental. Campinas.
Instituto Agrônomico, 2007. p. 193-210.
MENDES, I. C.; HUNGRIA, M.; REIS-JUNIOR, F. B.; FERNANDES, M. F.;
CHAER, G. M.; MERCANTE, F. M.; ZILLI, J. E. Bioindicadores para avaliação da
qualidade dos solos tropicais: utopia ou realidade? Planaltina-DF: Embrapa
Cerrados, 2009. 31p. (Documentos, 246).
MERCANTE, F. M.; FABRÍCIO, A.C.; MACHADO, L.A.Z.; SILVA, W.M.
Parâmetros microbiológicos como indicadores da qualidade do solo sob sistemas
integrados de produção agropecuária. Dourados: Embrapa Agropecuária Oeste,
2004, 27p. (Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento/Embrapa agropecuária Oeste, 20).
19
MERCANTE, F. M.; SILVA, R. F.; FRANCELINO, C. S. F.; CAVALHEIRO, J. C. T.;
OTSUBO, A. A. Biomassa microbiana em um Argissolo Vermelho, em diferentes
coberturas vegetais, em área cultivada com mandioca. Acta Scientiarum Agronomy, v.
34, p.479-485, 2008.
MOZAMBANI, A. E.; PINTO, A.; SEGATO, S. V.; MATTIUZ, C. F. M. História e
morfologia da cana-de-açúcar. In: SEGATO, S. V.; PINTO, A.; JENDIROBA, E.;
NÓBREGA, J. C. M. Atualização em produção de cana-de-açúcar. Piracicaba. CP 2,
2006. 415 p.
NUNES, R. S. Distribuição de fósforo no solo sob dois sistemas de cultivos e
diferentes manejos da adubação fosfatada. 2010. 88 p. Dissertação de Mestrado.
Universidade de Brasília, Brasilia - DF, 2010.
PIERZYNSKI, G. M.; SIMS, J. T.; VANCE, G. F. Soil and environmental quality. CRC
Press. 2 ed. Boca Raton: Flórida, p. 315-338, 2000.
POWLSON, D. S.; BROOKES, P. C.; CHRISTENSEN, B. T. Measurement of soil
microbial biomass provides an early indication of changes in total organic matter due to
straw incorporation. Soil Biology and Biochemestry, v. 19, p. 159-164, 1987.
RAIJ, B.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A. M. C. Recomendações
de adubação e calagem para o estado de São Paulo. Campinas: IAC, 1997. 285p.
(Boletim Técnico, 100).
REIS JUNIOR, F. B.; MENDES, I. C. Biomassa microbiana do solo. Embrapa
Cerrados. Planaltina – DF. 2007. Documentos. 40 p.
ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; MENDES, I. C.; REIS JUNIOR, F. B.; SANTOS,
J. C. F.; HUNGRIA, M. Biomassa microbiana do solo: fração mais ativa da matéria
orgânica. In: ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; SALTON, J. C. (Ed.). Dinâmica da
20
matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas: modelagem matemática e
métodos auxiliares. Dourados, Embrapa Agropecuária Oeste, 2006, p. 163-198.
RUSSEL, F. W. Soil conditions and plant growth. 10th ed., London: Longman, p.160170. 1973.
SANTANA, D. P.; BAHIA-FILHO, A. F. C. Indicadores de qualidade do solo. In:
Congresso Brasileiro de Ciência do Solo, 27, 1999, Brasília. Ciência do Solo e
Qualidade de Vida. Resumos... Brasília: Embrapa Cerrados, UnB 1999. CD-Rom.
SEGATO, S. V.; MATTIUZ, C. F. M.; MOZAMBANI, A. E. Aspectos fenológicos da
cana-de-açúcar. In: SEGATO, S. V.; PINTO, A.; JENDIROBA, E.; NÓBREGA, J. C.
M. Atualização em produção de cana-de-açúcar. Piracicaba. CP 2, 2006. 415 p.
SILVA, J. E.; RESCK, D. V. S. Matéria orgânica do solo. In: VARGAS, M. A. T.;
HUNGRIA, M. (Ed.). Biologia dos solos dos cerrados. Planaltina - DF: EmbrapaCPAC, 1997. p. 465-515.
SMITH, J. L. PAUL, E. A. The significance of soil microbial biomass estimations. In:
BOLLAG, J.; STOTZKY, D, G. (Ed.). Soil biochemistry. New York: M. Dekker,
1990. v. 6, p. 357-396.
STABEN, M. L.; BEZDICEK, D. F.; SMITH, J. L.; FAUCI, M. F. Assentement of soil
quality in conservation reserve program and wheat-fallow soils. Soil Science Society of
America Journal, v. 61, p. 124-130, 1997.
STENBERG, B. Monitoring soil quality of arable land: microbiological indicators. Soil
and Plant Science, v. 49, p. 1-24, 1999.
21
TEDESCO, M. J.; SELBACH, P. A.; GIANELLO, C.; CAMARGO, F. A. O. Resíduos
orgânicos no solo e os impactos no ambiente. In: SANTOS, G. A.; SILVA, L. S.;
CANELLAS, L. P.; CAMARGO, F. A. O. (Eds.) Fundamentos da matéria orgânica
do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2° Ed. Porto Alegre: Metropole, 2008.
p. 113-136.
TÓTOLA, M. R.; CHAER, G. M. Microorganismos e processos microbiológicos como
indicadores de qualidade dos solos. In: ALVAREZ, V. H.; SCHAEFER, C. E. G. R.;
BARROS, N. F.; MELLO, J. W. V.; COSTA, L. M. (Eds) Tópicos em Ciência do
Solo, Vol. 2. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, p. 195-276. 2002.
VEZZANI, F. Qualidade do sistema solo na produção agrícola. Porto Alegre:
UFRGS, 2001. 184 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo). Programa de Pós
Graduação em Ciência do Solo, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, 2001.
VEZZANI, F. M.; CONCEIÇÃO, P. C.; MELLO, N. A.; DIECKOW, J. Matéria
orgânica e qualidade do solo. Matéria orgânica e qualidade do solo. In: SANTOS, G.
A.; SILVA, L. S.; CANELLAS, L. P.; CAMARGO, F. A. O. (Eds.) Fundamentos da
matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2° Ed. Porto Alegre:
Metropole, 2008. p. 113-136.
WARDLE, D. A. A comparative assessment of factors which influence microbial
biomass carbon and nitrogen levels in soil. Biology Review, v. 67, p. 321-358, 1992.
ZIBILSKE, L. M. Carbon mineralization. In: WEAVER, R. W.; SCOOT, A.;
BOTTOMLEY, P. J. (Ed.). Methods of soil analysis. Madison: Soil Science Society of
America, 1994. p. 836-864. (Special publication, 5). Part 2: Microbiological and
biochemical properties.
22
CAPÍTULO 2 - ATRIBUTOS MICROBIOLÓGICOS DO SOLO SOB CULTIVO
DE CANA-DE-AÇÚCAR COM E SEM QUEIMA
RESUMO - A biomassa microbiana está envolvida nos processos dinâmicos do
solo, sendo uma importante ferramenta para a aferição da sua qualidade em função das
diferentes práticas de manejo adotadas. O processo de queima da cana-de-açúcar antes
da colheita tem sido associado à emissão de grande quantidade de gases poluidores e
causadores do efeito estufa, enquanto a colheita da cana sem queima (cana crua) é
vislumbrada como medida mitigadora do efeito estufa, além de promover melhorias no
sistema solo-planta. O presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do cultivo
de cana-de-açúcar sem queima da palhada (colheita mecanizada), em comparação a um
sistema com queima da palhada (colheita manual), sobre a biomassa microbiana do solo
e índices derivados (respiração basal, quociente metabólico, quociente microbiano e
matéria orgânica). O estudo foi conduzido no período de 2009 a 2010, na Usina
Dourados, Distrito de Itahum, no Município de Dourados, MS, num Latossolo
Vermelho distrófico, em cultivos de cana-de-açúcar com colheita mecânica (sem
queima) e com colheita manual (com queima). Uma área adjacente, com vegetação
nativa, foi incluída no estudo como referencial da condição original do solo. As coletas
de solo foram realizadas em três profundidades: 0-5, 5-10 e 10-20 cm, com cinco
amostras compostas, oriundas de cinco subamostras, coletadas com intervalo de dez
metros entre si, ao longo de um transecto. Considerando os diferentes sistemas de
colheita, os resultados demonstraram que o sistema de manejo sem queima da cana-deaçúcar
(colheita
mecanizada)
favoreceu
a
manutenção
da
comunidade
de
microrganismos do solo, quando comparada ao sistema com queima (colheita manual),
especialmente nas camadas mais superficiais do solo. Do mesmo modo, a atividade
microbiana (respiração basal) é favorecida pelo manejo sem queima da cana-de-açúcar,
mesmo nas camadas inferiores (até 10-20 cm) do perfil do solo.
Palavras-chave: agroecossistemas, biomassa microbiana, bioindicador.
23
1 Introdução
A expansão da cultura da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) no cenário
agrícola brasileiro tem sido impulsionada por tecnologias que contribuem na
conservação do solo, redução de custo de produção e maior produtividade (SCHULTZ
et al., 2010). De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
(INDICADORES..., 2011), na safra 2010/2011, a área cultivada com a cultura da canade-açúcar no Brasil foi de 10,2 milhões de hectares e produção estimada de 722,5
milhões de toneladas, representando um incremento na produção de 7%, em relação à
safra anterior (2009/2010). O Estado de Mato Grosso do Sul é responsável por 4,8% da
produção nacional desta cultura, estando em plena ascensão, visto que passou de 265
mil hectares na safra 2009/2010 para 620 mil hectares cultivados na safra 2012/2013,
apresentando um crescimento de aproximadamente 34% na área cultivada. O uso
contínuo do solo nesta nova dimensão da produção de cana-de-açúcar tem despertado
interesse de pesquisadores no entendimento funcional deste ambiente (BARBOSA,
2010; CORREIA & ALLEONI, 2011).
A queima da palhada, realizada antes da colheita manual, é uma forma de
manejo utilizada na cultura da cana-de-açúcar, com a premissa de eliminar resíduos
vegetais e animais peçonhentos, facilitando o trabalho dos cortadores e do transporte
dos toletes para a usina (AZANIA et al., 2006), além de provocar uma queda na
população da larva de Diatrea saccharalis e no parasitismo dessas larvas (MACEDO &
ARAUJO, 2000). Entretanto, esta prática pode ocasionar danos nocivos à saúde humana
(LOPES & RIBEIRO, 2006), além de um aumento considerável na emissão de gases
poluidores e causadores do efeito estufa (FIGUEIREDO & LA SCALA JUNIOR,
2011). Por determinação legal, na maioria dos municípios do Estado de Mato Grosso do
Sul, o emprego do fogo está sendo substituído gradualmente pela colheita mecanizada
(sem queima), em atendimento ao disposto no Artigo 3˚, da Lei Estadual n˚ 3.404, de 30
de julho de 2007. Por outro lado, o sistema de manejo de cana crua, sem queima do
canavial antes da colheita, tem sido apontado como medida mitigadora do efeito estufa,
proporcionando ao solo uma considerável cobertura de resíduo vegetal (palhada),
24
contribuindo para a melhoria da sua qualidade, e, consequentemente, aumentando o
potencial produtivo da cultura (TAVARES et al., 2010).
Os processos de colheita (mecanizado e manual) podem causar alterações no
ciclo energético, biogeoquímico dos ecossistemas, agregação e atividade biológica do
solo (BARBOSA, 2010). Dentre as características biológicas do solo, está presente a
biomassa microbiana, definida como a parte viva da matéria orgânica, composta por
todos os organismos menores que 5.10-3 µm3, tais como fungos, bactérias,
actinomicetos, leveduras e outros componentes da microfauna (GAMA-RODRIGUES,
1999). Estes microrganismos do solo apresentam respostas rápidas às alterações
provocadas pelos sistemas de manejo, em comparação a mudanças verificadas nas
propriedades físicas e químicas, podendo refletir as condições de conservação ou
degradação do solo (ARAUJO & MONTEIRO, 2007).
Neste contexto, atributos microbiológicos, como biomassa microbiana e índices
derivados, têm sido propostos para a aferição da qualidade do solo em função das
diferentes práticas de manejo adotadas (DORAN & PARKIN, 1994). Assim, estudos
envolvendo a biodinâmica do solo em diferentes sistemas de colheita na cultura de
cana-de-açúcar podem apontar formas de manejos mais sustentáveis, amenizando
consequências ambientais de impactos negativos.
Ante estas informações, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do cultivo
de cana-de-açúcar sem queima da palhada (colheita mecanizada), em comparação ao
sistema de colheita manual, que envolve a queima da palhada, sobre parâmetros
microbiológicos do solo (biomassa microbiana e índices derivados).
2 Material e Métodos
O estudo foi conduzido no período de 2009 a 2010, na Usina Dourados, no
Distrito de Itahum, Município de Dourados, MS, num Latossolo Vermelho distrófico,
situado a 22º 01' 24,4" S e 55º 08' 02" W, onde o cultivo da cana-de-açúcar, variedade
RB925211, representa a principal atividade. O clima da região é classificado como
Cwa, mesotérmico úmido, com o verão quente e o inverno seco (FIETZ & FISCH,
2008).
25
As avaliações foram realizadas em cultivo sem queima (colheita mecanizada),
numa área equivalente a 30,7 ha, e em cultivo com queima (colheita manual), numa área
de 5,2 ha. Uma área adjacente, com vegetação nativa (VN), foi incluída no estudo como
referencial da condição original do solo. Para subsidiar a discussão e o entendimento
dos resultados, as precipitações e temperaturas foram registradas durante todo o período
experimental (Figura 1).
Figura 1. Variação da temperatura e precipitação total, por decênios, registrada na
estação metereológica da Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), Distrito
de Itahum, Município de Dourados, MS.
As avaliações na área de estudo foram realizadas em novembro de 2009
(período chuvoso) e julho de 2010 (período seco). Para subsidiar os resultados, na tabela
1 encontram-se os períodos em que foram realizadas as amostragens em relação ao
momento em que a cultura encontrava-se em cada sistema de manejo.
26
Tabela 1. Estágio da cultura no momento da avaliação.
Avaliações
Sistema
Estágio
Sem queima
Um mês após o segundo corte da cana
Com queima
Quatro meses após a queima do canavial
Sem queima
Nove meses após segundo corte da cana
Com queima
Um mês após a queima do canavial
Novembro/2009
Julho/2010
Em cada sistema, as amostragens foram realizadas em três profundidades (0-5,
5-10 e 10-20 cm), com cinco amostras compostas, oriundas de cinco subamostras,
coletadas com intervalo de dez metros entre si, ao longo de um transecto. As coletas
ocorreram perpendicularmente à linha de plantio, conforme proposto por Nicolodi et al.
(2002), sendo um dos pontos na linha de plantio e os demais nas entrelinhas. Após a
homogeneização, as amostras foram acondicionadas em sacos plásticos e armazenadas
em câmara fria (4°C), durante três dias até a realização das análises laboratoriais. O solo
foi analisado quimicamente, de acordo com Claessen (1997), conforme apresentado na
Tabela 1. Para a caracterização química, foi utilizada parte das amostras coletadas para
as determinações microbiológicas.
27
Tabela 2. Atributos químicos do solo nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20 cm, sob
sistemas sem queima (colheita mecanizada), com queima (colheita manual) da cana-deaçúcar e sob vegetação nativa (VN). Valores médios de duas épocas de avaliação.
Dourados, MS.
pH
P
K Ca Mg Al H + Al SB CTC V
Sistemas Prof.(cm) H2O mg/dm3 ------------------ cmolc/ dcm3 ------------------ %
Sem
Queima
Com
Queima
Vegetação
Nativa
0-5
5-10
10-20
0-5
5-10
10-20
0-5
5-10
10-20
6,5
6,2
5,8
5,8
5,4
5,1
5,4
5,1
4,9
3,8
2,6
2,5
3,3
2,1
1,3
2,2
1,0
0,7
0,2
0,1
0,1
0,3
0,1
0,1
0,8
0,6
0,4
5,3
4,7
4,2
5,1
4,2
3,0
4,5
1,8
0,7
1,9
1,6
1,4
1,9
1,7
1,3
2,4
1,4
0,7
0,2
0,1
0,1
0,3
0,1
0,1
0,8
0,6
0,4
2,9
3,7
4,7
3,1
3,9
5,0
9,7
11,7
11,8
8,0
6,5
5,0
7,2
5,8
4,4
5,5
2,8
1,4
11,0 69,0
10,2 61,6
9,7 55,4
10,5 66,8
9,8 58,2
9,4 46,6
15,2 52,5
14,6 31,8
13,2 16,15
O carbono da biomassa microbiana (C-BMS) foi avaliado pelo método da
fumigação-extração, de acordo com Vance et al. (1987). Determinou-se, ainda, a
respiração basal (C-CO2), obtida pela incubação das amostras com captura de CO 2, em
NaOH, durante sete dias, pela adaptação do método da fumigação-incubação, proposto
por Jenkinson & Powlson (1976). O C orgânico foi determinado pelo método de
Mebius, modificado por Yeomans & Bremner (1989). Após a realização das análises de
C-BMS e C-CO2 evoluído, foram determinados os quocientes metabólicos (qCO2),
conforme Anderson & Domsch (1990), sendo que esse atributo foi obtido, a partir da
relação C-CO2/C-BMS, e os quocientes microbianos (qMIC) pela relação C-BMS/ Corgânico total.
Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas
pelo teste T, a 5% de probabilidade. O teste T foi utilizado para estabelecer a
comparação estatística entre as amostras (diferentes e independentes), com médias de
variáveis quantitativas. As análises estatísticas foram processadas por meio do programa
Assistat (SILVA & AZEVEDO, 2009).
Os parâmetros referentes à biomassa microbiana, índices derivados e atributos
químicos foram submetidos à análise dos componentes principais (ACP). Este método
foi adotado por apresentar características de reduzir a multidimensionalidade de
conjuntos de dados e gerar eixos interpretáveis (eixos ACP), encontrando combinações
28
lineares das variáveis, de forma a descrever as fontes mais importantes de variação na
ordenação dos dados (LEGENDRE & LEGENDRE, 1998). Foram realizadas duas
ACPs: parâmetros biológicos/sistemas de colheita e atributos químicos/sistemas de
colheita. As análises dos componentes principais foram realizadas na plataforma R (R
DEVELOPMENT CORE TEAM, 2005), através do software Vegan (OKSANEN et al.,
2006).
Além disso, os parâmetros referentes à biomassa microbiana e índices derivados
foram submetidos à análise de agrupamento (cluster analysis), adotando-se o método do
vizinho mais distante (complete linkage), a partir da distância euclidiana, para descrever
a similaridade entre os sistemas estudados. As análises de grupamento foram
processadas por meio do programa Statistica (HILL & LEWICKI, 2007).
3 Resultados e Discussão
De acordo com os resultados obtidos (Tabela 2), os teores de C-BMS na
vegetação nativa (VN) encontram-se situados dentro da faixa de valores verificada num
levantamento de diferentes sistemas naturais no Brasil, apresentado por Roscoe et al.
(2006). A ausência de preparo do solo, a maior diversidade florística, a manutenção de
hifas fúngicas e o acúmulo de serapilheira na superfície do solo contribuem para
condições mais favoráveis no sistema FS, em relação às áreas manejadas com culturas
agrícolas anuais ou perenes (MERCANTE et al., 2008).
29
Tabela 2. Valores médios de carbono da biomassa microbiana (C-BMS), respiração
basal (C-CO2), quociente metabólico (qCO2), quociente microbiano (qMIC) e matéria
orgânica do solo (MOS) nos sistemas sem queima (colheita mecanizada), com queima
(colheita manual) da palhada de cana-de-açúcar e sob vegetação nativa (VN). Médias de
duas épocas de avaliação, Dourados, MS.
C-BMS
C-CO2
qCO2
qMIC
MOS
Sistemas
Com queima
Sem queima
Vegetação
Nativa
Novembro/2009
Julho/2010
Com queima
Sem queima
Vegetação
Nativa
Novembro/2009
Julho/2010
Com queima
Sem queima
Vegetação
Nativa
Novembro/2009
Julho/2010
µg C g-1
solo seco
µg C-CO2 g1
solo dia-1
361,66 b
433,43 a
14,51 b
22,08 a
562,59
30,67
µ g C-CO2 µg-1
C-BMS h-1
0 a 5 cm
22,43 a
20,65 b
19,81
%
g kg-1
1,99 a
2,22 a
31,64 a
33,73 a
2,32
44,36
--------------------------- Épocas de avaliação --------------------------468,48 a
16,00 b
14,48 b
2,63 a
31,16 a
326,60 b
20,59 a
28,60 a
1,58 b
34,21 a
5 a 10 cm
220,84 a
8,17 b
31,03 a
1,36 a
29,65 a
217,43 a
19,13 a
14,90 b
1,57 a
29,23 a
368,00
32,88
41,24
1,89
33,39
--------------------------- Épocas de avaliação --------------------------220,71 a
12,42 a
24,53 a
1,38 a
27,23 a
217,57 a
14,89 a
21,40 a
1,55 a
31,65 a
10 a 20 cm
179,55 a
9,20 b
24,31 a
1,11 a
27,81 a
189,26 a
11,90 a
27,10 a
1,22 a
25,87 a
230,26
22,85
43,32
1,49
26,33
--------------------------- Épocas de avaliação --------------------------255,49 a
8,13 b
29,91 a
0,82 b
24,38 a
113,33 b
12,98 a
21,49 b
1,51 a
29,30 a
Médias seguidas de letras diferentes nas colunas diferem pelo teste T a 5% de probabilidade.
Dentre os sistemas de manejo avaliados, o tratamento sem queima (colheita
mecanizada) da cana-de-açúcar apresentou valores superiores (p < 0,05) para C-BMS,
em relação ao sistema com queima (colheita manual), na profundidade de 0 – 5 cm
(Tabela 2). Isto evidencia melhores condições de desenvolvimento microbiano no
sistema sem queima na camada superficial do solo, refletindo em maior acúmulo de CBMS. Em relação às demais profundidades, não foram encontradas diferenças
significativas entre tais manejos. Estes resultados corroboram com observações de
30
Galdos et al. (2009), que compararam a dinâmica do carbono em solo submetido à
queima e não queima da palhada da cana-de-açúcar. Estes autores verificaram que o teor
de C-BMS na área sem queima foi 2,5 vezes superior em comparação à área de cana
com queima, na profundidade 0 – 10 cm, atribuindo este resultado ao acúmulo de
resíduos vegetais e matéria orgânica na superfície do solo, o que favorece o
desenvolvimento microbiano. No entanto, Barbosa (2010) não observou diferença
significativa para C-BMS entre sistema convencional com e sem queima da palhada nas
camadas mais superficiais, porém, verificou uma redução nos teores de C-BMS da
camada mais superficial do solo para a camada de maior profundidade, tendência
também observada no presente estudo.
Em todas as profundidades avaliadas, o tratamento sem queima da cana-deaçúcar apresentou os maiores valores de respiração basal (evolução de C-CO2), sendo
significativamente superior (p < 0,05) ao tratamento com queima, corroborando com
resultados observados por Mendonza et al. (2000). As diferenças verificadas entre os
sistemas de manejos com e sem queima da cana, em todas as camadas do solo e nas
duas épocas de avaliação (Tabela 2), podem ser decorrentes das condições
pluviométricas no período em que as avaliações foram realizadas (Figura 1); neste
período, a temperatura e a precipitação pluviométrica acarretam condições favoráveis
para a atividade microbiana, resultando em maiores taxas de decomposição de resíduos
(ESPINDOLA et al., 2001). A manutenção da palha sobre o solo, aliada a condições
favoráveis de temperatura e umidade (Figura 1), também pode ter contribuído para os
maiores teores de C-CO2 obtidos, em comparação ao sistema com queima (Tabela 2). A
presença de resíduos sobre o solo promove o aumento da atividade dos microrganismos
heterotróficos, onde valores mais expressivos de C-CO2 implicam em uma maior
atividade biológica destes microrganismos, que apresentam estreita relação com o CBMS (VARGAS & SCHOLLES, 2000).
O quociente metabólico (qCO2) é um índice que expressa a relação entre a
respiração basal do solo (C-CO2) e a biomassa microbiana (C-BMS), onde valores
elevados são encontrados em condições ambientais estressantes, nas quais a biomassa
microbiana necessita de mais carbono para sua manutenção (MENDES et al., 2009).
Neste estudo, o sistema com queima apresentou os maiores índices de qCO2 nas duas
31
camadas mais superficiais (0-5 e 5-10 cm), sendo significativamente superiores
(p<0,05) àqueles verificados no sistema sem queima. Apenas na profundidade de 10-20
cm não foram verificadas diferenças significativas (p<0,05) entre os sistemas de cultivo
com e sem queima (Tabela 2). Este resultado evidencia uma maior perturbação no
ambiente onde a prática da queima foi realizada, principalmente nas camadas mais
superficiais. A queima do canavial proporciona um sistema longe do seu estado de
equilíbrio e propicia condições de estresse para a biomassa microbiana do solo,
resultando em maiores perdas de CO 2 e menor incorporação de C ao seu tecido celular
(BARBOSA, 2010). Ao avaliar as propriedades químicas e biológicas de solo de
tabuleiro cultivado com cana-de-açúcar com e sem queima da palhada, Mendonza et al.
(2000) não verificaram diferença significativa entre os tratamentos, quanto aos valores
de quociente metabólico, indicando que a matéria orgânica do solo encontrava-se em
níveis estabilizados.
A relação C-BMS/C orgânico total (qMIC) apresentou valores semelhantes
(p>0,05) entre os diferentes manejos de colheita da cana-de-açúcar, sendo superiores a
1% em todos os sistemas avaliados (Tabela 2). Estes valores estão de acordo com o
proposto por Jenkinson e Ladd (1981), que consideram normal que 1 a 4% do carbono
total do solo corresponda ao componente microbiano. Os índices encontrados neste
estudo estão dentro da faixa de valores verificada num levantamento de diferentes
sistemas naturais no Brasil, apresentado por Roscoe et al. (2006). O quociente
microbiano (qMIC) é um índice utilizado para fornecer indicações sobre a qualidade da
matéria orgânica, indicando que sob fatores estressantes para os microrganismos (pH,
deficiências nutricionais, presença de metais pesados), a capacidade de utilização do C é
menor e, consequentemente, o qMIC também diminui (WARDLE, 1994).
Entre os sistemas de manejo avaliados, não foi encontrada diferença significativa
nos valores de MOS (Tabela 2). De acordo com Rice et al. (1996), a maior parte da
matéria orgânica possui frações estáveis e resistentes a alterações, onde mudanças
significativas nessas frações podem levar anos ou décadas para serem detectadas.
Apesar de não terem sido detectadas alterações em curto prazo, a prática da queima
pode reduzir drasticamente os teores de MOS ao longo do tempo, devido ao menor
suprimento de resíduos que esta atividade proporciona. A diminuição da cobertura do
32
solo resulta em alterações na temperatura, umidade e aeração, favorecendo assim as
perdas de MOS do sistema solo-planta (BAYER & MIELNICZUK, 1999).
Foi observada significância (p<0,05) na análise de variância, na comparação
entre as épocas de amostragens, nas profundidades 0 – 5 e 10 – 20 cm, para os teores de
C-BMS, C-CO2, qCO2 e qMIC (Tabela 2). As variações seguiram um padrão sazonal
com maiores valores na estação chuvosa (novembro/2009) e menores na seca
(julho/2010). Assim, como observado por Mendonza et al. (2000), o C-BMS e o C-CO2
apresentaram maiores valores na camada mais superficial (0 – 5 cm), sendo esta região
como a de maior atividade microbiana no perfil do solo. A baixa precipitação ocorrida
próximo à amostragem de julho/2010 pode ter influenciado para a ocorrência de valores
elevados de qCO2 na camada de 0 – 5 cm, refletindo uma maior condição de estresse da
biomassa microbiana do solo nesta época.
Na análise dos componentes principais (ACP), a ordenação dos dados no biplot
(Figura 2), com sistemas de colheita em diferentes profundidades do solo, biomassa
microbiana do solo e índices derivados, explicou 85% da variabilidade original, onde
CP1 e CP2 retiveram 73% e 12%, respectivamente, das informações originais dos
dados. No biplot da Figura 3, os sistemas de colheita, em diferentes profundidades e as
variáveis químicas do solo, apresentaram a soma da variabilidade retida nos
componentes, explicando 89% da variabilidade original, onde CP1 e CP2 retiveram
70% e 19%, respectivamente, das informações originais dos dados.
33
Figura 2. Biplot dos atributos biológicos nos diferentes sistemas de colheita e
profundidades do solo em duas épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos
componentes principais. Colheita mecanizada, sem queima (SQ) e manual, com queima
(CQ) da palhada de cana-de-açúcar e vegetação nativa (VN). * 1.1 profundidade 05cm/novembro/2009, 2.1 profundidade 5-10cm/novembro/2009, 3.1 profundidade 1020cm/novembro/2009. 1.2 profundidade 0-5cm/julho/2010, 2.2 profundidade 510cm/julho/2010, 3.2 profundidade 10-20cm/julho/2010.
Pode-se observar no biplot, diferentes posições dos sistemas de colheita sem
queima e com queima, nas profundidades 0-5, 5-10 e 10-20 cm (Figura 2, 3). A VN, nas
primeiras camadas do solo (0-5 e 5-10 cm), nas duas épocas de avaliação
(novembro/2009 e julho/2010) se agrupam com a maioria dos parâmetros biológicos
relacionados à biomassa microbiana do solo, demonstrando ser um ambiente favorável à
manutenção de comunidades biológicas (Figura 2). Estes resultados corroboram com a
afirmativa de maior equilíbrio e diversidade de fatores nos ecossistemas naturais,
podendo atenuar impactos negativos no solo destes ambientes.
Entre os sistemas de colheita, a adoção do manejo sem queima da cultura da
cana-de-açúcar apresentou tendência próxima à observada para VN, agrupando-se com
34
a maior parte dos parâmetros e índices relacionados à biomassa microbiana do solo, nas
camadas mais superficiais do solo e em ambas as épocas de avaliação (Figura 2),
proporcionando melhores condições ao desenvolvimento da comunidade microbiana do
solo. Mendonza et al. (2000) também verificaram que a presença da palhada da cultura
de cana-de-açúcar proporciona condições favoráveis à atividade biológica do solo. Por
outro lado, a colheita com queima agrupou-se com o quociente metabólico (qCO2)
(Figura 2), mostrando que este sistema apresenta condições ambientais estressantes para
as comunidades biológicas do solo.
A ordenação dos dados no biplot das variáveis químicas do solo, pela ACP,
mostra a VN nas diferentes profundidades e épocas de avaliação, agrupando-se com as
variáveis químicas K, H+Al, Al e CTC (Figura 3). Estes resultados confirmam a
hipótese da presença de alumínio no solo de florestas semidecíduas da região e maior
capacidade de trocas catiônicas (CTC), favorecendo as relações químicas, físicas e
biológicas do solo. Entre os sistemas manejados com cana-de-açúcar, a colheita sem
queima da palhada agrupou-se com as variáveis químicas Mg, Ca e SB na profundidade
de 0-5 cm, em ambas épocas de avaliação (Figura 3). Tais resultados indicam que este
sistema torna-se favorável a um maior equilíbrio dos componentes químicos do solo.
Segundo Canellas et al. (2003), a preservação da palhada, pela ocasião da colheita
mecanizada, favorece a adição de matéria orgânica na lavoura de cana-de-açúcar,
alterando as propriedades químicas do solo e proporcionando maior fertilidade. O
sistema com queima tornou o solo mais ácido, com menores valores de pH (Figura 3).
Estes resultados sugerem que a colheita com queima da cultura da cana-de-açúcar
influencia diretamente a dinâmica do solo, alterando parâmetros biológicos e químicos,
que podem indicar distúrbios ou desequilíbrio no ambiente solo.
35
Figura 3. Biplot das variáveis químicas nos diferentes sistemas de colheita e
profundidades do solo em duas épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos
componentes principais. Colheita mecanizada, sem queima (SQ) e manual, com queima
(CQ) da palhada de cana-de-açúcar e vegetação nativa (VN). * 1.1 profundidade 05cm/novembro/2009, 2.1 profundidade 5-10cm/novembro/2009, 3.1 profundidade 1020cm/novembro/2009. 1.2 profundidade 0-5cm/julho/2010, 2.2 profundidade 510cm/julho/2010, 3.2 profundidade 10-20cm/julho/2010.
Em relação à análise de grupamentos, foi possível verificar a formação de dois
grupos interpretáveis (A e B), a partir dos dados dos parâmetros da biomassa
microbiana do solo e índices derivados (Figura 4). Os grupos compostos pelos sistemas
avaliados, a partir da distância euclidiana, apresentaram diferentes similaridades entre si
(Figura 4). O grupo “A”, composto por VN 1.1, SQ 1.1, VN 2.2, VN 1.2 engloba a
ligação com distância inferior a 60%, o que permite inferir que a similaridade entre eles
é de 40% de semelhança entre si. Este grupamento pode ter ocorrido em virtude das
características destes sistemas avaliados, que proporcionam maior quantidade de
resíduos vegetais na superfície do solo. A presença destes resíduos na superfície do
solo, como a palhada da cultura da cana-de-açúcar, proporciona um habitat favorável ao
36
estabelecimento de organismos do solo, como a biomassa microbiana e a macrofauna
invertebrada do solo (MENDONZA et al., 2000; PORTILHO et al., 2011). A
decomposição vegetal pode promover a formação de compostos orgânicos, como
açúcares, aminoácidos, ceras, fenóis, ligninas e ácidos, fonte de alimento de
comunidades biológicas do solo e, consequentemente, contribuir na assimilação de
nutrientes pelas plantas, proporcionando maior produtividade das culturas (SOUZA et
al., 2005).
Figura 4. Dendrograma de dissimilaridade dos parâmetros da biomassa microbiana do
solo, índices derivados nos diferentes sistemas de colheita e profundidades do solo em
duas épocas de avaliação: colheita mecanizada, sem queima (SQ) e manual, com
queima (CQ) da palhada de cana-de-açúcar e vegetação nativa (VN). 1.1 profundidade
0-5cm, novembro/2009; 2.1 profundidade 5-10cm, novembro/2009; 3.1 profundidade
10-20cm, novembro/2009; 1.2 profundidade 0-5cm, julho/2010; 2.2 profundidade 510cm, julho/2010; 3.2 profundidade 10-20cm, julho/2010. Grupos formados: A e B.
37
O grupo “B” apresentou 55% de semelhança entre si, formado por VN 2.1, SQ
3.2, CQ 3.2, CQ 2.1, CQ 2.2, SQ 2.1, VN 3.1, VN 3.2, SQ 2.2, SQ 3.1, CQ 3.1, SQ 1.2.
Este resultado mostra que, nas duas épocas de avaliação, o perfil do solo nas
profundidades de 5-10 e 10-20 cm, sob sistema com queima, se agrupa com sistemas
sem queima e floresta semidecídua (Figura 4), determinando baixa influência do fogo
na comunidade microbiana em maiores profundidades do solo. Podem-se visualizar
também os sistemas CQ 1.1 e CQ 1.2 isolados dos demais (Figura 4), mostrando o
efeito negativo da colheita com queima da palhada da cultura da cana-de-açúcar na
comunidade dos microrganismos do solo, na camada 0-5 cm, nas duas épocas de
avaliação. Portilho et al. (2011) também relataram, na mesma área experimental, a
interferência negativa da queima da palhada de cana-de-açúcar sobre a diversidade da
fauna invertebrada do solo.
Portanto, pode-se inferir que sistemas sem queima da palhada de cana-de-açúcar
favorecem o equilíbrio dinâmico da biomassa microbiana do solo e, consequentemente,
a conservação dos agroecossistemas. Este fato tem sido observado em outros sistemas
de manejo com rotação de culturas, que mantém cobertura vegetal na superfície do solo,
favorecendo os parâmetros biológicos, químicos e físicos do solo.
4 Conclusão
1- O sistema sem queima (colheita mecanizada) da palhada de cana-de-açúcar favorece
a manutenção da comunidade de microrganismos do solo, em comparação ao sistema
com queima (colheita manual), especialmente nas camadas mais superficiais do solo.
38
5 Referências
ANDERSON, T. H.; DOMSCH, K. H. Application of ecophysiological quotients (qCO2
and qD) on microbial biomasses from soils of different cropping histories. Soil Biology
& Biochemistry, v.22, p.251-255, 1990.
ARAUJO, A. S. F.; MONTEIRO, R. T. R. Indicadores biológicos de qualidade do solo.
Bioscience Journal, v.23, p.66-75, 2007.
AZANIA, C. A. M.; AZANIA, A. A. P. M.; PAVANI, M. C. M. D.; ALVES, P. L. C.
A. Desenvolvimento da tiririca (Cyperus rotundus) influenciado pela presença e
ausência de palha de cana-de-açúcar e herbicidas. Planta Daninha, v.24, p.29- 35,
2006.
BARBOSA, L. A. Impacto de sistemas de cultivo orgânico e convencional da canade-açúcar, nos atributos do solo. 2010. 93 p. Dissertação (Mestrado) – Universidade
de Brasília, Brasília, DF, 2010.
BAYER, C.; MIELNICKZUK, J. Dinâmica e função da matéria orgânica. In: SANTOS,
G. A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo:
ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Genesis, 1999. p.9-26.
CANELLAS, L. P.; VELLOSO, A. C. X.; MARCIANO, C. R.; RAMALHO, J. F. G.
P.; RUMJANEK, V. M.; REZENDE, C. E. ; SANTOS, G. A. Propriedades químicas de
um cambissolo cultivado com cana-de açúcar, com preservação do palhiço e adição de
vinhaça por longo tempo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.27, p.935-944,
2003.
CLAESSEN, M. E. C. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. atual. Rio de
Janeiro: Embrapa-CNPS, 1997. 212p. (Documentos, 1).
39
CORREIA, B. L.; ALLEONI, L. R. F. Conteúdo de carbono e atributos químicos de
Latossolo sob cana-de-açúcar colhida com e sem queima. Pesquisa Agropecuária
Brasileira, v. 46, p. 944-952, 2011.
DORAN, J. W.; PARKIN, T. B. Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J. W.;
OLEMAN, D. C.; BEZDICEK, D. F.; STEWART, B. A. (Ed.). Defining soil quality
for a sustainable environment. Madison: Soil Science Society of America, 1994. p.
107-124. (Special publication, n. 35).
ESPÍNDOLA, J. A. A.; ALMEIDA, D. L.; GUERRA, J. G. M.; SILVA, E. M. R.
Flutuação sazonal da biomassa microbiana e teores de nitrato e amônio de solo coberto
com Paspalum notatum em um agroecossistema. Floresta e Ambiente, v. 8, p. 104113, 2001.
FIETZ, C. R.; FISCH, G. F. O clima na região de Dourados, MS. Dourados: Embrapa
Agropecuária Oeste, 2008. 32p. (Documentos, 92).
FIGUEIREDO, E. B.; LA SCALA JUNIOR, N. Greenhouse gás balance due to
conversion of sugarcane áreas from burned to green harverst in Brazil. Agriculture,
Ecosystems and Environment, v. 141, p. 77-85, 2011.
GALDOS, M. V.; CERRI, C. C.; CERRI, C. E. P. Soil carbon stocks under burned and
unburned sugarcane in Brazil. Geoderma, v. 153, p. 347-352, 2009.
GAMA-RODRIGUES, E. F. Biomassa microbiana e ciclagem de nutrientes. In:
SANTOS, G. A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do
solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Gênesis, 1999. p.227-243.
HILL, T.; LEWICKI, P. Statistics methods and applications. Tulsa: StatSoft, 2007.
INDICADORES IBGE: estatística da produção agrícola: Levantamento Sistemático
Produção Agrícola, v. 24, p. 1-82, 2011.
40
JENKINSON, E. S.; LADD, J. N. Microbial biomass in soil measurement and turnover.
In: PAUL, E.A.; LADD, J.N. (Ed.). Soil biochemochemistry. New York: Marcel
Dekker, 1981. v. 5, p. 415-471. (Books in soil and the environment).
JENKINSON, D. S.; POWLSON, D. S. The effects of biocidal treatments on
metabolism in soil. V. A method for measuring soil biomass. Soil Biology &
Biochemistry, v. 8, p. 209-213, 1976.
LEGENDRE, P.; LEGENDRE, L. Numerical ecology. Amsterdam: Elsevier Science,
1998. 853p.
LOPES, F. S.; RIBEIRO, H. Mapeamento de internações hospitalares por problemas
respiratórios e possíveis associações à exposição humana aos produtos da queima da
palha de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo. Revista Brasileira de Epidemiologia,
v. 9, p. 215-225, 2006.
MENDES, I. C.; HUNGRIA, M.; REIS-JUNIOR, F. B.; FERNANDES, M. F.;
CHAER, G. M.; MERCANTE, F. M.; ZILLI, J. E. Bioindicadores para avaliação da
qualidade dos solos tropicais: utopia ou realidade? Planaltina, - DF: Embrapa
Cerrados, 2009. 31p. (Embrapa Cerrados. Documentos, 246).
MENDONZA, H. N. S.; LIMA, E.; ANJOS, L. H. C.; SILVA, L. A.; CEDDIA, M. B.;
ANTUNES, M. V. M. Propriedades químicas e biológicas de solo de tabuleiro cultivado
com cana-de-açúcar com e sem queima da palhada. Revista Brasileira de Ciência do
Solo, v. 24, p. 201-207, 2000.
MERCANTE, F. M.; SILVA, R. F.; FRANCELINO, C. S. F.; CAVALHEIRO, J. C. T.;
OTSUBO, A. A. Biomassa microbiana em um Argissolo Vermelho, em diferentes
coberturas vegetais, em área cultivada com mandioca. Acta Scientiarum: Agronomy,
v. 34, p. 479-485, 2008.
41
NICOLODI, M.; ANGHINONI, I.; SALET, R. L. Alternativa à coleta de uma secção
transversal, com pá de corte, na largura da entrelinha, na amostragem do solo em
lavouras com adubação em linha no sistema plantio direto. Revista Plantio Direto, v. 3,
p. 22-28, 2002.
OKSANEN, J.; KINDT, R.; LEGENDRE, P.; O’HARA, B. Community ecology
package: Vegan. Version 1.8.1. 2006. Disponível em:http://cc.oulu. fi/~jarioksa/.
Acesso em: 9 out. 2010.
PORTILHO, I. I. R.; PAREDES JUNIOR, F. P.; MERCANTE, F. M. Efeito da queima
da palhada de cana-de-açúcar sobre a fauna invertebrada epigeica do solo em Mato
Grosso do Sul. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 33., 2011,
Uberlândia. Anais... Uberlândia: Sociedade Brasileira de Ciências do Solo, 2011. 1 CDROM.
R DEVELOPMENT CORE TEAM. R: a language and environment for statistical
computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing, 2005. 409p.
RICE, C. W.; MOORMAN, T. B.; BEARE, M. Role of microbial biomass carbon and
nitrogen in soil quality. In: DORAN, J. W.; JONES, A. J., (Ed.). Methods for assessing
soil quality, Madison: Soil Science Society of America, 1996. p. 203-216. (Special
Publication, 49).
ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; MENDES, I. C.; REIS JUNIOR, F. B.; SANTOS,
J. C. F.; HUNGRIA, M. Biomassa microbiana do solo: fração mais ativa da matéria
orgânica. In: ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; SALTON, J. C. (Ed.). Dinâmica da
matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas: modelagem matemática e
métodos auxiliares. Dourados: Embrapa Agropecuária Oeste, 2006. p. 163-198.
42
SCHULTZ, N.; LIMA, E.; PEREIRA, M. G.; ZONTA, E. Efeito residual da adubação
de cana planta e da adubação nitrogenada e potássica na cana-soca colhidas com e sem a
queima de palhada. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 34, p. 811-820, 2010.
SILVA, F. A. S.; AZEVEDO, C. A. V. Principal components analysis in the software
Assistat-Statistical Attendance. In: WORLD CONGRESS ON COMPUTERS IN
AGRICULTURE, 7., 2009, Reno. Proceedings… Reno: American Society of
Agricultural and Biological Engineers, 2009. 1 CD-ROM.
SILVA, R. F.; GUIMARÃES, M. F.; AQUINO, A. M.; MERCANTE, F. M. Análise
conjunta de atributos físicos e biológicos do solo sob sistema de integração lavourapecuária. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 46, p. 1277-1283, 2011.
SOUZA, Z. M.; PRADO, R. M.; PAIXÃO, A. C. S.; CESARIN, L. G. Sistemas de
colheita e manejo da palhada de cana-de-açúcar. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.
40, p. 271-278, 2005.
TAVARES, O. C. H.; LIMA, E.; ZONTA, E. Crescimento e produtividade da cana
planta cultivada em diferentes sistemas de preparo do solo e de colheita. Acta
Scientiarum: Agronomy, v. 32, p. 61-68, 2010.
VANCE, E. D.; BROOKES, P.C.; JENKINSON, D.S. An extraction method for
measuring soil microbial biomass C. Soil Biology & Biochemistry, v. 19, p. 703-707,
1987.
VARGAS, L. K.; SCHOLLES, D. Biomassa microbiana e produção de C-CO2 e N
mineral de um Podzólico Vermelho Escuro submetido a diferentes sistemas de manejo.
Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 24, p. 35-42, 2000.
WARDLE, D. A. Metodologia para quantificação da biomassa microbiana do solo. In:
HUNGRIA, M.; ARAÚJO, R. S. (Ed.). Manual de métodos empregados em estudos
43
de microbiologia agrícola. Brasília, DF: EMBRAPA-SPI; Goiânia: EMBRAPACNPAF, 1994. 542 p. (EMBRAPA-CNPAF. Documentos, 46).
YEOMANS, J. C.; BREMNER, J. M. A rapid and precise method for routine
determination of organic carbon in soil. Communications in Soil Science and Plant
Analysies, v. 19, p. 1467-1476, 1989.
44
CAPÍTULO 3 – ATRIBUTOS MICROBIOLÓGICOS DO SOLO EM ÁREAS
CULTIVADAS COM CANA-DE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES MÉTODOS DE
PREPARO DO SOLO
RESUMO – O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes sistemas
de preparo de solo no cultivo da cultura de cana-de-açúcar sob a biomassa microbiana e
índices derivados. O estudo foi conduzido no período de 2010 a 2011, na Usina
Eldorado (Grupo ETH), no Município de Rio Brilhante (MS), num Latossolo Vermelho
distrófico. Foram avaliados os seguintes sistemas: a) preparo convencional I (PCI) duas gradagens (grade aradora), uma subsolagem até a profundidade de 45 cm e uma
gradagem niveladora; b) preparo convencional II (PCII) - dessecação, grade pesada
atingindo até 20 cm, grade intermediária até 10 cm, aração até 40 cm e grade
niveladora; c) preparo convencional III (PCIII) - duas gradagens (grade aradora) e uma
gradagem niveladora; d) subsolagem (S) - uma subsolagem até a profundidade de 45
cm; e) cultivo mínimo (CM) - controle de plantas daninhas com glifosate, sem
revolvimento do solo. Uma área adjacente, com vegetação nativa, foi incluída no estudo
como referencial da condição original do solo. As coletas de solo foram realizadas na
profundidade de 0-10 cm, com cinco amostras compostas, oriundas de oito subamostras,
coletadas com intervalos de dez metros entre si, ao longo de um transecto. Entre os
sistemas de preparo de solo avaliados, o sistema CM apresentou as melhores condições
para o desenvolvimento dos microrganismos, por outro lado, o sistema S proporcionou
os menores valores para o C da biomassa microbiana e respiração basal.
Palavras-chave: Revolvimento do solo, biomassa microbiana, matéria orgânica
45
1 Introdução
O solo pode ser entendido como um sistema de fatores bióticos e abióticos em
interação, onde o fluxo de matéria e energia é controlado por seus processos internos e
por suas relações com o ambiente externo (ROSCOE et al., 2006). O uso contínuo deste
recurso natural por atividades humanas pode alterar a estrutura deste ambiente, como no
plantio da cultura de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), de destaque no
cenário agrícola brasileiro (INDICADORES..., 2011). A sua conservação é essencial
para a reciclagem de elementos químicos, regulação do fluxo hídrico e de energia,
armazenamento de C, emissão de gases e manutenção da diversidade da fauna e da flora
(MENDES et al., 2009).
Os parâmetros químicos, físicos e biológicos do solo têm apresentado
modificações com a adoção de diferentes práticas de preparo, como a redução dos teores
de matéria orgânica (BAYER; MIELNICZUK, 2008).
Estas alterações podem
influenciar processos como o ciclo energético, biogeoquímico, agregação, menor
atividade biológica (ALVARENGA et al., 1999), consequentemente, reduzindo a
capacidade produtiva do solo, pelos cultivos sucessivos (SOUZA et al., 2010). A busca
pela conservação da base de sustentação dos sistemas de produção é o paradigma de
muitos pesquisadores (MERCANTE et al., 2008; LISBOA et al., 2012).
Assim, o uso de variáveis biológicas, físicas e químicas tem sido indicado para a
aferição da qualidade do solo, submetido a diferentes práticas agrícolas e pecuárias
(DORAN; PARKIN, 1994). Segundo Gama-Rodrigues (1999), dentre as características
biológicas do solo, a biomassa microbiana é definida como a parte viva da matéria
orgânica, composta por todos os organismos menores que 5.10 -3 µm3, tais como fungos,
bactérias, actinomicetos, leveduras e outros componentes da microfauna. Atua como
indicador capaz de detectar precocemente as alterações no solo decorrentes de seu uso e
manejo, antecedendo às detecções de mudanças provocadas nas propriedades químicas
e físicas do solo nos agroecossistemas (ARAÚJO; MONTEIRO, 2007 ).
Neste contexto, preconizar sistemas de preparo do solo que condicionem
aumento dos atributos microbiológicos em áreas com diferentes sistemas de manejo na
cultura de cana-de-açúcar, poderá contribuir no âmbito da conservação de sistemas de
46
produção, pois a atividade desses e de outros microorganismos interfere diretamente no
funcionamento do solo e, consequentemente, na sustentabilidade dos agroecossistemas.
(SOUZA et al., 2011).
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes práticas de preparo de
solo, realizadas antes do plantio da cana-de-açúcar, sob a biomassa microbiana e índices
derivados.
2 Material e Métodos
O estudo foi conduzido no período de 2010 a 2011, na Usina Eldorado (Grupo
ETH), Município de Rio Brilhante, MS, situado a 21°50’52” S e 53°57’49” W a 312 m
de altitude. O clima da região é classificado como Cwa, mesotérmico úmido, com o
verão quente e o inverno seco (FIETZ; FISCH, 2008). O solo é classificado como
Latossolo Vermelho distrófico de textura argilosa (areia = 170 g kg -1, silte = 240 g kg-1
e argila = 590 g kg-1) (EMBRAPA, 1999).
Os diferentes tipos de preparo de solo avaliados neste experimento foram
implantados na Usina Eldorado, em maio de 2008. A área experimental era cultivada
com soja, em sistema convencional, antes da instalação dos tratamentos, estabelecidos
da seguinte maneira: a) preparo convencional I (PCI) - duas gradagens (grade aradora),
uma subsolagem até a profundidade de 45 cm e uma gradagem niveladora; b) preparo
convencional II (PCII) - dessecação, grade pesada até 20 cm, grade intermediária até 10
cm, aração até 40 cm e grade niveladora; c) preparo convencional III (PCIII) - duas
gradagens (grade aradora) e uma gradagem niveladora; d) subsolagem (S) - uma
subsolagem até a profundidade de 45 cm; e e) cultivo mínimo (CM) - controle de
plantas daninhas com glifosate, sem revolvimento do solo. Uma área adjacente, com
fragmento de reserva natural de Floresta Semidecídua (FS), foi incluída no estudo como
referencial da condição original do solo. O plantio da cultura de cana-de-açúcar foi
realizado em junho de 2008, utilizando a variedade SP81-3250, de ciclo médio. Foram
utilizados 600 kg/ha do adubo NPK na formulação 05-15-30, além de 0,250 kg/ha do
inseticida Fipronil. A primeira avaliação dos parâmetros microbiológicos foi realizada
em novembro de 2010 (período chuvoso), cinco meses após o segundo corte da cana
47
crua, e a segunda avaliação foi realizada em agosto de 2011 (período seco), dois meses
após o terceiro corte da cana crua. Para subsidiar os resultados, as precipitações e
temperaturas foram registradas durante o período experimental (Figura 1).
Figura 1. Variação da temperatura e umidade registradas na estação metereológica da
Embrapa Agropecuária Oeste, Dourados, MS.
Em cada tratamento, foram realizadas amostragens na profundidade de 0-10 cm,
com cinco amostras compostas, oriundas de oito subamostras, coletadas com intervalos
de dez metros entre si, ao longo de um transecto. As amostragens foram realizadas
perpendicularmente à linha de plantio, com um dos pontos na linha de plantio e os
demais nas entrelinhas. Após a homogeneização, as amostras foram acondicionadas em
sacos plásticos, devidamente identificadas, e armazenadas em câmara fria (4°C). O solo
foi caracterizando quimicamente, de acordo com Claessen (1997), para as
determinações microbiológicas, conforme apresentado na Tabela 1.
O carbono da biomassa microbiana (C-BMS) foi avaliado pelo método da
fumigação-extração, de acordo com Vance et al. (1987). Determinou-se, ainda, a
respiração basal (C-CO2), obtida pela incubação das amostras com captura de CO 2, em
48
NaOH, durante sete dias, pela adaptação do método da fumigação-incubação, proposto
por Jenkinson e Powlson (1976).
Tabela 1. Características químicas de amostras do solo na profundidade de 0-10 cm, em
plantio convencional I (PCI), plantio convencional II (PCII), plantio convencional III
(PCIII), cultivo mínimo (CM), subsolagem (S) e Floresta Semidecídua (FS). Rio
Brilhante, MS. Valores médios de duas épocas de avaliação.
Sistemas
PCI
PCII
PCIII
S
CM
FS
pH
H2O
5,9
5,8
6,3
5,8
5,9
6,2
MO
P
g dm-3 mg/dm-3
60,4
8,0
60,8
5,5
70,5
10,9
57,6
13,1
64,9
5,5
64,8
6,1
K
Ca Mg Al H + Al
---------- cmolc/ dm-3--------0,5 5,7 1,4 0,2
4,5
0,5 6,9 1,3 0,2
4,5
0,4 7,6 1,5 0,2
3,8
0,3 4,8 1,4 0,4
4,7
0,3
8
2,2 0,1
3,5
0,9 11 4,2 0,1
3,2
CTC
10,0
11,0
10,9
9,0
13,0
15,0
V
%
76,1
79,0
87,1
72,2
80,7
89,4
Após a realização das análises de C-BMS e C-CO2 evoluído, foram
determinados os quocientes metabólicos (qCO2), conforme Anderson e Domsch (1990),
sendo esse atributo obtido, a partir da relação C-CO2/C-BMS, e os quocientes
microbianos (qMIC), pela relação C-BMS/ C-orgânico total.
O delineamento estatístico adotado foi o de blocos completos casualizados, num
esquema fatorial 6x2, sendo cinco sistemas de preparo de solo, o sistema com Floresta
Semidecídua, e as duas épocas de avaliação, com cinco repetições. As médias foram
comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade, com o auxílio do programa
estatístico Assistat (SILVA; AZEVEDO, 2009).
Os parâmetros referentes à biomassa microbiana, índices derivados e aos
atributos químicos foram submetidos à análise dos componentes principais (ACP). Este
método foi adotado por apresentar características de reduzir a multidimensionalidade de
conjuntos de dados e gerar eixos interpretáveis (eixos ACP), encontrando combinações
lineares das variáveis, de forma a descrever as fontes mais importantes de variação na
ordenação dos dados (LEGENDRE; LEGENDRE, 1998). Foram realizadas duas ACPs:
parâmetros biológicos/sistemas de preparo do solo e atributos químicos/sistemas de
preparo. As análises dos componentes principais foram realizadas na plataforma R (R
49
DEVELOPMENT CORE TEAM, 2005), através do software Vegan (OKSANEN et al.,
2006).
Além disso, os parâmetros referentes à biomassa microbiana e índices derivados
foram submetidos à análise de agrupamento (cluster analysis), adotando-se o método do
vizinho mais distante (complete linkage), a partir da distância euclidiana, para descrever
a similaridade entre os sistemas estudados. As análises de grupamento foram
processadas por meio do programa Statistica (HILL; LEWICKI, 2007).
3 Resultados e Discussão
De acordo com os resultados obtidos (Tabela 2), os teores de C-BMS no
fragmento de Floresta Semidecídua foram mais elevados, diferindo (p < 0,05) dos
demais sistemas avaliados. A microbiota é favorecida pela cobertura vegetal nesses
sistemas naturais, que proporciona maior acúmulo de material orgânico no solo e
consequentemente, maior fonte de nutrientes para o desenvolvimento das comunidades
microbianas, como observado em alguns estudos com microrganismos do solo
(ROSCOE et al., 2006; MERCANTE et al., 2008). Entre os diferentes sistemas de
preparo de solo avaliados, o CM foi significativamente (p < 0,05) superior aos demais
sistemas. A manutenção da palhada em superfície e a redução da compactação do solo,
devido ao menor tráfego de maquinário, podem ter contribuído para o aumento da
biomassa microbiana no sistema CM (BALOTA et al., 1998).
Os sistemas PCI, PCII e PCII não apresentaram diferença significativa (p < 0,05)
entre si, o sistema com subsolagem (S) mostrou redução no C-BMS, não diferindo (p <
0,05) do tratamento PCI. FRANCHINI et al. (2007) observaram valores de C-BMS
maiores em áreas com a manutenção de resíduos vegetais na superfície do solo, em
comparação com sistemas onde o revolvimento do solo é intensificado. Kaschuk et al.
(2010), avaliando os efeitos de diferentes manejos sobre o carbono da biomassa
microbiana dos solos brasileiros, observaram os sistemas com revolvimento mínimo,
favorecendo o aumento do C-BMS em 58% em relação aos sistemas convencionais de
preparo. A ausência de revolvimento resulta em maior presença de raízes, as quais
aumentam a entrada de substratos carbonados no sistema, via exudatos radiculares,
50
contribuindo, assim, para maiores níveis de biomassa microbiana (BOPAIAH; SHETTI,
1991).
Tabela 2. Valores médios de carbono da biomassa microbiana (C-BMS), respiração
basal (C-CO2), quociente metabólico (qCO2), quociente microbiano (qMIC) e matéria
orgânica do solo (MOS) em plantio convencional I (PCI), plantio convencional II
(PCII), plantio convencional III (PCIII), cultivo mínimo (CM), subolagem (S) e
vegetação nativa (VN), em duas épocas de avaliação. Rio Brilhante, MS.
C-BMS
C-CO2
qCO2
qMIC
MOS
Sistemas
µg C g-1 solo
seco
µg C-CO2 g-1
solo dia -1
µg C-CO2 µg
-1
C-BMS h-1
PCI
PCII
PCIII
CM
S
FS
%
g kg-1
231,1
cd
6,5
d
20,2
b
1,20
bc
33,1
255,5
c
9,3
cd
15,9
bc
1,41
b
30,8
250,9
c
7,7
d
16,7
bc
1,29
b
33,0
427,6
b
19,9
b
14,8
c
2,12
a
36,5
169,1
d
10,9
c
27,9
a
0,83
c
35,7
549,3
a
27,5
a
7,57
d
1,62
b
59,1
--------------------------- Épocas de avaliação --------------------------Nov/2010
372,5
a
16,1
a
18,2
a
1,53
a
42,7
Ago/2011
255,4
b
10,9
b
16,1
b
1,29
b
33,4
Médias seguidas de letras diferentes nas colunas diferem pelo teste de Tukey a 5%
probabilidade.
b
b
b
b
b
a
a
b
de
Entre os parâmetros da biomassa microbiana do solo (BMS), a respiração basal
(C-CO2) foi favorecida pelas condições do fragmento de Floresta Semidecídua (FS),
que proporcionou os maiores valores de C-CO2 , sendo estatisticamente (p < 0,05)
superiores aos demais sistemas avaliados (Tabela 2). As condições do ambiente do solo
deste sistema com cobertura vegetal, favoreceu o maior número de nichos ecológicos e
heterogeneidade das fontes de carbono, consequentemente, favorecendo a atividade e
estabilidade da comunidade microbiana (ALVES et al., 2011).
Entre os sistemas de preparo do solo avaliados, a maior atividade microbiana (p
< 0,05) foi observada na área sob CM. A presença de resíduos vegetais no ambiente do
solo deste sistema, diminui a incidência de raios solares, favorecendo a manutenção de
umidade, e microclima estável, sugerindo maior estabilidade do ecossistema,
corroborando com os resultados obtidos por Mercante et al. (2008) e Alves et al. (2011).
Os demais tratamentos avaliados apresentaram menores valores de C-CO2, em
comparação ao fragmento de Floresta Semidecídua (FS). Este fato pode ter ocorrido
51
devido às operações de aração e gradagem do solo, que estimulam as comunidades
microbianas e fauna do solo a usarem, de forma mais intensiva, a matéria orgânica
como fonte de C, provocando um desequilíbrio do processo de ciclagem de nutrientes
do solo. Assim, operações de cultivo tradicionais resultam em declínio da concentração
de matéria orgânica ao longo do tempo no solo, favorecendo perdas de CO 2 para a
atmosfera (LAL, 2002).
Analisando os resultados obtidos nas áreas estudadas (Tabela 2), observa-se o
sistema S com alta taxa de qCO2, indicando um estresse metabólico nas populações
microbianas deste local. Balota et al. (1998) verificaram menores valores de quociente
metabólico em sistema de plantio direto, quando comparado aos do sistema
convencional, tendência observada no presente estudo no sistema sob CM. O intenso
revolvimento do solo com o subsolador nas camadas mais profundas proporcionou a
decomposição acelerada dos resíduos vegetais presentes neste ambiente, indicando que
a biomassa microbiana foi menos eficiente na utilização dos compostos orgânicos,
liberando mais carbono na forma de CO2 e incorporando menos C aos tecidos
microbianos (MERCANTE et., 2008).
O índice obtido através da relação C-BMS/C orgânico total, denominado
quociente microbiano (qMIC), tem sido utilizado para avaliar a qualidade da matéria
orgânica do solo. Quanto maior for essa relação, melhor é a eficiência dos
microrganismos em fixar o carbono no solo. No presente estudo, todos os tratamentos
avaliados, exceto o S, apresentaram valores de quociente microbiano acima de 1%.
Provavelmente, no sistema sob subsolagem (S) ocorreu uma menor eficiência relativa
da microbiota em converter os resíduos orgânicos do solo em biomassa, em comparação
aos demais sistemas de preparo do solo.
O maior valor do atributo matéria orgânico do solo (MOS) foi encontrado no
sistema refererencial (FS). Entre os sistemas de manejo avaliados, não foram
observadas diferenças significativas (p < 0,05). As alterações promovidas no solo, em
função dos preparos realizados, não foram suficientes para ocasionar alterações nas
concentrações de MOS no período em que o experimento foi realizado. Roscoe et al.
(2006) ressaltam que alterações na MOS ocorrem de médio a longo prazos, sendo
necessário um maior tempo para serem quantificadas. No entanto, os sistemas de cultivo
52
envolvendo aração e gradagem são considerados os de maior poder de degradação,
resultando, na maioria das vezes, em redução dos teores de MOS com os sucessivos
manejos (BAYER; MIELNICZUK, 2008).
Em relação às épocas de avaliação, o mês de novembro de 2010, caracterizado
como período chuvoso, proporcionou os maiores valores para todos os parâmetros
microbiológicos avaliados, diferindo significativamente (p < 0,05) do período seco
(agosto de 2011),. Os teores observados provavelmente refletem melhores condições
ambientais para o desenvolvimento da população microbiana em novembro; esta época
é caracterizada por ocorrer na região uma elevação da temperatura do ar e da
precipitação (Figura 1). As variações seguiram um padrão sazonal, com maiores valores
na estação chuvosa (novembro/2010) e menores na seca (agosto/2011). Estudos
ressaltam o efeito de variação nos atributos microbiológicos do solo, relacionadas às
épocas de avaliação (SOUZA et al., 2010; LOURENTE et al., 2011).
Na análise dos componentes principais (ACP), a ordenação dos dados no biplot
(Figura 2), com diferentes sistemas de preparo do solo, em diferentes épocas de
avaliação, para a biomassa microbiana do solo e índices derivados, explicou 88% da
variabilidade original, onde CP1 e CP2 retiveram 73% e 15%, respectivamente, das
informações originais dos dados. No biplot da Figura 3, os sistemas de preparo do solo,
em diferentes épocas de avaliação, e as variáveis químicas do solo apresentaram a soma
da variabilidade retida nos componentes, explicando 72% da variabilidade original,
onde CP1 e CP2 retiveram 55% e 17%, respectivamente, das informações originais dos
dados.
Pode-se observar no biplot, diferentes posições dos sistemas de preparo do solo
(Figuras 2, 3). A VN, nas duas épocas de avaliação (novembro/2010 e agosto/2011), se
agruparam com a maioria dos parâmetros biológicos relacionados à biomassa
microbiana do solo, demonstrando ser um ambiente favorável à manutenção de
comunidades biológicas (Figura 2). Estes resultados corroboram com aqueles
observados por Roscoe et al. (2006), quanto à maior diversidade de processos nos
ecossistemas naturais, diminuindo fatores de desequilíbrio no solo destes ambientes.
Entre os sistemas de preparo, a adoção do cultivo mínimo (CM), sem o
revolvimento do solo na cultura da cana-de-açúcar, apresentou tendência próxima à
53
observada para FS, agrupando-se parâmetros qMIC índices relacionado à biomassa
microbiana do solo, em ambas as épocas de avaliação (Figura 2), favorecendo melhores
condições ao desenvolvimento da comunidade microbiana do solo. A manutenção de
resíduos vegetais na superfície do solo e o não revolvimento do solo proporcionam
melhores condições à atividade biológica do solo (LISBOA et al., 2012). Por outro lado,
o sistema subsolagem (S), com manejo em profundidade de 45 cm, agrupou-se com o
quociente metabólico (qCO2) (Figura 2), mostrando que este sistema apresenta
condições ambientais estressantes para as comunidades biológicas do solo.
54
Figura 2. Biplot dos atributos biológicos nos diferentes sistemas de preparo de solo em
duas épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos componentes principais.
Plantio Convencional 1 (PC1), Plantio Convencional 2 (PC2), Plantio Convencional 3
(PC3), Subsolagem (S) e Floresta Semidecídua (FS). * 1. Avaliação novembro/2010, 2.
Avaliação agosto/2011.
A ordenação dos dados no biplot das variáveis químicas do solo, pela ACP,
mostra o sistema referência (FS) nas duas épocas de avaliação, agrupando-se com as
variáveis químicas MO, Ca e Mg (Figura 3). Estes resultados confirmam a hipótese de
maior quantidade de matéria orgânica e disponibilidade de nutrientes no solo como o Ca
e Mg em fragmentos de Florestas Semidecíduas da região, favorecendo maior atividade
biológica.
55
Figura 3. Biplot dos atributos químicos nos diferentes sistemas de preparo de solo em
duas épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos componentes principais.
Plantio Convencional 1 (PC1), Plantio Convencional 2 (PC2), Plantio Convencional 3
(PC3), Subsolagem (S) e Floresta Semidecídua (FS). * 1. Avaliação novembro/2010, 2.
Avaliação agosto/2011.
Entre os sistemas de preparo do solo para o cultivo da cultura de cana-de-açúcar,
o sistema em cultivo mínimo (CM) agrupou-se com as variáveis químicas K e CTC, em
ambas as épocas de avaliação (Figura 3). Tais resultados indicam o sistema com cultivo
mínimo (CM) favorável a um maior equilíbrio dos componentes químicos do solo, em
comparação aos outros sistemas de preparo avaliados. Os parâmetros químicos do solo
podem ser favorecidos em sistemas que contribuem na manutenção de cobertura vegetal
e não revolvimento do solo (CANELLAS et al. 2003). O sistema com subsolagem (S)
agrupou-se com as variáveis Al e P, em novembro de 2010, e H+Al, em agosto de 2011
(Figura 3), mostrando que o uso sucessivo da subsolagem na cultura da cana-de-açúcar
influencia diretamente na dinâmica do solo, podendo modificar os parâmetros químicos
deste ambiente.
56
Em relação à análise de grupamentos, foi possível verificar a formação de dois
grupos interpretáveis. Os grupos “A” e “B” englobaram a ligação com distância inferior
a 100%, o que permite inferir que a similaridade entre eles é de aproximadamente 0%
de semelhança entre si. Este resultado mostra que alguns sistemas de preparo do solo
modificam
as
estruturas
das
comunidades
de
microrganismos
do
solo
e
consequentemente, a manutenção da sua qualidade. O grupo “A” foi subdividido em
“A1” e “A2”, e o grupo “B”, subdividido em “B1” e “B2”, a partir dos dados dos
parâmetros da biomassa microbiana do solo e índices derivados (Figura 4). Os grupos
compostos pelos sistemas avaliados, a partir da distância euclidiana, apresentaram
diferentes similaridades entre si (Figura 4). O grupo “A” composto por “A1” com
PCI.1, PCII.1, PIII.1 e “A2” por S.1, S.2, PCI.2, PCII.2, PCIII.2, englobaram a ligação
com distância superior a 40%, o que permite inferir que a similaridade entre eles é de
aproximadamente 60% de semelhança entre si (Figura 4). O grupo “A” pode ter
ocorrido em virtude das características destes sistemas avaliados, com o uso de grades e
subsoladores na preparação do solo, influenciando na comunidade microbiana, e
consequentemente, provocando redução dos valores de parâmetros e índices
microbiológicos avaliados. Sistemas com revolvimento do solo no plantio da cultura de
cana-de-açúcar podem interferir diretamente nos processos físicos, químicos e
biológicos deste complexo, reduzindo a manutenção da microbiota, como também,
afetar a assimilação de nutrientes pelas plantas e produtividade das culturas (SILVA et
al., 2011).
O grupo (B), composto por “B1” com CM.1, CM.2 e “B2” por FS.1, FS.2,
englobou a ligação com distância inferior a 55%, o que permite inferir que a
similaridade entre eles é de aproximadamente 48% de semelhança entre si (Figura 4).
Este resultado mostra que os sistemas sob cultivo mínimo (CM) se apresentam como
um manejo conservador em relação às propriedades biológicas do solo, como a
biomassa microbiana, nas duas épocas de avaliação, de similaridade próxima à área de
Floresta Semidecídua, usada como referência das condições originais do solo. Esta
tendência também foi observada por Garcia et al. (2004), avaliando variáveis
microbiológicas e produtividade do feijoeiro em razão do manejo do solo e da calagem,
57
que observaram maiores valores de C da biomassa microbiana em cultivo (CM) e
produtividade de grãos.
Figura 4. Dendrograma de dissimilaridade dos parâmetros da biomassa microbiana do
solo, índices derivados nos diferentes sistemas de preparo de solo em duas épocas de
avaliação: Plantio Convencional 1 (PC1), Plantio Convencional 2 (PC2), Plantio
Convencional 3 (PC3), Subsolagem (S) e Floresta Semidecídua (FS). * 1. Avaliação
novembro/2010, 2. Avaliação agosto/2011. Grupos formados: A e B.
Portanto, pode-se inferir que sistemas com preparo do solo em cultivo mínimo
da cana-de-açúcar favorecem o equilíbrio dinâmico da biomassa microbiana do solo e,
consequentemente, a conservação deste agrossistema. Por outro lado, o uso de
equipamentos como grades e subsoladores reduzem atividade microbiológica do solo. A
conservação da microbiota do solo também tem sido observada em outros sistemas de
manejo com rotação de culturas em plantio direto e integração lavoura-pecuária, que
mantém cobertura vegetal na superfície do solo.
58
4 Conclusões
1- A biomassa microbiana do solo, por responder às alterações causadas pelos diferentes
métodos de preparo do solo na cultura da cana-de-açúcar, pode ser considerada um
bioindicador potencial para avaliação da qualidade do solo.
2- O sistema de preparo do solo em cultivo mínimo (CM) no plantio da cana-de-açúcar
favorece a manutenção da comunidade de microrganismos do solo, em comparação aos
sistemas que empregam arações e gradagens do solo.
59
5 Referências
ALVARENGA, M. I. N; SIQUEIRA, J. O; DAVIDE, A. C. Teor de carbono, biomassa
microbiana, agregação e micorriza em solos de cerrado com diferentes usos. Revista
Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 23, n. 3, p. 617-625, jul./set. 1999.
ALVES, T. S.; CAMPOS, L. L.; NICOLAU, E. N.; MATSUOKA, M.; LOUREIRO, M.
F. Biomassa e atividade microbiana de solo sob vegetação nativa e diferentes sistemas
de manejo. Acta Scientarum, v. 33, p. 341-347, 2011.
ANDERSON, T.H.; DOMSCH, K.H. Application of ecophysiological quotients (qCO2
and qD) on microbial biomasses from soils of different cropping histories. Soil Biology
& Biochemistry, Oxford, v. 22, n. 2, p. 251-255, 1990.
ARAÚJO, A.S.F.; MONTEIRO, R.T.R. Indicadores biológicos de qualidade do solo.
Bioscience Journal, v.23, n.3, p.66-75, 2007.
BALOTA, E. L.; COLOZZI-FILHO, A.; ANDRADE, D. S.; HUNGRIA, M. Biomassa
microbiana e sua atividade em solos sob diferentes sistemas de preparo de sucessão de
culturas. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 22, p. 641-649, 1998.
BAYER, C.; MIELNICZUK, J. Dinâmica e função da matéria orgânica. In: SANTOS,
G. A.; SILVA, L. S.; CANELLAS, L. P.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos
da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre:
Metropole, 2008. p. 7-16.
BOPAIAH, B. M.; SHETTI, H. S. Soil microflora and biological activities in the
rhizospheres and root regions of coconutbased multistoreyed cropping and coconut
monocropping systems. Soil Biology e Biochemistry, v. 17, p. 297-302, 1991.
60
CLAESSEN, M.E.C. Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. atual. Rio de
Janeiro: Embrapa-CNPS, 1997. (Documentos, 1).
CANELLAS, L. P.; VELLOSO, A. C. X.; MARCIANO, C. R.; RAMALHO, J. F. G.
P.; RUMJANEK, V. M.; REZENDE, C. E. ; SANTOS, G. A. Propriedades químicas de
um cambissolo cultivado com cana-de açúcar, com preservação do palhiço e adição de
vinhaça por longo tempo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, p. 935-944,
2003.
DORAN, J. W.; PARKIN, T. B. Defining and assessing soil quality. In: DORAN, J. W.;
COLEMAN, D. C.; BEZDICEK, D. F.; STEWART, B. A. (Ed.). Defining soil quality
for sustainable environment. Madison: Soil Science Society of America, 1994. p. 321. (SSA. Special Publication, 35).
EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema brasileiro de
classificação de solos. Brasília: EMBRAPA Produção de Informação, 1999. 412p.
FIETZ, C. R.; FISCH, G. F. O clima na região de Dourados, MS. Dourados: Embrapa
Agropecuária Oeste, 2008. 32p. (Documentos, 92).
FRANCHINI, J. C.; CRISPINO, C. C.; SOUZA, R. A.; TORRES, E.; HUNGRIA, M.
Microbiological parameters as indicators of soil quality under various soil management
and crop rotation systems in southern Brazil. Soil & Tillage Research, v. 92, p. 18-29,
2007.
GAMA-RODRIGUES, E. F. da. Biomassa microbiana e ciclagem de nutrientes. In:
SANTOS, G. A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do
solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Gênesis, 1999. p. 227-244.
61
GARCIA, M. R. L.; MELLO, L. M. M.; CASSIOLATO, A. M. R. Variáveis
microbiológicas e produtividade do feijoeiro sob diferentes manejos do solo e calagem.
Pesquisa agropecuária brasileira, Brasília, v.39, n.10, p.1021-1026, 2004.
HILL, T.; LEWICKI, P. Statistics methods and aplications, Tulsa: StatSoft, 2007.
INDICADORES IBGE: estatística da produção agrícola: Levantamento Sistemático
Produção Agrícola, v. 24, p. 1-82, 2011.
JENKINSON, D. S.; POWLSON, D. S. The effects of biocidal treatments on
metabolism in soil. V. A method for measuring soil biomass. Soil Biology &
Biochemistry, Oxford, v. 8, n. 3, p. 209-213, 1976.
KASCHUK, G.; ALBERTON, O.; HUNGRIA, M. Three decades of soil microbial
biomass studies in Brazilian ecosystems: Lessons learned about soil quality and
indications for improving sustainability. Soil Biology & Biochemistry, v. 42, p. 1-13,
2010.
LAL, R. Soil carbon dynamics in cropland and rageland. Environmental Pollution, v.
116, p. 353-362, 2002.
LEGENDRE, P.; LEGENDRE, L. Numerical ecology. Amsterdam: Elsevier Science,
1998. 853p.
LISBOA, B. B.; VARGAS, L. K.; SILVEIRA, A. O.; MARTINS, A.F.; SELBACH,
P.A. Indicadores Microbianos de Qualidade do Solo em Diferentes Sistemas de Manejo.
Revista Brasileira Ciência Solo, v. 36, p. 45-55, 2012.
LOURENTE, E. R. P.; MERCANTE, F. M.; ALOVISI, A. M. T.; GOMES, C. F.;
GASPARINI, A. S.; NUNES, C. M. Atributos microbiológicos, químicos e físicos de
62
solo sob sistemas de manejo e condições de Cerrado. Pesquisa Agropecuária
Tropical, v. 41, p. 20-28, 2011.
MENDES, I. C.; HUNGRIA, M.; REIS-JUNIOR, F. B.; FERNANDES, M. F.;
CHAER, G. M.; MERCANTE, F. M.; ZILLI, J. E. Bioindicadores para avaliação da
qualidade dos solos tropicais: utopia ou realidade? Planaltina: Embrapa Cerrados,
2009 (Documentos, 246).
MERCANTE, F.M.; SILVA, R.F.; FRANCELINO, C.S.F.; CAVALHEIRO, J.C.T. e
OTSUBO, A.A. Biomassa microbiana, em um Argissolo Vermelho, em diferentes
coberturas vegetais, em área cultivada com mandioca. Acta Scientiarum Agronomy, v.
34, p. 479-485, 2008.
OKSANEN, J.; KINDT, R.; LEGENDRE, P.; O’HARA, B. Community ecology
package: Vegan. Version 1.8.1. 2006. Disponível em: http://cc.oulu. fi/~jarioksa/.
Acesso em: 9 out. 2010.
SILVA, F. A. S.; AZEVEDO, C. A. V. Principal components analysis in the software
Assistat-Statistical Attendance. In: World Congress on Computers in Agriculture, 7.,
2009, Reno, Proceedings. Reno: American Society of Agricultural and Biological
Engineers, 2009. 1 CD ROM.
SILVA, R. F.; GUIMARÃES, M. F.; AQUINO, A. M.; MERCANTE, F. M. Análise
conjunta de atributos físicos e biológicos do solo sob sistema de integração lavourapecuária. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 46, p. 1277-1283, 2011.
SOUZA, E. D.; COSTA, S. E. V. G. A.; ANGHINONI, I.; LIMA, C. V. S.;
CARVALHO, P. C. F.; MARTINS, A. P. Biomassa microbiana do solo em sistema de
integração lavoura-pecuária em plantio direto, submetido a intensidades de pastejo.
Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 34, p. 79-88, 2010.
63
SOUZA, L. M. Atributos químicos, físicos e biológicos, estrutura de comunidades
bacterianas e qualidade de solos de cerrado sob plantio direto e preparo
convencional. Brasilia, 2011. 203p. (Dissertação de Mestrado). Universidade de
Brasília, Brasília–DF, 2011.
ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; MENDES, I. C.; REIS JUNIOR, F. B.; SANTOS,
J. C. F.; HUNGRIA, M. Biomassa microbiana do solo: fração mais ativa da matéria
orgânica. In: ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; SALTON, J. C. (Ed.). Dinâmica da
matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas: modelagem matemática e
métodos auxiliares. Dourados, Embrapa Agropecuária Oeste, 2006, p. 163-198.
VANCE, E.D.; BROOKES, P.C.; JENKINSON, D.S. An extraction method for
measuring soil microbial biomass C. Soil Biology & Biochemistry, Oxford, v. 19, n. 6,
p. 703-707, 1987.
64
CAPÍTULO 4 - BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO EM CULTIVO DE
CANA-DE-AÇÚCAR SOB DIFERENTES QUANTIDADES DE RESÍDUOS
(PALHADA)
RESUMO - O uso de organismos vivos, ou processos biológicos, apresenta-se
como uma das novas estratégias para o monitoramento do ambiente. Frente a isto, o
objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da retirada ou manutenção dos resíduos
produzidos pela colheita mecanizada de cana-de-açúcar sobre a biomassa microbiana e
índices derivados (respiração basal, quociente metabólico, quociente microbiano e
matéria orgânica). O estudo foi conduzido no período de 2010 a 2011, na Fazenda
Cristal, no Município de Itaporã, MS, num Latossolo Vermelho argiloso. As avaliações
foram realizadas em quatro épocas distintas (julho/2010, novembro/2010, março/2011 e
julho/2011), em uma única profundidade (0-10 cm), considerando três níveis de
resíduos: 0 % (retirada total de resíduos da superfície do solo), 50 % (retirada da metade
dos resíduos nas parcelas) e 100 % (manutenção completa dos resíduos produzidos). As
parcelas experimentais foram dispostas num delineamento em blocos casualizados, com
oito repetições. Uma área adjacente, com vegetação nativa, foi incluída no estudo como
referencial da condição original do solo. Considerando os diferentes sistemas de
manejos avaliados, os resultados demonstraram que o tratamento em que foi retirada
metade dos resíduos da superficie do solo consegue restabelecer a comunidade de
microrganismos, aproximando-se do tratamento sem retirada dos resíduos. Do mesmo
modo, a retirada completa dos resíduos condicionou um ambiente desfavorável para o
crescimento microbiano.
Palavras-chave: Saccharum sp., bioindicador, qualidade do solo.
65
1 Introdução
A preocupação com as próximas gerações é determinante para que novos
modelos agrícolas sejam desenvolvidos, objetivando uma produção ecologicamente
equilibrada, economicamente viável e socialmente justa. Uma das estratégias recentes
para o monitoramento ambiental e avaliação da qualidade de produtos, para potencial
uso na agropecuária, é a utilização de organismos vivos, ou processos biológicos, como
bioindicadores
de
qualidade
ambiental.
Além
de
fornecerem
informações
complementares na avaliação qualitativa dos solos, os indicadores microbiológicos têm
sido frequentemente sugeridos como sensíveis aos impactos causados pelo manejo do
solo, quando comparados àqueles de caráter físico ou químico (BENDING et al., 2004;
MENDES et al., 2009). Assim, é possível determinar se o sistema de cultivo adotado
em determinado ambiente contribui para aumentar ou diminuir a sustentabilidade do
agroecossistema.
A biomassa microbiana do solo (BMS) é uma indicadora sensível das mudanças
ocorridas no solo (MERCANTE et al., 2008), por ser a principal responsável pela
transformação da matéria orgânica, pela ciclagem de nutrientes e pelo fluxo de energia
(MOREIRA & SIQUEIRA, 2006). Dentre as características biológicas do solo, a
biomassa microbiana é definida como parte viva da matéria orgânica, composta por
todos os organismos menores que 5.10-3 µm3, tais como fungos, bactérias,
actinomicetos, leveduras e outros componentes da microfauna (GAMA-RODRIGUES,
1999). Insam (2001) e Cardoso et al. (2009) ressaltam que, através da avaliação da
BMS, é possível realizar comparações entre solos e mudanças de manejos, avaliando
assim, os impactos ambientais ocorridos.
Desta forma, a BMS é influenciada pelo clima, aeração, sistemas de cultivo,
rotação de culturas, textura do solo, pela disponibilidade de nutrientes minerais e pelo C
orgânico do solo. Em situações com maior deposição de resíduos orgânicos no solo e
com grande quantidade de raízes, há estímulo da biomassa microbiana, acarretando um
aumento populacional e da sua atividade (CATTELAN & VIDOR, 1990). A adoção de
sistemas de manejo menos intensivo do solo e a utilização de plantas de cobertura
propiciam proteção contínua da superfície, mantendo a umidade e diminuindo a
66
amplitude térmica, promovendo assim, acréscimos consideráveis no conteúdo total de
matéria orgânica (XAVIER et al., 2006), principal reservatório de energia e nutrientes
para as plantas (PEREZ et al., 2004). A presença de resíduos sobre a superfície do solo
favorece o aumento do teor de C orgânico total, reciclam nutrientes e melhora a
estabilidade da estrutura do solo (LOVATO et al., 2004).
Contudo, a retirada de resíduos (palhada) da superfície do solo após a colheita da
cana-de-açúcar é prática bastante usual nas usinas, especialmente para alimentação das
caldeiras e tende a crescer devido ao avanço das pesquisas relacionadas ao etanol
celulósico ou etanol de segunda geração, que utiliza este meio como matéria-prima. No
entanto, nenhum conhecimento do impacto provocado por esta pratica sob os atributos
microbiológicos foi obtido até o momento. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a
influência da retirada ou manutenção dos resíduos produzidos pela colheita mecanizada
de cana-de-açúcar sobre a biomassa microbiana e índices derivados.
2 Material e Métodos
A pesquisa foi desenvolvida na Fazenda Cristal, localizada em Itaporã-MS (22º
09’ 16.79”S; 54 º48’44.99”W), sob cultivos de cana-de-açúcar, variedade RB 72454,
num Latossolo Vermelho argiloso, no período de março de 2009 à julho de 2011. O
clima é do tipo Aw, de acordo com Köppen (tropical estacional de savana), com verão
chuvoso e inverno seco. Os dados agroclimáticos mensais de precipitação pluvial (mm)
e temperatura (ºC) durante o período de estudo encontram-se na Figura 1.
67
Figura 1. Variação da temperatura e precipitação total registradas na estação
metereológica da Embrapa Agropecuária Oeste, Dourados, MS. As setas indicam as
épocas de amostragem do solo.
Antes do início do estudo, a área experimental estava sendo utilizada com
pastagem de Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich). A cultura da cana-de-açúcar foi
estabelecida com plantio manual, em julho/2007, em uma área correspondente a 8,56
ha. Este trabalho iniciou-se logo após o primeiro corte da cana crua, que ocorreu em
dezembro/2008, com a instalação dos respectivos tratamentos. A área total do
experimento era de 4800 m², a qual foi dividida em 24 parcelas experimentais de 200 m²
cada. As parcelas experimentais foram dispostas num delineamento em blocos
casualizados, com oito repetições. Cada parcela foi constituída por cinco linhas de 20 m
de comprimento. Os tratamentos consistiram de níveis de resíduos deixados sobre a
superfície do solo. Os resíduos (palha) eram retirados com o auxílio de uma lona
plástica, após a colheita mecanizada da cana-de-açúcar. Para o estudo, foram
considerados três níveis de resíduos: 0% (retirada total de resíduos da superfície do
solo), 50% (retirada da metade dos resíduos da superfície do solo) e 100% (manutenção
completa dos resíduos produzidos). Realizou-se, também amostragem de solo em uma
área sob floresta semidecídua, adjacente às parcelas experimentais, que serviram como
padrão para comparação.
68
As amostragens de solo para determinação da biomassa microbiana e seus
índices derivados foram realizadas em quatro épocas distintas: sete meses após o
primeiro corte da cana-soca (julho/2010); um mês após o segundo corte da cana-soca
(novembro/2010); quatro meses após o segundo corte da cana soca (março/2011) e oito
meses após o segundo corte da cana-soca (julho/2011).
Em cada parcela, foram realizadas amostragens na profundidade de 0-10 cm,
com uma amostra composta, oriundas de oito subamostras simples. As coletas foram
realizadas perpendicularmente à linha de plantio, conforme proposto por Nicolodi et al.
(2002), sendo um dos pontos na linha de plantio e os demais nas entrelinhas, com o
auxílio de um trado do tipo holandês. Após a homogeneização, as amostras foram
acondicionadas em sacos plásticos, devidamente identificadas, e armazenadas em
câmara fria (4°C). O solo foi caracterizando quimicamente, de acordo com Claessen
(1997), conforme apresentado na Tabela 1.
Tabela 1. Características químicas de amostras do solo, na profundidade de 0-10 cm,
sob três níveis de resíduos: 0% (retirada total de resíduos da superfície do solo), 50%
(retirada da metade dos resíduos das parcelas) e 100% (manutenção completa dos
resíduos produzidos). Itaporã, MS. Valores médios de quatro avaliações.
pH
P
K
Ca Mg Al H + Al SB CTC V
Sistema/
H2O mg/dm3 ------ mmolc/ dcm3 -----%
resíduos
0%
6,31 3,42 0,87 7,61 2,81 0,0 3,87 11,20 15,45 74,5
50%
6,41 3,74 0,61 8,23 3,58 0,0 3,65 11,87 15,55 76,4
100%
6,55 2,98 0,71 9,65 3,12 0,0 3,31 13,31 17,12 80,3
Floresta
6,84 4,41 0,97 11,6 3,41 0,0 2,84 15,91 18,76 83,9
Semidecídua
O carbono da biomassa microbiana (C-BMS) foi avaliado pelo método da
fumigação-extração, de acordo com Vance et al. (1987). Determinou-se, ainda, a
respiração basal (C-CO2), obtida pela incubação das amostras com captura de CO 2, em
NaOH, durante sete dias, pela adaptação do método da fumigação-incubação, proposto
por Jenkinson e Powlson (1976). Após a realização das análises de C-BMS e C-CO2
evoluído, foram determinados os quocientes metabólicos (qCO 2), conforme Anderson e
Domsch (1990), sendo esse atributo obtido, a partir da relação C-CO2/C-BMS, e os
69
quocientes microbianos (qMIC), pela relação C-BMS/ C-orgânico total. O conteúdo de
matéria orgânica do solo (MOS) foi determinado de acordo com a metodologia descrita
em Claessen (1997).
Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas
pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. As análises estatísticas foram processadas
por meio de software Assistat (SILVA & AZEVEDO, 2009).
Os parâmetros referentes à biomassa microbiana, índices derivados e atributos
químicos foram submetidos à análise dos componentes principais (ACP). Este método
foi adotado por apresentar características de reduzir a multidimensionalidade de
conjuntos de dados e gerar eixos interpretáveis (eixos ACP), encontrando combinações
lineares das variáveis, de forma a descrever as fontes mais importantes de variação na
ordenação dos dados (LEGENDRE & LEGENDRE, 1998). Foram realizadas duas
ACPs: parâmetros biológicos/sistemas de colheita e atributos químicos/sistemas de
colheita. As análises dos componentes principais foram realizadas na plataforma R (R
DEVELOPMENT CORE TEAM, 2005), através do software Vegan (OKSANEN et al.,
2006).
3 Resultados e Discussão
Os resultados obtidos demonstraram que os teores de C-BMS variaram em
função da época e dos sistemas de manejos avaliados (Tabela 2). A Floresta
Semidecídua, em todos os períodos estudados, apresentou os maiores teores de C-BMS,
resultado esperado, visto que em sistemas naturais o impacto da chuva é atenuado pelo
extrato arbóreo e pela camada orgânica formada sobre a superfície do solo, oferecendo
condições ideais de sombreamento e menor oscilação de umidade e temperatura,
favorecendo assim o crescimento da população microbiana do solo (VARGAS &
SCHOLLES, 2000; PEÑA et al., 2005). Os valores encontrados estão dentro da faixa
verificada num levantamento de diferentes sistemas naturais no Brasil, apresentado por
Roscoe et al. (2006).
Em relação aos níveis de resíduos (palha) avaliados (0%, 50% e 100%), os
tratamentos não apresentaram diferença significativa na coleta realizada em julho/2010.
70
No entanto, nas avaliações realizadas em novembro/2010, março/2011 e julho/2011, os
sistemas de manejo com 50% e 100% de resíduos foram semelhantes entre si e
diferiram significativamente do tratamento com 0% de resíduo. A adição de resíduos
vegetais como fonte de matéria orgânica pode levar à obtenção de um novo equilíbrio,
em situações em que a conversão do ecossistema natural em agricultura ou pastagem
resulta em declínio da matéria orgânica do solo e, consequentemente, em mudanças nos
atributos físicos e biológicos (MIELNICZUK, 2008). Atualmente, o grande desafio da
ciência do solo é demonstrar a relação entre níveis de atividade biológica do solo e o
funcionamento sustentável do ecossistema. Neste sentido, este resultado obtido sugere
que, com o passar do tempo, a comunidade microbiana do sistema em que foi retirada
metade dos resíduos da superfície do solo (50%) consegue se restabelecer atingindo
valores próximos ao sistema em que os resíduos não foram retirados (100%). Barbosa
(2010) ressalta que num manejo adequado, o clima e a qualidade dos resíduos vegetais
depositados no solo após a colheita também favorecem o aumento dos teores de carbono
orgânico no solo.
71
Tabela 2. Comparação de médias para o carbono da biomassa microbiana (C-BMS),
respiração basal (C-CO2), quociente metabólico (qCO2), quociente microbiano (qMIC)
e matéria orgânica do solo (MOS), em relação aos tratamentos com 0% (retirada total de
resíduos da superfície do solo), 50% (retirada da metade dos resíduos da superfície do
solo), 100% (manutenção completados resíduos produzidos) e vegetação nativa (VN),
em quatro épocas de avaliação (julho/2010, novembro/2010, março/2011 e julho/2011),
na profundidade de 0 a 10 cm. Itaporã, MS.
Época de avaliação
Tratamento
Julho 2010
Novembro 2010
Março 2011
Julho 2011
-1
C-BMS (µg C g solo seco)
0%
278,8 Ab
214,9 Ac
183,9 Ac
134,3 Bc
50%
319,6 Ab
339,6 Ab
355,9 Ab
233,2 Ab
100%
373,3 Aab
407,6 Aab
385,2 Ab
294,5 Ab
Floresta Semid. 475,1 ABa
466,1 ABa
556,7 Aa
409,4 Ba
-1
-1
C-CO2 (µg C-CO2 g solo dia )
0%
11,53 Ac
17,67 Ac
10,92 ABc
1,91 Bb
50%
17,47 Bab
35,96 Ab
19,11 Bb
6,88 Cb
100%
19,41 Bab
39,17 Aab
18,95 Bb
8,57 Cb
Floresta Semid. 24,92 Ba
47,51 Aa
49,34 Aa
26,23 Ba
qCO2 (µ g C-CO2 µg -1 C-BMS h-1)
0%
24,3 Ba
52,2 Aa
27,5 Ba
28,2 Ba
50%
16,5 Bb
41,4 Ab
15,4 Bb
10,1 Cb
100%
15,6 BCb
42,6 Ab
14,6 Bb
9,5 Cb
Floresta Semid.
10,3 Bc
27,6 Ac
9,9 Ba
5,9 Bb
qMIC (%)
0%
1,23 Aa
0,93 ABb
0,86 ABc
0,68 Bb
50%
1,29 Aa
1,26 Aab
1,43 Aab
1,12 Aab
100%
1,50 Aa
1,58 Aa
1,74 Aa
1,42 Aa
Floresta Semid.
1,22 Aa
1,19 Aab
1,18 Abc
1,06 Aab
-1
MOS (g kg )
0%
39,5 Ab
40,5 Ab
36,6 Ab
34,3 Ab
50%
42,9 Ab
46,1 Ab
42,8 Ab
35,8 Ab
100%
42,2 Ab
44,7 Ab
38,5 Ab
35,6 Ab
Floresta Semid.
68,3 Ba
72,7 Ba
86,2 Aa
68,9 Ba
Valores médios de oito repetições. Letras minúsculas diferentes nas colunas indicam contraste de médias
pelo teste de Tukey (p<0,05) entre os sistemas de manejo, dentro das mesmas épocas, e maiúsculas
comparam as médias entre as épocas, dentro de cada sistema de manejo.
A atividade microbiana (C-CO2) apresentou a mesma tendência verificada na
avaliação do C-BMS, ou seja, valores mais elevados no sistema referencial (floresta
semidecídua), especialmente nas amostragens realizadas em novembro/2010 e
março/2011, sendo significativamente superiores às avaliações de julho/2010 e
julho/2011. Estas observações corroboram com resultados de Vargas & Scholles (2000),
72
que relacionam a quantidade de material depositado na superfície com a maior atividade
microbiana no solo. Provavelmente, os maiores valores registrados nos meses de
novembro/2010 e março/2011 ocorreram em decorrência dos maiores índices
pluviométricos (Figura 1) registrados no período destas avaliações, já que a umidade é
um fator relevante para o aumento da atividade microbiana. Nas amostragens de
julho/2010, novembro/2010 e março/2011, os tratamentos 50% e 100% foram
significativamente superiores ao tratamento 0% e, somente na coleta de julho/2011, não
foram encontradas diferenças significativas entre os diferentes níveis de resíduos
avaliados. A presença de resíduos sobre a superfície do solo é uma importante medida
mitigadora do efeito estufa, visto que diminui a perda de CO2 para a atmosfera. Estudos
recentes têm mostrado que os sistemas de produção conservacionistas, tais como o
sistema plantio direto e sistema integrado lavoura-pecuária, proporcionam melhorias
em alguns atributos do solo, armazenando carbono e evitando o seu retorno para a
atmosfera (BAYER et al., 2006; DUARTE JUNIOR & COELHO, 2008; SILVA et al.,
2011).
O quociente metabólico (qCO2) também tem sido considerado um valioso
indicador de estresse e perturbação de ecossistemas, pois ele mostra o estado metabólico
dos microrganismos e a quantidade de energia necessária para a manutenção da
atividade metabólica, em relação à energia necessária para a síntese da biomassa
(MONTEIRO & GAMA-RODRIGUES, 2004; BEZERRA et al. 2008;). No presente
estudo, houve efeito das épocas de amostragem no qCO2, com diferenças significativas
(p<0,05) em todas as épocas avaliadas. De modo geral, os maiores valores de qCO2
foram observados na avaliação de novembro/2010, mostrando que, nesta época, a
microbiota do solo estava sob estresse em todos os sistemas de uso do solo estudados,
com exceção da floresta semidecídua, que propiciou os menores valores em todas as
épocas avaliadas. Este resultado está de acordo com o obtido por Pimentel et al. (2006),
que observaram maiores taxas de qCO2 nos meses mais quentes do ano, verão e
primavera. Os sistemas de manejo seguiram tendência similar ao C-CO2, onde os
tratamentos 50% e 100% não diferiram entre si em nenhum período de avaliação, e o
sistema de manejo 0% apresentou os maiores índices de qCO2 diferindo dos demais,
indicando uma possível perturbação neste sistema de uso do solo.
73
O quociente microbiano (qMIC) é um índice utilizado para fornecer indicações
sobre a qualidade da matéria orgânica, pois em solos com matéria orgânica de baixa
qualidade nutricional, a biomassa se encontrará sob condições de estresse, tornando-se
incapaz de utilizar totalmente o C orgânico. Neste estudo, verificou-se uma diminuição
do valor de qMIC no tratamento 0%, com o decorrer das avaliações. Provavelmente,
como o solo deste sistema encontra-se sem proteção (sem palha), as perdas de em
decorrência das chuvas são maiores, provocando uma diminuição no qMIC. Jenkinson
& Ladd (1981) consideram normal que de 1 a 4% do carbono total do solo corresponda
ao componente microbiano, conforme o obtido pelos demais sistemas de manejo deste
estudo.
A floresta semidecídua apresentou os maiores conteúdos de MOS em todas as
épocas de avaliação, diferindo significativamente dos demais sistemas de uso do solo.
Dentre os sistemas de manejo da cana-de-açúcar, não foram verificadas diferenças
significativas no conteúdo de MOS, ou seja, as alterações promovidas no solo não
foram suficientes para promover alterações nas suas concentrações. Apesar deste
resultado, é importante preconizar práticas conservacionistas que priorizem o aporte de
MOS, com a permanência de resíduos sobre a superfície do solo, uma vez que diversos
estudos confirmam que um preparo menos intensivo do solo promove acréscimos
consideráveis no conteúdo total de C no solo, tendo ação efetiva nas variações dos
diferentes compartimentos da MOS (BAYER et al., 2000; LEITE et al.; 2003; XAVIER
et al., 2006; SILVA et al., 2011; SALTON et al., 2011).
Na análise dos componentes principais (ACP), a ordenação dos dados no biplot
(Figura 2), com diferentes níveis de resíduos na superficie do solo, em diferentes épocas
de avaliações, explicou 82% da variabilidade original, onde CP1 e CP2 retiveram 56% e
26%, respectivamente, das informações originais dos dados. No biplot da Figura 3, os
diferentes níveis de resíduos avaliados, em diferentes épocas de avaliações,
apresentaram a soma da variabilidade retida nos componentes explicando 81% da
variabilidade original, onde CP1 e CP2 retiveram 69% e 12%, respectivamente, das
informações originais dos dados.
74
Figura 2. Biplot das variáveis biológicas nos diferentes níveis de resíduos, em quatro
épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos componentes principais. Retirada
total de resíduos da superfície do solo (0) retirada da metade dos resíduos da superfície
do solo (50) e manutenção completa dos resíduos produzidos (100). * 1. julho/2010, 2.
novembro/2010, 3. março/2011, 4. julho/2011.
É possivel observar, no biplot, diferentes posições dos níveis de resíduos
avaliados, nas diferentes épocas em que o estudo foi realizado (Figura 2). A Floresta
Semidecídua (FS), nas quatro épocas de avaliações (julho/2010, novembro/2010,
março/2011 e julho/2011) se agrupou com a matéria orgânica do solo (MOS),
provavelmente, a ausência de interferência antrópica, aliada ao acúmulo de serapilheira
na superficie do solo, tenham contribuído para este resultado. Entre os sistemas de
manejo avaliados, observa-se uma tendência do tratamento 100% aproximar-se, com o
passar das avaliações, do quociente microbiano (qMIC), indicando uma matéria
orgânica de maior qualidade neste sistema. A alta adição de resíduos vegetais
proporcionado pela manutenção da palhada sob a superficie do solo, além de propiciar
um aumento da biomassa e maior atividade microbiana, contribui para um acréscimo na
75
qualidade da matéria orgânica, devido à decomposição deste material. Por outro lado, o
tratamento em que foi retirada toda a palha da superficie do solo (0%) agrupou-se com o
quociente metabólico, evidenciando condições desfavoráveis e estressantes para as
comunidades biológicas neste sistema.
A ordenação dos dados no biplot das variáveis químicas do solo, pela ACP,
mostra a FS nas diferentes épocas de avaliações agrupando-se com as variáveis
químicas K, Mg, pH, SB, MO, Ca, CTC e V (Figura 3). Estes resultados podem ser
atribuídos à maior reciclagem de nutrientes nos sistemas naturais, condicionada pelo
maior aporte de substratos orgânicos ao solo destes ambientes. A matéria orgânica
também é uma importante fonte de nutrientes, principalmente nos ambientes
caracterizados pela formação de serapilheira acumulada, como observado nas áreas
florestadas. Marin (2002) ressalta que a mineralização da matéria orgânica resulta na
liberação de nutrientes essenciais à planta, tais como N, P, S, K, Ca, Mg e
micronutrientes.
76
Figura 3. Biplot das variáveis químicas nos diferentes níveis de resíduos, em quatro
épocas de avaliação. CP1 e CP2 correspondem aos componentes principais. Retirada
total de resíduos da superfície do solo (0) retirada da metade dos resíduos da superfície
do solo (50) e manutenção completa dos resíduos produzidos (100). * 1. julho/2010, 2.
novembro/2010, 3. março/2011, 4. julho/2011.
O P apresentou um pequeno agrupamento com o sistema natural. De acordo com
Gama Rodrigues et al. (2008), a ausência de variação nos teores de P disponíveis em
solos sob diferentes coberturas vegetais estaria associado à grande estabilidade do P em
solos muito intemperizados, onde forma complexos de esfera-interna na superficie dos
óxidos de ferro e alumínio (MEURER, 2006). Entre os sistemas de manejos avaliados, a
manutenção de metade dos resíduos na superficie do solo agrupou-se com a variável
química H+Al, caracterizando uma leve acidez, pela presença de resíduos na superficie
77
do solo. Abreu Junior et al. (2003) ressaltam que, em solos tropicais, a elevada acidez e
a presença de alumínio trocável, aliadas à baixa fertilidade, são os principais fatores a
restringir a produção agrícola.
78
4 Conclusões
1- A retirada completa de resíduos da cana-de-açúcar da superfície do solo resulta em
condições desfavoráveis para o desenvolvimento microbiano no solo.
2- A comunidade microbiológica consegue o seu restabelecimento mesmo com a
retirada de metade dos resíduos de cana-de-açúcar da superfície do solo, situando-se,
com o passar do tempo, próximo à condição onde não há retirada de resíduos.
5 Referências
ABREU JR., C. H.; MURAOKA, T.; LAVORANTE, A. F. Relações entre acidez e
propriedades químicas de solos brasileiros. Science agricola., Piracicaba, v. 60, n. 2, p.
337-343, 2003.
ALEXANDER, M. Introduction to soil microbiology. 2. ed. New York: John Willey
& Sons, 1977.
ALVARENGA, M.I.N. et al. Teor de carbono, biomassa microbiana, agregação e
micorriza em solos de Cerrado com diferentes usos. Ciencia Agrotecnica, v. 23, p.
617-625, 1999.
ANDERSON, J.P.E. & DOMSCH, K.H. The metabolic quotient (qCO2) as a specific
activity parameter to asses the effects of environmental conditions, such as pH, on the
microbial biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistery, v. 25, p. 393-395,
1993.
BARBOSA, L. A. Impacto de sistemas de cultivo orgânico e convencional da canade-açúcar, nos atributos do solo. 2010. 93p. Dissertação (Mestrado em Agronomia) –
Universidade de Brasília, Brasilía – DF, 2010.
79
BENDING, G.D.; TURNER, M.K.; RAYNS, F.; MARX, M.C.; WOOD, M. Microbial
and biochemical soil quality indicators and their potential for differentiating areas under
constrating agricultural management regimes. Soil Biology and Biochemistry, v.36, p.
1785-1792, 2004.
BAYER, C.; MARTIN-NETO, L.; MIELNICZUK, J.; CERETTA, C.A. Effect of no-till
cropping systems on soil organic matter in sandy clay loam acrisol from southern Brazil
monitored by electron spin resonance and nuclear magnectic resonance. Soil Tillage
Research, v. 53, p. 95-104, 2000.
BAYER, C.; MARTIN-NETO, L.; MIELNICZUK, J.; PAVINATO, A.; DIECKOW, J.
Carbon sequestration in two Brazilian Cerrado soils under no-till. Soil Tillage
Research, v. 86, p. 237-245, 2006.
BEZERRA, R. G. D.; SANTOS, T. M. C.; ALBUQUERQUE, L. S.; CAMPOS, V. B.;
PRAZERES, S. S. Atividade microbiana em solo cultivado com cana-de-açúcar
submetido a doses de fósforo. Revista Verde, v. 3, p. 64-69, 2008.
CARDOSO, E. L.; SILVA, M. L. N.; MOREIRA, F. M. S.; CURI, N. Atributos
biológicos indicadores de qualidade do solo em pastagem cultivada e nativa no
pantanal. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 44, p. 631-637, 2009.
CARNEIRO, M.A.C.; SOUZA, E.D.; REIS, E.F.; PEREIRA, H.S.; AZEVEDO, W.R.
Atributos físicos, químicos e biológicos de solo de Cerrado sob diferentes sistemas de
uso e manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 33, p. 147-157, 2009.
CATTELAN, A. J.; VIDOR, C. Flutuações na biomassa, atividade e população
microbiana do solo, em função das variações ambientais. Revista Brasileira de Ciência
do Solo, v. 14, p. 133-142, 1990.
80
CUNHA, E. Q.; STONE, L. F.; FERREIRA, E. P. B.; DIDONET, A. D.; MOREIRA, J.
A. A.; LEANDRO, W. M. Sistemas de preparo do solo e culturas de cobertura na
produção orgânica de feijão e milho. II – Atributos biológicos do solo.
Revista
Brasileira de Ciência do Solo, v. 35, p. 603-611, 2011.
D’ANDREA, A. F.; SILVA, M. L. N.; CURI, N.; SIQUEIRA, J. Q.; CARNEIRO, M.
A. C. Atributos biológicos indicadores da qualidade do solo em sistemas de manejo na
Região do Cerrado do Sul do Estado de Goiás. Revista Brasileira de Ciência do Solo,
v. 26, p. 913-923, 2002.
DUARTE-JUNIOR, J. B.; COELHO, F. C. A cana-de-açúcar em sistema de plantio
direto comparado ao sistema convencional com e sem adubação. Revista Brasileira de
Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, p. 576-583, 2008.
GAMA-RODRIGUES, E. F.; GAMA-RODRIGUES, A. C. Atributos químicos e
microbianos de solos sob diferentes coberturas vegetais no norte do estado do Rio de
Janeiro. Revista Brasileira de Ciência do. Solo, v. 32, p. 1521-1530, 2008.
GAMA-RODRIGUES, E. F.; GAMA-RODRIGUES, A. C. Biomassa microbiana e
ciclagem de nutrientes. In: SANTOS, G. A.; SILVA, L. S.; CANELLAS, L. P.;
CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo:
ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Metropole, 2008. p. 7-16.
GAMA-RODRIGUES, E. F. Biomassa microbiana e ciclagem de nutrientes. In:
SANTOS, G. A.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do
solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre: Genesis, 1999. p. 227-243
HUNGRIA, M.; FRANCHINI, J.C.; BRANDÃO-JUNIOR, O. ; KASCHUK, G. ;
SOUZA, R. A. Soil microbial activity and crop sustainability in a long-term experiment
with three soil-tillage and two crop-rotation systems. Applied Soil Ecology, v.42, p.
288-296, 2009.
81
INSAM, H. Developments in soil microbiology since the mid 1960s. Geodema, v. 100,
p. 389-402, 2001.
ISLAM, K.R. & WEIL, R.R. Land use effects on soil quality in a tropical forest
ecosystem of Bangladesh. Agriculture Ecosystem Environment, v. 79, p. 9-16, 2000
JAKELAITIS, A.; SILVA, A.A.; SANTOS, J.B. & VIVIAN, R. Qualidade da camada
superficial de solo sob mata, pastagens e áreas cultivadas. Pesquisa Agropecuária
Tropical, v. 38, p. 118-127, 2008.
JENKINSON, E.S.; LADD, J.N. Microbial biomass in soil measurement and turnover.
In: PAUL, E.A.; LADD, J.N. (Ed.). Soil Biochemochemistry. New York: Marcel
Dekker, 1981. v. 5, p. 415-471. (Books in Soil and the Environment).
KASCHUK, G.; ALBERTON, O.; HUNGRIA, M. Three decades of soil microbial
biomass studies in Brazilian ecosystems: Lessons learned about soil quality and
indications for improving sustainability. Soil Biology and Biochemistry, v.42, p.1-13,
2010.
LEITE, L.F.C.; MENDONÇA, E.S.; NEVES, J.C.L.; MACHADO, P.L.O.A.;
GALVÃO, J.C.C. Estoques totais de carbono orgânico e seus compartimentos em
Argissolo sob floresta e sob milho cultivado com adubação mineral e orgânica. Revista
Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, p. 821-832, 2003.
LOURENTE, E. R. P.; MERCANTE, F. M.; ALOVISI, A. M. T.; GOMES, C. F.;
GASPARINI, A. S.; NUNES, C. M. Atributos microbiológicos, químicos e físicos de
solo sob sistemas de manejo e condições de Cerrado. Pesquisa Agropecuária
Tropical, v. 41, p. 20-28, 2011.
82
LOVATO, T.; MIELNICZUK, J.; BAYER, C. & VEZZANI, C. Adição de carbono e
nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em
sistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 28, p. 175-187, 2004.
MARIN, A. M. P. Impactos de um sistema agroflorestal com café na qualidade do
solo. 2002. 83p. Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG,
2002.
MATSUOKA, M. et al. Biomassa microbiana e atividade enzimática em solos sob
vegetação nativa e sistemas agrícolas anuais e perenes na região de Primavera do
Leste/MT. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, p. 425-433, 2003.
MEURER, E.J., ed. Fundamentos de química do solo. 3.ed. Porto Alegre, Evangraf,
2006. 285p.
MERCANTE, F.M. Biomassa e atividade microbiana: indicadores da qualidade do solo.
Direto Cerrado, Brasília, p. 9-10, 2001.
MERCANTE, F. M.; SILVA, R. F.; FRANCELINO, C. S. F.; CAVALHEIRO, J. C. T.;
OTSUBO, A. A. Biomassa microbiana em um Argissolo Vermelho, em diferentes
coberturas vegetais, em área cultivada com mandioca. Acta Scientiarum Agronomy, v.
34, p. 479-485, 2008.
MENDES, I. de C.; HUNGRIA, M.; REIS-JUNIOR, F.B. dos; FERNANDES, M.F.;
CHAER, G.M.; MERCANTE, F.M. e ZILLI, J.E. Bioindicadores para avaliação da
qualidade dos solos tropicais: utopia ou realidade? Planaltina-DF, Embrapa
Cerrados, 2009. 31p. (Embrapa Cerrados. Documentos, 246).
MIELNICZUK, J. Matéria orgânica e a sustentabilidade de sistemas agrícolas. In:
SANTOS, G. A.; SILVA, L. S.; CANELLAS, L. P.; CAMARGO, F. A. O. (Ed.).
83
Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais.
Porto Alegre: Metropole, 2008. p. 01-07
MONTEIRO, M. T.; GAMA-RODRIGUES, E. F. Carbono, Nitrogênio e Atividade da
biomassa microbiana em diferentes estruturas de serrapilheira de uma floresta natural.
Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 28, p. 819-826, 2004.
MOREIRA, F. M. S.; SIQUEIRA, J. O. Microbiologia e bioquímica do solo. 2 ed.
Lavras: UFLA, 2006.
PARKIN, T.B.; DORAN, J.W.; FRANCOP-VIZCAINO, E. Field and laboratory tests
of soil respiration. In: DORAN, J.W. & JONES, A., eds. Method for assessing soil
quality. Madison, Soil Science Society of America, 1996. p. 231-245.
PARTON, W. J.; SCHIMEL, D. S.; COLE, C. V.; OJIMA, D. S. Analysis of factors
controlling soil organic matter levels in Great Plains grasslands. Soil Science Society of
America Journal, v. 51, p. 1173-1179, 1987.
PEÑA, M. L.; MARQUES, R.; JAHNEL, M. C.; ANJOS, A. Respiração microbiana
como indicadores de qualidade do solo em ecossistema florestal. Floresta, v. 35, p.
117-127, 2005.
PEREZ, K.S.S.; RAMOS, M.L.G.; McMANUS, C. Carbono da biomassa microbiana
em solo cultivado com soja sob diferentes sistemas de manejo nos cerrados. Pesquisa
Agropecuária Brasileira, v.39, p.567-573, 2004
PIMENTEL, M. S.; AQUINO, A. M.; CORREIRA, M. E. F.; COSTA, J. R.; RICCI, M.
S. F.; DE-POLLI, H. Atributos biológicos do solo sob manejo orgânico de cafeeiro,
pastagem e floresta em região do médio do Paraíba fluminense-RJ. Coffee Science, v.
1, p. 85-93, 2006.
84
PÔRTO, M.L.; ALVES, J.C.; DINIZ, A.A.; SOUZA, A.P.; SANTOS, D. Indicadores
biológicos de qualidade do solo em diferentes sistemas de uso no Brejo Paraibano.
Ciência Agrotecnica, v. 33, p. 1011-1017, 2009.
ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; MENDES, I. C.; REIS JUNIOR, F. B.; SANTOS,
J. C. F.; HUNGRIA, M. Biomassa microbiana do solo: fração mais ativa da matéria
orgânica. In: ROSCOE, R.; MERCANTE, F. M.; SALTON, J. C. (Ed.). Dinâmica da
matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas: modelagem matemática e
métodos auxiliares. Dourados, Embrapa Agropecuária Oeste, 2006, p. 163-198.
SALTON, J.C.; MIELNICZUK, J.; BAYER, C.; FABRICIO, A.C.; MACEDO,
M.C.M.; BROCH, D.L. Carbono no solo e em frações da matéria orgânica do solo sob
sistemas de integração lavoura-pecuária em Mato Grosso do Sul. Pesquisa
Agropecuária Brasileira, v.46, p.1349-1356, 2011.
SILVA, M.B.; KLIEMANN, H.J.; SILVEIRA, P.M. & LANNA, A.C. Atributos
biológicos do solo sob influência da cobertura vegetal e do sistema de manejo. Pesquisa
Agropecuária Brasileira, v. 42, p. 1755-1761, 2007.
SILVA, E.F.; LOURENTE, E.P.R.; MARCHETTI, M.E.; MERCANTE, F.M.;
FERREIRA, A.K.T.; FUJII, G.C. Frações lábeis e recalcitratantes da matéria orgânica
em solos sob integração lavoura-pecuária. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.46,
p.1321-1331, 2011.
SOUZA, L. M. Atributos químicos, físicos e biológicos, estrutura de comunidades
bacterianas e qualidade de solos de cerrado sob plantio direto e preparo
convencional. Brasilia, 2011. 203p. (Dissertação de Mestrado). Universidade de
Brasília, Brasília-DF, 2011.
85
TAVARES, O. C. H.; LIMA, E. ; ZONTA, E. Crescimento e produtividade da cana
planta cultivada em diferentes sistemas de preparo do solo e de colheita. Acta
Scientiarum Agronomy, v. 32, p. 61-68, 2010.
TÓTOLA, M.R. & CHAER, G.M. Microorganismos e processos microbiológicos como
indicadores de qualidade dos solos. In: ALVAREZ V., V.H.; SCHAEFER, C.E.G.R.;
BARROS, N.F.; MELLO, J.W.V. & COSTA, L.M., eds. Tópicos em ciência do solo.
Viçosa, MG, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2002. v.2. p.195-276.
VARGAS, L. K.; SCHOLLES, D. Biomassa microbiana e produção de C-CO2 e N
mineral de um Podzólico Vermelho Escuro submetido a diferentes sistemas de manejo.
Revista Brasileira de Ciência do Solo. v. 24, p. 35-42, 2000.
XAVIER, F. A. S.; MAIA, S. M. F.; OLIVEIRA, T. S.; MENDONÇA, E. S. Biomassa
microbiana e matéria orgânica leve em solos sob sistema agrícolas orgânico e
convencional na chapada da Ibiapaba – CE. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.
30, p. 247-258, 2006.
WARDLE, D.A. Metodologia para quantificação da biomassa microbiana do solo. In:
HUNGRIA, M.;ARAUJO, R.S. (Ed.). Manual de métodos empregados em estudos
de microbiologia agrícola. Brasília: Embrapa/SPI; Santo Antonio de Goiás:
Embrapa/CNPAF; Londrina: Embrapa/CNPSo, 1994. p.419-436.