Alterações na matéria orgânica e na biomassa microbiana em solo de mata natural submetido a diferentes manejos

Avaliou-se, em um Latossolo Roxo, o efeito de diferentes formas de manejo do solo sobre a matéria orgânica do solo e na biomassa microbiana. Os tratamentos usados foram: mata natural; mata natural até 1976 e café até 1994 (amostragem na projeção da copa e na entrelinha); mata natural até 1976, café até 1991 e milho até 1994; mata natural até 1940, café até 1960, citros até 1978, e cana-de-açúcar até 1994 (amostragem na linha e na entrelinha). A mata natural apresentou os maiores valores de C orgânico no solo e na fração humina e os menores valores foram obtidos nas áreas com cana-de-açúcar, que apresentaram os maiores valores de C microbiano em relação à mata natural. O uso agrícola do solo aumentou a porcentagem de C orgânico na forma de ácidos húmicos e fúlvicos, em relação à mata natural. Em geral, o solo apresentou mais de 74% do C orgânico na forma de húmus residual.

Matéria orgânica leve do solo em sistema agroflorestal de corte e trituração sob manejo de capoeira

O objetivo deste trabalho foi avaliar os impactos do ciclo pousio‑cultivo sobre as frações leves da matéria orgânica do solo (MOS), em sistema agroflorestal sequencial de corte e trituração, com diferentes manejos de capoeira, na Amazônia Oriental. A amostragem foi realizada nas fases de pré‑pousio, pós‑pousio e pós‑cultivo de milho. Foram determinados os estoques de matéria orgânica leve livre (MOL‑L) e matéria orgânica leve oclusa (MOL‑O), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e estoques de C e N na MOL‑L e na MOL‑O. Não houve efeito do manejo da capoeira nas variáveis estudadas, exceto quanto ao NT a 30-50 cm e à MOL‑O a 10-20 cm de profundidade do solo. As frações da matéria orgânica leve foram afetadas pelas fases do sistema agroflorestal sequencial de corte e trituração. Os maiores estoques de C e N foram observados na MOL‑L, nos períodos pós‑pousio e pós‑cultivo. Embora os estoques de C e N totais do solo não tenham aumentado, o aumento da MOL‑L e de seus estoques de C e N indica melhoria e manutenção da qualidade do solo no sistema de corte e trituração da biomassa acumulada em 23 meses de pousio, mesmo após período de cultivo.

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.

Determinação de cinzas e matéria orgânica

Aula Prática 1

Alterações na matéria orgânica e na biomassa microbiana em solo de mata natural submetido a diferentes manejos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Química da matéria orgânica e pedogênese em Latossolos húmicos sob vegetação de cerrado

A matéria orgânica do solo (MOS) representa um importante reservatório de carbono (C) nos ecossistemas terrestres. O conteúdo de C estocado no solo pode ser liberado para a atmosfera na forma de CO2, com a decomposição da MOS, ou pode ser aumentado com a entrada de resíduos e retenção da MOS. Nesse sentido, é importante entender os mecanismos de estabilidade e retenção da MOS para predizer como os solos respondem a mudanças, quer sejam elas induzidas por alterações climáticas ou por práticas de manejo. Dentro dos Latossolos, classe que ocupa cerca de 32 % do território brasileiro, há aqueles que possuem horizonte A húmico hiper espesso e, portanto, com maior estoque de C. Aspectos sobre a origem, formação e preservação do horizonte A húmico destes solos em suas ocorrências em diferentes biomas ainda não foram completamente elucidados e estão estritamente ligados à fonte, dinâmica e mecanismos de preservação e distribuição da MOS no solo. O objetivo deste trabalho é entender a gênese da MO dos Latossolos húmicos que ocorrem no Bioma Cerrado, por meio da caracterização molecular pela técnica da pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectroscopia de massas (pirólise - CG/EM). Para isso, foram coletadas amostras dos horizontes A em dois perfis de Latossolos com horizonte A húmico (LH1, LH2) e um perfil de Latossolo com horizonte A moderado (solo de referência; LNH) situados em superfície de aplanamento adjacente à Serra do Espinhaço, no município de Grão Mogol - MG, sob clima tropical semi-úmido e vegetação de cerrado sensu strictu. Por meio da descrição morfológica dos solos em diferentes níveis de observação (campo, lupa e microscópio) procurou-se entender melhor os mecanismos de espessamento do horizonte A e a distribuição de partículas de carvão ao longo do perfil. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento físico e extração da MOS, gerando as seguintes frações: fração leve livre (FLL); fração leve oclusa (FLO), fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis evidencia a intensa e longa atividade biológica (fauna e raízes) a que esses solos foram e estão submetidos. Isso explica a abundância de microagregados e a consequente macropososidade elevada, assim como a ampla distribuição de fragmentos de carvão em todo o horizonte A, e parte do B, com dimensões milimétricas a submilimétricas, sugerindo a fragmentação destes ao longo do tempo. Foi evidenciado o maior conteúdo de carvões nos dois LHs em comparação ao LNH. A distribuição da MOS nas frações estudadas foi a mesma para os três perfis estudados: RES>EXT>FLL>FLO, que mostra a importância da fração RES para estes solos. Produtos da carbonização (Black carbon; BC: hidrocarbonetos poliaromáticos) foram mais abundantes na fração RES e FLO, no entanto, a maior diferença qualitativa entre a MOS de LHs e LNH diz respeito à abundância de BC na fração RES, que é maior em LHs do que LNH; confirmando a maior quantidade de carvões em LHs verificada na morfologia. Um índice de degradação do BC foi estabelecido com base em análise fatorial com os todas as frações estudadas e produtos poliaromáticos. Este índice, aplicado às frações EXT e RES, mostrou que a degradação do BC aumenta com a profundidade/idade, e não houve diferenças significativas entre os perfis estudados. Portanto, LHs provavelmente tem maior entrada de carvões, o que deve estar ligado a um histórico de maior incidência de incêndios ou maior abundância local de espécies arbóreas.

Qualidade da matéria orgânica de argissolo acinzentado decorrente da aplicação de compostos orgânicos.

As substâncias húmicas podem ser separadas nas frações ácidos fúlvicos (CAF), ácidos húmicos (CAH) e humina (CH). Diversas relações entre as frações húmicas têm sido utilizadas no estudo da matéria orgânica, sendo a razão CAH/CAF um indicador da condensação da matéria orgânica solúvel. Outras razões utilizadas são as relações CH/CAH + CAF e CAH +CAF +CH/Ctotal que fornecem informações sobre a estabilidade estrutural e o grau de humificação da MOS, respectivamente. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação de compostos orgânicos na distribuição das frações e na qualidade da matéria orgânica de um Argissolo Acinzentado cultivado com melão em sistema orgânico de produção. O estudo foi realizado no Perímetro Irrigado Senador Nilo Coelho em Petrolina-PE. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com quatro repetições. Os tratamentos constaram da aplicação, no sulco de plantio, de cinco compostos orgânicos (C.O.) preparados com diferentes tipos de resíduos e uma testemunha absoluta, tratamento um, onde não foi aplicado composto orgânico. A adição de compostos modificou pouco o conteúdo de carbono nas frações humificadas, mas alterou a qualidade da matéria orgânica do solo.

Caracterização da matéria orgânica nas zonas ripárias em diferentes condições de preservação no Cerrado do Planalto Central do Brasil

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2016.

Matéria orgânica em solos desenvolvidos de rochas máficas no nordeste de Roraima

Solos desenvolvidos de rochas máficas no nordeste de Roraima são cultivados continuamente por populações indígenas em função da boa fertilidade natural. Este trabalho objetivou avaliar as alterações na matéria orgânica do solo por meio do fracionamento das substâncias húmicas, aplicação de análises de CHNS, estudos termogravimétricos e de Ressonância Paramagnética de Elétrons (EPR). Os maiores teores de C foram observados no Chernossolo sob cultivo contínuo. A fração humina foi predominante em todos os solos, tendo seus teores reduzidos em profundidade. No Nitossolo, houve menor relação ácido húmico/fúlvico. No Chernossolo cultivado, a posição no relevo e a incorporação dos restos culturais parece ter contribuído para manter a estabilidade do solo. Nos demais Chernossolos, a natureza química contribuiu para a ciclagem mais eficiente da matéria orgânica. No Chernossolo e nos Cambissolos não cultivados, a matéria orgânica se apresentou menos estável. No Chernossolo sob cultivo, houve aumento da polimerização do ácido húmico. Os solos com horizonte A chernozêmico, não cultivados, comportaram-se mais uniformes quanto à qualidade dos ácidos húmicos.

Interferência da fração mineral na estimativa do grau de humificação da matéria orgânica em agregados organominerais por ressonância paramagnética eletrônica

A concentração de radicais livres semiquinona (CRLS), determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR), é considerada um índice do grau de humificação, sendo uma importante determinação em estudos qualitativos da matéria orgânica do solo. Neste trabalho, avaliou-se a interferência da fração mineral na quantificação da CRLS em agregados organominerais 20-53, 2-20 e < 2 ∝m de Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo. A CRLS foi determinada pela área do sinal, estimada pela aproximação intensidade do sinal (I, em cm), multiplicada pela sua largura de linha ao quadrado (∆H², em Gauss). Os parâmetros espectrais I e ∆H foram obtidos em espectros de EPR com e sem interferência da fração mineral. No Podzólico Vermelho-Amarelo e no Podzólico Vermelho-Escuro, foram detectados dois sinais de radicais livres, um com um valor g 2,004 e largura de linha de 5-6 G, típico de radicais livres semiquinona, outro com um valor g 2,000 e largura de linha de 2-3 G, associado à fração mineral, especificamente ao quartzo (SiO2), como confirmado posteriormente por análise de amostra purificada. Nestes solos, a interferência da fração mineral na obtenção dos parâmetros I e ∆H resultou num erro na estimativa da CRLS de -7 a +488%, comparativamente às quantificações realizadas a partir dos espectros sem interferência da fração mineral. No Latossolo Roxo, os altos teores de Fe3+ não permitiram detectar os sinais dos radicais livres semiquinona por causa da sobreposição dos sinais do metal. A eliminação da interferência da fração mineral demonstrou ser um pré-requisito fundamental no estudo da matéria orgânica por EPR em agregados organominerais, para a qual são sugeridos alguns procedimentos alternativos.

Efeito de sistemas de preparo e de cultura na dinâmica da matéria orgânica e na mitigação das emissões de CO2

Neste estudo, ajustou-se um modelo exponencial de primeira ordem aos dados de carbono orgânico (CO) e N total (NT) do solo, do 5º e 9º ano de um experimento instalado em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS). Determinaram-se os parâmetros da dinâmica da matéria orgânica e simularam-se os estoques de CO e NT do solo em três sistemas de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD) e três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, aveia + ervilhaca/milho-A + E/M e aveia + ervilhaca/milho + caupi A + E/M + C). A taxa de decomposição da matéria orgânica do solo diminuiu de 0,054 ano-1, no sistema com lavração e gradagem (PC), para 0,039 ano-1, no solo escarificado (PR), e 0,029 ano-1, no solo não revolvido (PD). Estimou-se que os estoques de CO e NT do solo em 1990 (30,78 Mg ha-1 e 2.200 kg ha-1) diminuirão para 16,11 Mg ha-1 e 1.396 kg ha-1 na combinação PC - A/M. Por sua vez, no sistema PD - A + E/M + C, os estoques de CO e NT do solo em 1990 (32,52 Mg ha-1 e 2.690 Mg ha-1) tenderão a aumentar a estoques estáveis de 54,83 Mg ha-1 e 7.966 kg ha-1, respectivamente. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e alto aporte de resíduos apresentaram efeito positivo na mitigação das emissões de CO2. Enquanto o sistema PC-A/M apresentou um efluxo líquido (emitido pelo solo > fixado pelas culturas por fotossíntese) de 2,08 Mg CO2 ha-1 para atmosfera no ano de 1994, o sistema PD - A + E/M + C mostrou um influxo líquido (emitido pelo solo < fixado pelas culturas) de CO2 de 1,79 Mg ha-1 ano-1. Atingidos os estoques estáveis de CO no solo estimados pelo modelo, o solo no sistema PD - A + E/M + C terá seqüestrado aproximadamente 142 Mg CO2 ha-1, em comparação ao sistema PC-A/M.

Sorção-dessorção do fungicida clorotalonil em solos com diferentes teores de matéria orgânica

A cinética e a sorção de pesticidas em solos permitem predizer a velocidade com que esta reação atinge o equilíbrio e investigar os possíveis mecanismos envolvidos durante a reação. Portanto, esses processos são fundamentais para que se possa compreender o destino dos pesticidas no solo. Este trabalho teve por objetivo estudar a sorção e a cinética do fungicida clorotalonil em cinco solos com diferentes teores de matéria orgânica do estado de São Paulo: Neossolo Quartzarênico órtico (RQo), Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf-1 e LVdf-2), Latossolo Vermelho perférrico (LVj) e Gleissolo (G). Nestes estudos, foi utilizado traçador radioativo, ou seja, 14C-clorotalonil, e a radioatividade foi detectada por espectrometria de cintilação líquida. Os ensaios foram realizados em sala climatizada (25±2ºC), em ambiente escuro. O ensaio de cinética constou de oito períodos de equilíbrio: 0; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 12,0 e 24,0h; sendo que nas amostras que atingiram equilíbrio (24h) foram realizados os testes de dessorção, em quatro etapas subseqüentes. Nos estudos de isotermas de sorção, as concentrações de clorotalonil empregadas situaram-se entre 0,05 e 0,76µgmL-1. O modelo matemático de Elovich foi ajustado aos resultados do estudo de cinética e o modelo de Freundlich foi ajustado aos resultados do estudo de isoterma de sorção. Observou-se elevada sorção de clorotalonil nos solos estudados, exceto no solo arenoso com baixo teor de matéria orgânica (RQo). A sorção do clorotalonil relacionou-se positivamente com a matéria orgânica do solo. A cinética de sorção desse fungicida envolveu duas fases, uma imediata, de maior relevância quantitativa, e outra mais lenta. Esses resultados mostram que uma pequena fração do clorotalonil aplicado ao solo estaria disponível para ser lixiviado ao lençol freático, mas atenção especial é necessária quando ele é aplicado em solos arenosos com baixo teor de matéria orgânica. Além do que, a fração do fungicida sorvida na fase lenta também pode ser facilmente dessorvida à solução do solo.

Propriedades espectrais da matéria orgânica leve-livre e leve intra-agregado de dois latossolos sob plantio direto e preparo convencional

Este trabalho teve como objetivo estudar a natureza química das frações leves-livres (FLL) e leves intra-agregado (FLI) da matéria orgânica do solo, obtidas pelo fracionamento físico do solo por densidade, por meio da espectroscopia na região do infravermelho, para verificar se tais frações constituem compartimentos distintos da matéria orgânica do solo. Foram analisadas amostras de Latossolos de dois estados do Brasil (RS e GO), submetidos a plantio direto e preparo convencional, em distintos sistemas de rotação de culturas. A análise por infravermelho revelou diferenças contrastantes entre os compartimentos orgânicos estudados. Os espectros de IV da fração leve-livre apresentaram configuração semelhante aos dos resíduos vegetais, indicando que ela se encontra em estádios iniciais de transformação. Não foram observadas diferenças estruturais na FLL entre os distintos sistemas de preparo e rotação de culturas. Os espectros de IV da FLI apresentaram bandas de absorção N-H e C-O de polissacarídeos menos intensas e em maior conjugação, em relação aos espectros da FLL, características de material mais humificado. Foi observada ainda uma maior transformação estrutural da fração leve intra-agregado em solos sob preparo convencional, quando comparada à FLI de solo sob vegetação natural e plantio direto. Os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC), determinados a partir de relações entre as bandas de absorção de grupamentos - CH3 alifáticos, C-O de polissacarídeos e C=O conjugados, permitiram identificar as diferenças na recalcitrância e condensação das frações leves. Constatou-se que ambos os índices foram significativamente maiores para a matéria orgânica intra-agregado, por conseqüência de seu maior grau de humificação.

Diminuição da humificação da matéria orgânica de um Cambissolo Húmico em plantio direto

O ambiente menos oxidativo do solo em plantio direto diminui o grau de humificação da matéria orgânica. Para testar esta hipótese, avaliou-se a concentração de radicais livres semiquinona (RLS) na matéria orgânica da camada superficial (0-25 mm) de um Cambissolo Húmico, cultivado por 8 anos nos sistemas preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e plantio direto (PD), em Lages (SC). A concentração de RLS na matéria orgânica foi determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR) nas frações granulométricas > 53, 53-20, 20-2 e < 2 µm. Na média das frações granulométricas, a concentração de RLS na matéria orgânica do solo foi menor em PD (15,83 x 10(17) spins g-1 C) do que em PC (18,33 x 10(17) spins g-1 C) e PR (18,39 x 10(17) spins g-1 C). A matéria orgânica na fração 20-2 µm apresentou a maior concentração de RLS e a menor largura de linha do sinal de EPR, o que é consistente com um maior grau de humificação e, ou, maior interação com a fração mineral, em comparação às frações > 53 e < 2 µm. Na fração 53-20 µm, os baixos teores de carbono orgânico não permitiram a detecção do sinal de EPR do RLS. Em adição ao efeito nos estoques de matéria orgânica, o PD resulta no decréscimo do grau de humificação, o que pode ter importante implicação na qualidade do solo.

Simulação pelo modelo century da dinâmica da matéria orgânica de um Argissolo sob adubação mineral e orgânica

Os modelos de simulação são ferramentas essenciais para o entendimento da dinâmica da matéria orgânica do solo e da transformação de seus compartimentos em solos tropicais. Os objetivos deste estudo foram: (a) simular por meio do modelo Century os efeitos de sistemas de produção de milho sob adubação orgânica e mineral sobre a dinâmica da matéria orgânica em um Argissolo Vermelho-Amarelo, e (b) comparar os estoques de C orgânico total (COT), N total (NT) e dos compartimentos de C medidos por meio de métodos de laboratório e estimados pelo modelo Century na camada superficial (0-20 cm). A área em estudo, sob Floresta Atlântica (FA) até o ano de 1930, foi cultivada com milho e feijão por aproximadamente 50 anos, até à instalação do experimento no ano de 1984. Os tratamentos constaram de combinações entre três doses de adubo mineral, correspondentes a de 0, 250 e 500 kg ha-1 da fórmula 4-14-8, e duas doses de adubo orgânico (esterco bovino com palha de soja e feijão), nas doses de 0 e 40 m³ ha-1. Os métodos de laboratório incluíram determinações do COT, do NT, do C da biomassa microbiana (C MIC), representando o compartimento ativo, e do C da fração leve (C FL), referenciando o compartimento lento. O compartimento passivo foi obtido por diferença. A parametrização do modelo Century foi realizada a partir dos dados obtidos no experimento e na literatura, enquanto as simulações da dinâmica do COT, NT e dos compartimentos ativo de C lento e passivo incluíram as mudanças no uso da terra ocorridas de 1930 a 2050. O modelo Century estimou diminuição nos estoques de COT, NT e dos compartimentos de C desde a derrubada da FA até o início do experimento e apenas nos tratamentos com adubação orgânica foi observada recuperação desses estoques. O CmIC e o C FL foram mais sensíveis às mudanças no manejo do que o COT, o que indica a importância desses compartimentos no estudo da dinâmica da matéria orgânica, especialmente em solos tropicais. Os estoques de COT, NT e dos compartimentos de C (lento e passivo), simulados pelo modelo Century, foram similares aos estoques medidos. Os estoques de COT (em Mg ha-1 de C), medidos e simulados pelo modelo Century, foram bem correlacionados (R² = 0,93; p < 0,01), assim como para o C do compartimento ativo (R² = 0,84; p < 0,05), lento (R² = 0,87; p < 0,05) e passivo (R² = 0,91; p < 0,05). Também para os estoques de NT (em Mg ha-1 de N), medidos e simulados pelo modelo Century, houve alta correlação (R² = 0,93; p < 0,01). O modelo Century demonstrou bom desempenho para simular a dinâmica da matéria orgânica em solos tropicais ácidos.