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Biogeoquímica do Nitrogênio em Ecossistemas TropicaisCEN-5749

Profa. Dra. Marisa de Cássia PiccoloLaboratório de Ciclagem de Nutrientes (CENA-USP)

Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA)

*Ciclo global do nitrogênio: Processos que interligam os compartimentos

*Fatores ambientais e atividades humanas que influenciam os processos do ciclo do nitrogênio

*Uso de técnicas isotópicas no estudo do ciclo do nitrogênio (enriquecimentoisotópico e variação natural)*Estudo de Caso: Ecossistema Natural Floresta ( Atlântica e Amazônia), Cerrado e Campo Nativo Agroecossistema Pastagem, Cana-de-Açúcar e Eucalipto

Plantio Direto e Plantio Convencional*Coleta e análise do nitrogênio em amostras de gases, plantas, serapilheira,

sistema radicular, solo, água nos diferentes compartimentos no sistema solo-planta-atmosfera. *Uso de técnicas isotópicas no estudo do ciclo do nitrogênio (enriquecimento isotópico e variação natural)

Metodologias

Teorias e Aplicações

Programa da Disciplina

*Indices de Qualidade do Solo

Índices de Qualidade do Solo

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Substratos Degradados Classificação (Dias, 1998)

Resíduos geológico; Taludes de corte e barragens; Taludes de cava de minas Remanescentes de mineração; Horizontes reconstituídos; Depósitos controlados e não controlados;

Fertilidade do Solo: Estuda a capacidade do solo em fornecer os nutrientes essenciais, em quantidade e proporção adequadas, para o crescimento das plantas.

Produção vegetal = f (fertilidade+água disponível +...)

0

90

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Teor de nutriente revelado pela análise

Pro

du

çã

o R

ela

tiva

(%

)

98

70

NC 2XX

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

N

MgP

KAl

Zn

Cu

KP

CaColóide

do Solo

KP

Ca

Fertilidade do Solo

Nutrição MineralN

P

Zn

Balieiro, F. 2009

Fungos e Bactérias

Protozoários

Nematóides

RaízesMacro organismos

Serrapilheira

O sistema solo-planta-atmosfera é ainda mais complexo

Solo vivo nutrição de plantas

Nutrientes essenciais

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Amostragem do solo

Impossibilidade (ou não-praticidade) de caracterizar as populações por meio da avaliação de todos os seus indivíduos

Populações homogêneas: poucos indivíduos (amostras) o representam;

Populações heterogêneas: número de amostra “deverá” ser maior

Pedologia X Fertilidade

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Amostragem para fins de fertilidade

Conhecer o solo quimicamente Diagnósticos de deficiências ou toxidez; Recomendações seguras de insumos; Seleção de espécies ou variedades a serem implantadas;

Subsidiar interpretação e recomendações Identificação de classes de fertilidade e recomendação (Tabelas) ou balanço nutricional (mais complexo)

Balieiro, F. 2009

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

AMOSTRA REPRESENTATIVA (na prática)

1. DIVISÃO DA ÁREA EM GLEBAS HOMOGÊNEAS (Macrovariações)

COBERTURA VEGETAL: compreendendo as formas naturais (vegetação espontânea) e implantadas (diversas culturas)

VARIAÇÕES NA FORMA DE RELEVO: delimitadas pelas mudanças na declividade

DIFERENÇAS NAS CARACTERÍSTICAS MACROSCÓPICAS DO SOLO: cor e textura

HISTÓRICO DE USO DA ÁREA: especialmente com relação ao emprego de corretivos e adubos

USO FUTURO DA ÁREA:

Balieiro, F. 2009

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

PROCEDIMENTOS PARA AMOSTRAGEM

Erros mais comuns Amostra não representativa Erro analítico Contaminação de amostras Alteração de características Mistura de amostras ou etiquetagem errada Balieiro, F. 2009

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Características Terraço Encosta

y s Cv L y s cv L

pH (H20) 5,65 0,27 4,73 0,04 5,31 0,21 3,94 0,03

P (mg dm-3) 1,19 1,69 142,21 0,28 1,22 0,75 61,67 0,12

K (mg dm-3) 63,30 52,34 82,69 8,64 20,88 24,84 118,95 4,10

Ca+2 + Mg +2 5,22 0,89 17,13 0,15 2,11 0,92 43,48 0,15

Al+3 (cmolc dm-3) 0,17 0,06 37,20 0,01 0,48 0,17 35,97 0,03

Valores médios (y), desvio-padrão (s), coeficiente de variação (CV) e intervalo de confiança (L) de características químicas de 100 amostras coletadas em áreas de 100 x 100m em solos de terraços e de encostas na região de Viçosa, MG (Barreto et al., 1974).

.

Não há uniformidade entre variabilidade das características do solo

Determinar o número de amostras para cada atributo

Balieiro, F. 2009

• Amostragem

Simples: estima-se média e a variância do atributo

Composta: estima-se as condições médias do solo (nada sobre a variabilidade do atributo)

Há dependência então da variabilidade entre amostras simples e número, mas assumi-se generalizadamente,

5 amostras compostas de 10-20 amostras simples =

30 amostras simples

Somente a análise de rotina representa a qualidade do solo???

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Qualidade do Solo

Promover o Promover o crescimento crescimento das plantasdas plantas

Receber, Receber, armazenar e armazenar e suprir águasuprir água

Armazenar, suprir Armazenar, suprir e ciclar nutrientese ciclar nutrientes

Promover as Promover as trocas gasosastrocas gasosas

Promover a Promover a atividade atividade biológicabiológica

Funções do soloFunções do solo

Atributos da Qualidade do soloAtributos da Qualidade do solo

QuímicoQuímico BiológicoBiológicoFísicoFísico

- Teor de N, PTeor de N, P

- MOSMOS

- P-orgânicoP-orgânico

- CTCCTC

- pHpH

- TemperaturaTemperatura

- DensidadeDensidade

- AgregaçãoAgregação

- Retenção de Retenção de águaágua

- BiodiversidadeBiodiversidade

- Atividade de enzimasAtividade de enzimas

- C e N BiomassaC e N Biomassa

- Quociente metabólicoQuociente metabólico

- Taxa de mineralizaçãoTaxa de mineralização

IndicadoresIndicadores

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Indicadores – Critérios para seleção

Devem integrar propriedades e processos químicos, físicos e biológicos e representar as propriedades e funções do solo;

A relevância ecológica e a variação natural dos indicadores devem ser bem conhecidas;

Devem ser sensíveis a variações em longo prazo no manejo e no clima, mas resistentes a flutuações em curto prazo;

Devem possibilitar sua medição acurada e precisa por meio de ampla variação de tipos e condições de solo;

Devem ser de determinação simples e de baixo custo, para permitir que grande número de análises possa ser realizado.

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Métodos integrados de Análise da Qualidade do solo

Estratégias:- Análise multivariadas ou - Modelos para determinação de Índices de Qualidade do Solo (IQS)

Facilidade na interpretação

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Exemplo de Métodos integrados de análise Chaer (2002)

Índices de Qualidade do Solo (IQS) Funções do solo relacionadas à sustentabilidade da atividade florestal:

(1) receber, armazenar e suprir água; (2) armazenar, suprir e ciclar nutrientes; (3) promover o crescimento das raízes; (4) promover a atividade biológica e (5) manter a homeostase

Balieiro, F. 2009

Funções Peso IndicadoresNível 1

Peso IndicadoresNível 2

Peso

1- Receber, armazenar e suprir água

0,2 Densidade do soloMatéria orgânica

0,200,80

   

2- Promover o crescimento das raízes

0,2 Densidade do soloMatéria orgânicaAcidez/toxidez de Al

0,250,250,25

  pHH+AlAl+3

  

0,330,330,33

    Nutrientes 0,25 PS-SO4

2-

KCaMg

0,330,170,170,170,17

3- Armazenar, suprir e ciclar nutrientes

0,2 Matéria orgânicaP orgânicoCTC pH 7 (T)Saturação de bases (V)Saturação de Al (m)Nutrientes na BM 

0,130,130,130,030,030,27

 

     CBMNBM

     

0,500,50

Valores dos indicadores

EI

(EF1)= (EIn x Peso)

(EF’s)= (EFn x Peso)

IQS = (Efn)

Chaer (2002)

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Métodos de avaliação Sistema de Agricultura Migratória (Reis, 2002)

Local: Bom Jardim – RJ

Áreas Avaliadas: C1, C2 e C3: áreas sob cultivo a 1, 2 e 3 anos F1, F3 e F5: capoeiras com 1, 3 e 5 anos; F15, F30 e F150: floresta em regeneração 15, 30 e 150

anos; P15: pastagem

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Indicadores:

• Fertilidade, N, Corg

• C-BMS, N-BMS, respiração, qCO2, C-Mic/Corg

• Fauna: densidade, riqueza e equidade

• Deposição de serapilheira e nutrientes

Balieiro, F. 2009

F1

F3

F5

F15

F30

F150

P15

C1

C2

C3

Ref

Axis 1

Axis

2

Treat

12345

Ordenação multivariada bidimensional (NMS) de áreas em sistemas de agricultura migratória.

Análise Multivariada

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Balieiro, F. 2009

Integração de atributos facilita interpretações

Caracterização dos solos e serapilheira na Mata Atlântica (SP)

Princípios de amostragem e de avaliação da qualidade do solo

Diagrama da análise de componentes principais multidimensional para os atributos dos solos em Floresta Ombrófila (Ubatuba-SP) a 5m; 100m; 400m e 1000m de altitude na camada 0,10m (n=16) (Martins, 2010).