Simulação pelo modelo Century do impacto da agricultura no estoque de carbono orgânico de solos do Planalto Rio-Grandense

Este estudo teve por objetivo estimar, pelo modelo CENTURY, a alteração no estoque de carbono orgânico (CO) de solos do Planalto do Rio Grande do Sul durante o período de expansão da agricultura e o potencial de recuperação do estoque de CO através de diferentes sistemas de manejo. Foram utilizados solos de cinco Unidades de Mapeamento (UM), sob vegetação original de campo e floresta: LATOSSOLO VERMELHO Distófico típico (UM Cruz Alta e Passo Fundo), LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico típico (UM Santo Ângelo e Erechim) LATOSSOLO BRUNO Alumínico câmbico e (UM Vacaria). Avaliou-se a expansão da agricultura nas UM, a variação no conteúdo de CO dos solos por decomposição microbiana e erosão e a emissão ou seqüestro de CO2 em cenários de manejo com diferentes adições de C, métodos de preparo do solo e perdas de solo por erosão. Durante o período de expansão da agricultura (1900-1980), o uso de sistemas de cultura com baixa adição de C, pousio, queima de resíduos e preparo convencional do solo, ocasionou reduções estimadas de 31 a 45% no estoque original de CO dos solos. Com a melhoria nos eventos de manejo a partir de 1981, houve a recuperação parcial no estoque de CO. Considerando o balanço de CO e CO2 para a região em estudo (52506 km2), o cenário de manejo 1 (PC trigo/soja com queima) apresentou perda total estimada de 159517,0x103 Mg de CO e emissão de 299562,10x103 Mg de CO2 à atmosfera. Nos demais cenários, foram estimados incrementos de CO em relação ao cenário 1, atingindo, em 2050, valores correspondentes a 68,5% (cenário 2 - PR trigo/soja sem queima), 92,7% (cenário 3 - PD trigo/soja, aveia/soja, aveia/milho) e 98,1% (cenário 4 - PD trigo/soja, aveia/milho) do estoque original de CO. Devido a alta adição anual de C (6,0 Mg ha-1) e uso do plantio direto, o cenário 4 apresentou seqüestro líquido de 52173,32x103 Mg de CO2.

Atributos químicos do solo afetados por métodos de preparo e sistemas de culturas

Métodos de preparo e sistemas de culturas podem afetar os atributos químicos do solo e, conseqüentemente, sua fertilidade. Com o objetivo de avaliar os efeitos destas práticas, foram analisadas amostras de solo coletadas de seis camadas (0-2,5, 2,5-5, 5-7,5, 7,5-12,5, 12,5-17,5 e 17,5-30 cm), no 13º ano de experimento de longa duração, instalado em 1985, em um Argissolo Vermelho distrófico, localizado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, RS. O experimento constitui-se de três métodos de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD), três sistemas de culturas (aveia/milho-A/M, vica/milho-V/M e aveia+vica/ milho+caupi-A+V/M+C) e duas doses de N mineral no milho (0 kg N ha-1 ano-1 e 180 kg N ha-1 ano-1 na forma de uréia). Houve aumento no estoque de carbono orgânico (CO) do solo no PD e PR quando associados com sistemas de culturas com maior aporte de resíduos vegetais ao solo. Os métodos de preparo sem revolvimento do solo apresentaram maior valor de CTC efetiva e a pH 7,0, em concordância com o teor de CO. Maiores teores de Ca, Mg e P foram determinados na camada superficial do solo (0-5 cm) em PD e PR, enquanto o solo em PC apresentou distribuição homogênea destes atributos na camada arável (0-17,5 cm). Sistemas de culturas que incluíram leguminosas, principalmente o sistema V/M, apresentaram menor valor de pH e maiores valores de Al trocável e saturação por alumínio. Em média, tratamentos com aplicação de N mineral apresentaram menores valores de pH e de saturação por bases e aumento da saturação por alumínio.

Estoque e qualidade da matéria orgânica do solo em função de sistemas de culturas e adubação nitrogenada no sistema plantio direto

A matéria orgânica determina os principais atributos que definem a qualidade do solo, sendo diretamente afetada pelas práticas de manejo. Esta pesquisa objetivou ampliar o conhecimento referente às influências do sistema de culturas e da adubação nitrogenada no estoque e na qualidade da matéria orgânica do solo no sistema plantio direto. O estudo foi desenvolvido a partir de um experimento de longa duração (17 anos), constituído por dez sistemas de culturas em plantio direto e estabelecido num Argissolo inicialmente degradado pelo cultivo. Utilizou-se os sistemas aveia/milho, lablab+milho e guandu+milho, com e sem adubação nitrogenada (N). O tratamento solo descoberto, da área experimental, e o campo nativo também foram incluídos no estudo. Dez camadas de solo foram amostradas até a profundidade de 107,5 cm e três destas (0-2,5; 2,5-7,5 e 37,5-47,5 cm) foram fracionadas fisicamente nas frações matéria orgânica particulada (MOP), silte e argila. Os estoques de C e N foram avaliados em cada camada e também nas frações físicas. A qualidade da matéria orgânica foi investigada por espectroscopia de RMN-13C e de RMN- 15N (estado sólido), hidrólise ácida e pirólise analítica O estoque de C da camada de 0-107,5 cm reduziu, durante o período experimental, em média 5,8 Mg C ha-1 nos sistemas solo descoberto e aveia/milho (sem N), permaneceu constante no sistema aveia/milho (com N) e aumentou em média 20,6 Mg C ha-1 nos sistemas lablab+milho e guandu+milho (sem N e com N). O mesmo ocorreu nos estoques de C e N das frações físicas, sendo que as alterações foram relativamente maiores na MOP. A fração argila apresentou uma capacidade finita de estocar C (47,7 g C kg-1 de argila). Os sistemas de culturas afetaram a qualidade da MOP, porém não da matéria orgânica das frações silte e argila. A adubação nitrogenada tendeu a aumentar a proporção de C alquil na fração argila. A principal forma de carbono da matéria orgânica do solo foi C O-alquil. Material carbonizado (carvão) foi encontrado na fração silte da camada de 37,5-47,5 cm. O manejo do solo atua principalmente sobre os estoques e não tanto sobre a qualidade da matéria orgânica do solo.

Estudo sobre a biodegradação do herbicida trufluralina por bactérias isoladas de solo agrícola e proposta metodológica para o ensino de biodegradação

Trifluralina (a, a, a,trifluoro-2,6-dinitro-N, N-dipropil-p-toluidina) (TFL) é um herbicida pré-emergente, incorporado ao solo que tem sido usado na agricultura desde a década de sessenta; ele é moderadamente persistente em vários tipos de solos do Brasil. O objetivo deste estudo foi isolar - de um solo agrícola contaminado por quatro décadas - e caracterizar bactérias resistentes a TFL, determinar suas habilidades em degradar a TFL, investigar a presença de gens degardadores que possam estar envolvidos na degradação da TFL e propor um método de ensino teórico prático sobre a biodegradação, para cursos de graduação. Oito bactérias foram isoladas, pela técnica de subculturas repetidas em meio contendo TFL como única fonte de carbono, e identificadas, pelo método bioquímico e seqüenciamento do rDNA 16S como Klebsiella oxytoca, Herbaspirillum seropedicae, 3 strains of Bacillus simplex, 2 de Pseudomonas montelli e uma outra Pseudomonas sp. Uma terceira bactéria (iaolado #9), não identificada, que crescia ao redor de cristais de TFL em meio sólido, foi isolada; esta é uma técnica nova que poderá ser útil no isolamento de bactérias que são resistentes a outros compostos pouco solúveis em água. Todas as bactérias isoladas foram submetidas ao teste de biodegradação, em um meio contendo sais minerais, 0,1% succinato, 0,1 % de extrato de leveduras e 50 mg. L-1 de TFL Cinco bactérias reduziram a concentração de TFL no meio, após trinta dias de incubação: Klebsiella oxytoca (24,6 %), Herbaspirillum seropedicae (16,4 %), Bacillus simplex 2 (25.0 %), Bacillus simplex 3 (16.0 %) e isolado 9 (21.0 %). Uma bactéria conhecida como degradadora da TFL, Brevundimonas diminuta (NCIMB 10329) degradou a TFL, neste meio, de maneira semelhantes ao das bactérias isoladas. Os DNAs extraídos das quatro bactérias identificadas degradadoras da TFL, foram sondados para os gens catbólicos ndoB, todC, xylX, catA e xylE, os quais codificam as enzimas naftaleno 1,2-dioxigenase, toluene dioxigenase, toluate 1,2-dioxigenase, catecol 1,2-dioxigenase e catecol 2,3-dioxigenase, respectivamente. Técnicas de PCR e hibridização demonstraram que os DNAs de todas estas quatro bactérias foram fortemente hibridizadas para o gen ndoB, contudo, usando a técnica de ¨zonas claras¨, observou-se que nenhuma delas degradou naftaleno. Estes resultados indicam a presença de gens dioxigenases, nestas bactérias degradadoras da TFL, que poderiam estar transformando a TFL como substrato principal, ou como cometabolismo. O conhecimento sobre processos de biodegradação é necessário para os graduados dos cursos de agronomia, química, biologia, tecnologia de alimentos, etc. Neste trabalho, também, propomos o estudo teórico e prático da compostagem o qual estimula o interesse dos estudantes em aprender sobre o metabolismo envolvido neste, e em outros, processos biotecnológicos.

Fracionamento físico da matéria orgânica do solo em diferentes energias de sonicação em três latossolos brasileiros sob vegetação nativa

O fracionamento físico é freqüentemente empregado, em estudos sobre a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), sendo que não existe um consenso quanto à energia adequada para a dispersão máxima de um determinado tipo do solo. Os principais objetivos deste trabalho foram determinar a energia de sonicação para a dispersão máxima do solo no fracionamento físico da MOS; avaliar o efeito do aumento da energia de sonicação e da separação prévia da matéria orgânica leve livre (MOLL) na dispersão do solo; e investigar a distribuição e qualidade das substâncias húmicas (SH´s) nas frações silte e argila obtidas na dispersão máxima do solo. O fracionamento físico em seis níveis de energia (200, 400, 800, 1200, 1600 e 2000 J mL-1) foi realizado em amostras do horizonte A de três Latossolos brasileiros sob vegetação nativa: Latossolo Vermelho (LVdf), Latossolo Bruno (LBd) e Latossolo Amarelo (LAw). A não separação da MOLL com solução de NaI, previamente à aplicação de ultra-som, causou redistribuição de carbono nas frações silte e argila, mostrando ser este um procedimento importante no fracionamento da MOS. Em geral, o aumento da energia de sonicação provocou aumento do teor da fração argila, porém a redistribuição do carbono não foi observada. A energia de máxima dispersão foi de 800, 1200 e acima de 2000 J mL-1, respectivamente para os solos LVdf, LAw e LBd, e este comportamento foi relacionado com as características de cada solo A proporção de SH´s em relação ao teor de carbono total da fração, nas frações argila e silte dos solos LVdf e LAw foi superior à verificada para o solo inteiro, enquanto que no solo LBd o comportamento foi inverso. A razão E4/E6 nos ácidos húmicos (AH) na fração argila dos solos LVdf e LBd foi inferior à dos ácidos fúlvicos (AF) correspondentes, indicando que os AH apresentam grau de condensação mais elevado do que AF. Os valores obtidos para a razão E4/E6 foram inferiores aos usualmente citados na literatura. Os resultados obtidos no fracionamento químico indicam que o fracionamento físico afetou a distribuição e qualidade das substâncias húmicas fracionadas quimicamente.

Uso do modelo century no estudo da dinâmica do carbono orgânico em solos do Rio Grande do Sul

A dinâmica do carbono (C) no solo envolve processos relativos à sua incorporação na biomassa vegetal, as transformações que esta soue por ação microbiana, com liberação de COz, e o aCÚInulode subprodutos desta transformação como matéria orgânica do solo. O modelo Century foi desenvolvido para representar esta dinâmica, incorporando os fatores que a influenciam em suas operações. Atinge este objetivo dividindo a parte terrestre do Ciclo do Carbono em oito compartimentos com base no tempo de permanência do C e sua localização. Apesar de sua relativa eficiência em diversos tipos de solo e biomas, têm sido sugeridas alterações para melhorar seu desempenho em situações especiais desde seu desenvolvimento na década de 80. Na presente pesquisa com o modelo parametrizado para as condições locais, determinou-se os compartimentos de C para dez solos do Rio Grande do Sul com teores variáveis de argila, óxidos de ferro e carbono orgânico total (COT) através de uma execução de equilíbrio. O carbono alocado pelo modelo no compartimento passivo (COP) foi relacionado com diversos atributos de solo, sendo observada correlação significativa com o teor de argila e óxidos de ferro. Em adição a este trabalho, utilizouse o modelo para estimar o COT do solo e a distribuição de C nos compartimentos num experimento de manejo com treze anos de duração, composto por preparos de solo, sistemas de culturas e doses de nitrogênio, em Argissolo Vermelho Distrófico típico na EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul. Para o melhor ajuste entre o COT observado experimentalmente foi necessário proceder a ajustes na taxa de decomposição do compartimento lento (DEC5). Esta taxa mostrou-se dependente do grau de revolvimento do solo e da quantidade de C adicionado pelos sistemas de cultura, observando-se os menores valores nas baixas adições e solo sem revolvimento.

Estoques de carbono orgânico e efluxos de dióxido de carbono e metano de solos em preparo convencional e plantio direto no subtrópico brasileiro

As práticas de manejo influenciam fatores controladores da dinâmica do C em solos agrícolas e, portanto, seus estoques de C orgânico e os fluxos de C no sistema solo-atmosfera na forma de dióxido de carbono (CO2) em solo em condições aeróbicas e metano (CH4) em solo inundado. O objetivo geral desse trabalho foi avaliar essas influências em solos submetidos por longo período aos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD).

Matéria orgânica e agregação do solo na rotação lavoura-pastagem em ambiente tropical

A região Centro-Oeste é muito importante para a produção agropecuária do Brasil. Neste ambiente, o plantio direto (PD), aliado à rotação de culturas e pastagens, é apontado como a forma de manejo do solo mais adequada para conciliar produtividade com sustentabilidade. Para estudar os efeitos de sistemas de manejo sobre a agregação e a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), três experimentos de longa duração, localizados em Mato Grosso do Sul, foram avaliados quanto ao teor e os estoques de carbono orgânico total (COT) e de C nas frações da MOS, particulada (MOP) e associada aos minerais do solo (MOM). Foram determinados também, a agregação do solo via peneiramento em água e a seco, o diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados (IEA). Os sistemas de manejo foram constituídos de lavouras, em PD e preparo convencional (PC), pastagens permanentes e rotação de lavouras (soja) com pastagem em PD, além de área com vegetação natural. Os sistemas de manejo contendo pastagens, de forma isolada ou em rotação com lavouras, apresentaram os maiores estoques de COT e maior agregação do solo. Verificou-se importante efeito das pastagens na formação de macroagregados, cuja estabilidade se relacionou positivamente com a concentração de COT no solo. São discutidas as relações entre o acúmulo de C no solo e a proteção proporcionada pela oclusão da MOP e pela maior dificuldade de decomposição MOM no interior dos agregados. As taxas médias de acúmulo de C no solo (0 a 20 cm) para os sistemas com rotação lavoura-pastagem foram de 0,4 Mg ha-1 ano-1 em relação à lavouras em PD. O teor de C nas frações da MOS, DMP e estoques de COT, possibilitaram o cálculo de indicadores de qualidade dos sistemas de manejo (Índice de Manejo do C, Índice de estratificação e Nível de Ordem), os quais evidenciaram a importância de utilização da rotação lavoura-pastagem em PD neste ambiente.