UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRICULTURA TROPICAL

CUIABÁ – MT

MODIFICAÇÃO DA DINÂMICA DE NUTRIENTES, DOS ATRIBUTOS FÍSICOS, E DAS FRAÇÕES DENSIMÉTRICAS DA

MATÉRIA ORGÂNICA SOB DIFERENTES USOS EM LATOSSOLOS DE JURUENA – MT

MICHELY TOMAZI

2004

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRICULTURA TROPICAL

CUIABÁ – MT

MODIFICAÇÃO DA DINÂMICA DE NUTRIENTES, DOS ATRIBUTOS FÍSICOS, E DAS FRAÇÕES DENSIMÉTRICAS DA

MATÉRIA ORGÂNICA SOB DIFERENTES USOS EM LATOSSOLOS DE JURUENA – MT

MICHELY TOMAZI Engenheira Agrônoma

Orientador: Prof. Dr. EDUARDO GUIMARÃES COUTO Co-orientador: Dr. RENATO ROSCOE

Dissertação apresentada à Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade Federal de Mato Grosso, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Agricultura Tropical.

2004

FICHA CATALOGRÁFICA

T655m Tomazi, Michely Modificação da dinâmica de nutrientes, dos atributos físicos, e das frações densimétricas da matéria orgânica sob diferentes usos em Latossolos de Juruena – MT / Michely Tomazi. – 2004. xi, 54p. : il. , color. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2004. “Orientação: Prof. Dr. Eduardo Guimarães Couto”. CDU – 631. 41(817.2)

Índice para Catálogo Sistemático 1. Matéria orgânica – Dinâmica – Fracionamento físico– Juruena (MT). 2. Nutrientes – Latossolos – Juruena (MT). 3. Carbono – Latossolos – Juruena (MT). 4. Sistemas agroflorestais – Juruena (MT). 5. Pastagem – Brachiaria brizantha – Juruena (MT). 6. Floresta tropical – Juruena (MT)

Aos meus pais Achiles e Izaura, pelo exemplo de vida e amor verdadeiro aos seus filhos. Aos meus irmãos Simone e Márcio pelo carinho e amizade.

DEDICO

AGRADECIMENTOS

À Deus, pela vida, sabedoria e saúde para concretizar esta missão.

À Universidade Federal de Mato Grosso, em especial ao Programa de Pós-graduação

em Agricultura Tropical, pela oportunidade de realização deste trabalho.

Ao Instituto Brasileiro de Pesquisas e Estudos Ambientais – Pro Natura, pela

disponibilidade da área à realização da pesquisa, recursos financeiros para as coletas de

campo e análises químicas de laboratório.

À Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA, Centro de Pesquisa

Agropecuária Oeste (CPAO) pela concessão do estágio para realização das análises de

fracionamento físico do solo.

Ao Professor Dr. Eduardo Guimarães Couto, que me orientou, desde a graduação,

quando ingressei na área de pesquisa científica, com muita competência, agradeço toda

sua dedicação e apoio neste trabalho.

Ao Dr. Renato Roscoe, pela sua amizade e incentivo. Agradeço a valiosa orientação no

fracionamento físico da MOS e nas análises dos dados, com muita dedicação e

entusiasmo.

Ao Professor Dr. Erick Fernandes, pela disponibilização de referências bibliográficas e

auxílio nas idéias inicias do projeto.

Ao Engenheiro Agrônomo Paulo César Nunes, pelas valiosas informações sobre a área

de estudo, apoio logístico na realização das coletas, como também incentivo e amizade.

À Professora Oscarlina, pelas orientações no laboratório de solos, durante a realização

das análises.

Ao Professore José Fernando Scaramuzza, pela amizade, carinho e atenção em todo

tempo que trabalhei na equipe de solos.

À Walcylene M. L. Pereira, pelos materiais bibliográficos e as idéias trocadas durante o

mestrado.

Aos bolsistas Heloise, Laércio, Cláudio e Marcelo, pela amizade e ajuda na realização

das análises físicas e químicas do solo.

Aos bolsistas Luciano Godoy, Willian Rocha e Marcio Veronese, pela amizade.

À bolsista Jannice, pelo auxílio nas análises do fracionamento físico do solo.

Ao Willian Marra pela amizade e apoio na realização das análises no laboratório de

solos do CPAO.

À Luis e Wilson (Sabonete), funcionários do laboratório de solos do CPAO, pela

colaboração nas análises.

À minha família, pelo incentivo aos estudos, apoio financeiro e compreensão durante a

realização deste trabalho.

Ao José Julio pelo companheirismo, ajuda, compreensão e incentivo nos momentos

difíceis.

À amiga Sandra Regina, pelo incentivo, apoio e boas gargalhadas que ajudaram a

descontrair.

Ao amigo Marcus Vinícius, pelo apoio técnico na área de informática, com paciência e

dedicação.

Ao Engenheiro Eletricista Mauro Massao Hayashi (in memorian), pelo apoio técnico na

manutenção dos equipamentos.

Ao Sr. José Milton, pela receptividade no Centro experimental do Pro Natura e ajuda

nas coletas.

À todos que contribuíram para a execução deste trabalho, quero expressar o meu sincero

agradecimento.

SUMÁRIO

Pág

LISTA DE FIGURAS....................................................................................................................... v

LISTA DE TABELAS....................................................................................................................vii

LISTA DE TABELAS....................................................................................................................vii

RESUMO.......................................................................................................................................... ix

ABSTRAT ......................................................................................................................................... x

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 1

2. REVISÃO DE LITERATURA.............................................................................................. 3 2.1. Atributos químicos e físicos e manejo dos solos Amazônicos ................................4 2.2. Estoque de carbono do solo .....................................................................................5 2.3. Matéria orgânica ......................................................................................................7 2.4. Caracterização da matéria orgânica por fracionamento físico densimétrico ...........9

3. MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................................11 3.1. Caracterização da área de estudo ...........................................................................11 3.2. Amostragem do solo ..............................................................................................14 3.3. Análises dos atributos químicos e físicos ..............................................................15 3.4. Cálculo dos estoques de carbono e nitrogênio.......................................................15 3.5. Fracionamento físico densimétrico ........................................................................16

3.5.1 Destorroamento do solo ..............................................................................................16 3.5.2 Determinação do teor de umidade dos agregados.....................................................18 3.5.3 Separação das frações leve e pesada...........................................................................18 3.5.4 Análise de carbono orgânico e nitrogênio..................................................................20

3.6. Análises estatísticas ...............................................................................................21

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................................22 4.1. Avaliação dos atributos químicos ..........................................................................22 4.2. Avaliação dos atributos físicos ..............................................................................25 4.3. Distribuição vertical dos teores de CO e N e relação C:N.....................................28 4.4. Estoques de CO e N ...............................................................................................29 4.5. Fracionamento físico do solo pelo método densimétrico ......................................34 4.6. Correlação entre os atributos químicos, físicos, CO e N das frações da MOS......39 4.7. Ordenação dos dados por meio da análise de componentes principais (ACP) ......41

4.7.1 ACP com dados das duas profundidades agregadas (0 – 10 cm).............................42 4.7.2 ACP na camada de 0 - 5 cm........................................................................................43 4.7.3 ACP na camada de 5 – 10 cm.....................................................................................46

5. CONCLUSÕES.....................................................................................................................48

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................................49

v

LISTA DE FIGURAS

Pág

Figura 1. Fotos das áreas de estudo: MA – mata, SS – sistema agrossilvopastoril, PA

– pastagem e SA – sistema agroflorestal. ................................................ 13

Figura 2. Coleta (esquerda) e armazenamento das amostras para fracionamento físico

densimétrico (em forma de blocos com 10 x 10 x 5 cm) para transporte

(direita)..................................................................................................... 14

Figura 3. Esquema do preparo inicial das amostras e separação AG e AP................ 17

Figura 4. Amostra da pastagem de 0 – 5 cm, evidenciando a parte mais escura na

superfície, a qual foi analisada separadamente para separação do carvão. 18

Figura 5. Obtenção das frações leve e pesada por meio do fracionamento físico

densimétrico. ............................................................................................ 19

Figura 6. Médias de pH (H2O, 1:2,5), potássio trocável (K, mg kg-1), soma de bases

(SB, cmolc kg-1) e capacidade de troca de cátions (CTC, cmolc kg-1) na

mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema

agroflorestal (SA) para as seis profundidades amostradas....................... 23

Figura 7. Médias de saturação por bases (V, %), fósforo disponível (P, mg kg-1) na

mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema

agroflorestal (SA) para as seis profundidades amostradas.......................... 24

Figura 8. Médias de densidade aparente (g cm-3), argila (g kg-1), macroporos (%) e

microporos (%) nos primeiros 100 cm de profundidade............................. 27

Figura 9. Estoque de carbono (Mg ha-1, representado pela área da barra no gráfico)

para cada profundidade na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS),

pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA). ........................................... 31

Figura 10. Estoques totais de CO e N nos primeiros 100 cm de profundidade, da mata

(MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema

agroflorestal (SA)..................................................................................... 32

Figura 11. Proporção de CO e N, nas camadas de 0 – 20 e 20 – 100 cm. Os valores

dentro das colunas indicam os estoques, em Mg ha-1, para cada camada. 33

Figura 12. Massa de fração leve e fração pesada, em g kg -1 de solo, nas áreas com

mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema

agroflorestal (SA)..................................................................................... 35

vi

Figura 13. Conteúdos de CO e N na fração leve e fração pesada, em g kg -1 de solo,

nas áreas com mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA)

e sistema agroflorestal (SA)..................................................................... 36

Figura 14. Quantidades de CO e N (g kg-1), estocadas na FL e FP, nas profundidades

de 0 – 5 e 5 – 10 cm, nas áreas com mata (MA), sistema

agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA). .... 38

Figura 15. Percentagem acumulada da variância explicada pelos fatores da análise

das componentes principais, para as duas profundidades estudadas

separadamente (0 – 5 cm e 5 – 10 cm) e para as profundidades agregadas

(0 – 10 cm). .............................................................................................. 41

Figura 16. Diagramas das correlações entre as variáveis (a) e dos escores (b) com os

fatores 1 e 2 gerados na ACP, com os dados da mata (MA), sistema

agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na

camada de 0 – 5 e 5 – 10 cm. ................................................................... 44

Figura 17. Diagramas de dispersão das cargas fatoriais (a) e dos escores (b) gerados

na ACP, com os dados da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS),

pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na camada de 0 – 5 cm. .... 45

Figura 18. Diagramas de dispersão das cargas fatoriais (a) e dos escores (b) gerados

na ACP, com os dados da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS),

pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na camada de 5 - 10 cm. ... 47

vii

LISTA DE TABELAS

Pág

Tabela 1. Totais mensais das precipitações ocorridas no ano de 2003 no Centro

Experimental “Ivo Pereira de Camargo” do Instituto Pró Natura ............... 12

Tabela 2. Concentrações de carbono orgânico (CO), nitrogênio total (N) e relação C:N

por camada de solo ...................................................................................... 28

Tabela 3. Massa do solo (MS), em kg.m-2, espessura equivalente (Ee, em cm) e

estoques de carbono orgânico (CO), carbono orgânico corrigido (COcorr),

nitrogênio total (N), nitrogênio total corrigido (Ncorr), expressos em

Mg.ha-1, para cada camada coletada. .......................................................... 30

Tabela 4. Proporções de agregados grandes (AG) e agregados pequenos (AP) obtidos

após o tamisamento em peneira dois mm nas áreas com mata (MA), sistema

agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA) ......... 34

Tabela 5. Médias dos teores de carbono orgânico, nitrogênio total e relação C:N das

frações leve (FL) e pesada (FP) ................................................................... 34

Tabela 6. Médias das partes da amostra com e sem carvão (%), da % de fração leve

(FL), da % de carvão, da massa de fração leve e fração leve sem carvão em

cada parte da amostra com e sem carvão, e na amostra completa da área de

pastagem ...................................................................................................... 35

Tabela 7. Correlação entre os atribuitos avaliados na mata, sistema agrossilvopastoril,

pastagem e sistema agroflorestal nos primeiros 10 cm de profundidades ... 40

viii

LISTA DE ABREVIAÇÕES

AG – agregados grandes (> 2 mm)

AP – agregados pequenos (< 2 mm)

C – carbono

CO – carbono orgânico

CTC – capacidade de troca catiônica

FL – fração leve

FP – fração pesada

ha – hectare (1ha = 10.000 m2)

MA – mata / floresta

Mg ha-1– mega grama por hectare

MOS – matéria orgânica do solo

PA – pastagem

SA – sistema agroflorestal

SB - soma de bases

SS – sistema agrossilvopatoril

V - saturação de bases, em %

ix

MODIFICAÇÃO DA DINÂMICA DE NUTRIENTES, DOS ATRIBUTOS FÍSICOS, E DAS FRAÇÕES DENSIMÉTRICAS DA MATÉRIA ORGÂNICA

SOB DIFERENTES USOS EM LATOSSOLOS DE JURUENA – MT

Autora: Michely Tomazi Orientador: Prof. Dr. Eduardo Guimarães Couto

Co-orientador: Dr. Renato Roscoe

RESUMO

Este estudo teve como objetivo avaliar o impacto da conversão da floresta/mata (MA) em sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA) sobre os atributos físicos, a dinâmica de nutrientes, o armazenamento de carbono, e dinâmica da matéria orgânica avaliada por meio do fracionamento físico densimétrico em Latossolos Vermelho Amarelos em Juruena - MT. As amostras foram coletadas em fevereiro e julho de 2003, em trincheiras, nas profundidades de 0 - 5, 5 - 10, 10 - 20, 20 - 40, 40 - 60 e 60 - 100 cm. Foram analisados a densidade aparente, porosidade, granulometria, pH, cálcio e magnésio trocáveis, potássio (K) e fósforo (P) disponível, capacidade de troca de cátions, soma de bases e saturação de bases. A caracterização da matéria orgânica por meio do fracionamento físico densimétrico foi feito nas camadas de 0 – 5 e 5 – 10 cm, analisando-se os teores de carbono orgânico (CO) e nitrogênio total (N) das frações leve (FL) e pesada (FP). As maiores variações nos atributos avaliados foram observadas nas camadas mais superficiais, diminuindo com o aumento da profundidade. Nas três áreas cultivadas, houve compactação do solo com conseqüente redução dos macroporos, porosidade total e taxa de infiltração. Dentre os atributos, houve aumento no pH, K, SB, CTC e V, e redução do P. Os maiores conteúdos (Mg ha-1) de CO e N foram encontrados nas áreas de PA (~ 18 CO e 8 N) e SS (~16 CO e 10 N) na camada de 0 – 5 cm, enquanto que o estoque total até 1 m de profundidade, variou de 83 – 102 Mg ha-1, decrescendo na seguinte ordem: SS > PA > MA > PA. No entanto, 37 a 42% do CO e 32 a 38% do N dos estoques estão armazenados nos primeiros 20 cm. A FL foi mais sensível às mudanças no sistema de uso do solo, sua quantidade reduziu no SA com preparo do solo mecanizado, e aumentou nas áreas com gramínea com preparo manual. No entanto, 38,4% do CO recuperado na FL da PA é constituído de carvão. A maior parte (68 - 97%) do CO estocado no solo está na FP. Os maiores aumentos nos conteúdos de CO e N na FP foram observados no SS, podendo considerá-lo mais eficiente na estocagem de carbono a longo prazo devido a maior estabilidade da FP em relação à FL, além de ser também o sistema mais eficiente na manutenção dos nutrientes. Aplicando a análise de componentes principais ao conjunto de dados das duas primeiras camadas, foi possível distinguir os sistemas em função do tipo de manejo, sendo a camada de 5 – 10 cm, a melhor para verificar as alterações nos sistemas a longo prazo. Os atributos que são mais influenciados pela presença do gado, braquiária e o fogo foram positivamente associados ao SS e a PA.

Palavras chave: estoque de carbono, fracionamento físico, matéria orgânica, fração leve.

x

CHANGE IN THE NITRIENTS DYNAMIC, PHISICS PROPRIETS, AND DENSITY FRACTIONS OF ORGANIC MATTER UNDER DIFFERENT USES

IN LATOSOLS OF JURUENA – MT

Author: Michely Tomazi Adviser: Prof. Dr. Eduardo Guimarães Couto

Co-adviser: Dr. Renato Roscoe

ABSTRAT

Our objective was to evaluate the impact of converting forest (MA) in agrosilvopastoral system (SS), pasture (PA), and agroforestry system (SA), on physical properties, nutrient dynamics, carbon storage, and organic matter soil dynamics , in Yellow Red Latosols (Oxisols) of Juruena - MT. The soil was sampled in February and July, 2003. Soil samples were taken at six different depths: 0 - 5, 5 - 10, 10 - 20, 20 - 40, 40 - 60 and 60 - 100 cm. We analyzed bulk density, porosity, texture, pH, exchangeable calcium (Ca) and magnesium (Mg), potassium (K) and available phosphorus (P), cation exchange capacity (CEC), sum of bases (SB) and base saturation (V). Soil organic mater (SOM) from the 0 – 5 and 5 – 10 cm depths was separated by density fractionation. Organic carbon content (OC) and total nitrogen (N) of the light fractions (LF) and heavy (HF) were determined. The highest variations in all analyzed attributes were observed in the most superficial layers, decreasing with depth. In the three cultivated areas, the soil has been compacted and we observed a decrease in macroporosity, total porosity and infiltration. Among the attributes, there was an increase in the pH, K, SB, CTC and V, and reduction in P. The greatest contents (Mg ha-1) of OC and N were found in the areas of PA (~ 18 Mg ha-1 of OC and 8 Mg ha-1 of N) and SS (~16 Mg ha-1 of OC and 10 Mg ha-1 of N) at 0 - 5 cm layer. The total stock in the first 1 m depth varied between 83 - 102 Mg ha-1, decreasing in the following order: SS> PA> MA> SA. However, 37 to 42% of the OC and 32 to 38% of the N stocks are stored in the first 20 cm. LF was more sensitive to changes in the land use system, decreasing in the SA, and increasing in the areas with grass and manual cultivation. Nevertheless, 38.4% of the OC recovered in LF of the PA was composed by charcoal. Most of the OC (68 - 97%) was stocked in the HF. In this fraction, the highest increases in OC and N contents were observed in SS. Therefore this system was considered the most efficient to store nutrients and organic carbon in a long term, since the OC pool present in the HF has a higher stability than in the LF. Applying the principal components analysis to the data of the first two layers, it was possible to distinguish the systems in function of the management type. The 5 - 10 cm layer was the best to verify the alterations in the long term systems. The attributes more influenced by cattle, pasture and the fire were positively associated to SS and the PA.

Keywords: soil carbon stock, physical fractionation, organic matter, light fraction.

1

1. INTRODUÇÃO

A Amazônia Legal tem uma extensão aproximada de cinco milhões de

quilômetros quadrados (59% do território brasileiro), englobando os Estados do

Acre, Amapá, Amazonas, Pará, Rondônia, Roraima, Tocantins, Mato Grosso, parte

do Maranhão e uma pequena fração de Goiás (acima de 13 graus de latitude sul)

(IBGE, 1997).

A maior parte (64%) da cobertura vegetal da Amazônia Legal é florestal

(Lentini et al., 2003), na qual estão inseridas as regiões Norte e Noroeste do Estado

de Mato Grosso, com grandes áreas de Latossolos e Argissolos bastante

intemperizados, constituídos por argilas de atividade baixa, ricas em óxidos de ferro

e alumínio, nos quais a matéria orgânica é responsável pela maior parte da

capacidade de troca de cátions.

A ocupação de terras na Amazônia Legal é marcada pela atividade madeireira

seguida da implantação de pastagens, incentivada por um paradigma que considera a

floresta como um empecilho para o desenvolvimento (Viana et al., 2002). As

pastagens são manejadas com sucessivas queimadas e pastoreio extensivo sem

correção da fertilidade do solo. Isto leva à formação de extensas áreas com pastagens

degradadas, após 8 a 10 anos de exploração. Muitas delas são rapidamente

abandonadas e novas áreas são abertas para manter o sistema produtivo.

As florestas são consideradas ecossistemas em equilíbrio, onde a ciclagem de

água, carbono e nutrientes garantem o estoque destes elementos no sistema, para sua

manutenção ao longo dos anos (Vitousek, 1984).

A produtividade primária dos ecossistemas do “trópico úmido” é maior que as

regiões temperadas devido à abundância de radiação solar e água (Rodrigues, 1996).

Nestes locais a maior reserva de carbono e nutrientes encontra-se na vegetação

(Haag, 1985). Caso ocorra a retirada da cobertura florestal, os nutrientes podem ser

lixiviados rapidamente, sob altas temperaturas e chuvas intensas. Comparações da

distribuição da matéria orgânica do solo (MOS) entre floresta temperada e tropical

2

revelaram quantidades similares de carbono orgânico total. Porém, na floresta de

clima temperado, mais da metade do carbono estava na serapilheira e no solo,

enquanto, na floresta tropical, mais de três quartos estavam na biomassa vegetal

(Odum, 1983).

Após a derrubada e queima da floresta, grande parte do carbono e nutrientes,

da biomassa, são liberados para a atmosfera (Cerri et al., 2000) ou disponibilizados

na superfície do solo em forma de cinzas, resultando na elevação do pH e dos

conteúdos de carbono e nutrientes (Jordan, 1989; Fiegl, 1994; Moraes et al., 1996).

No entanto, a maioria dos nutrientes depositados na superfície do solo não é

armazenada e se perde rapidamente em apenas três a quatro meses (Teixeira e

Bastos, 1989). Entretanto, podem permanecer com valores mais elevados que

a mata por até vinte anos quando cultivado com pastagens bem manejadas

(Moraes et al., 1996).

Para o processo de ocupação das áreas de terra firme da Amazônia Legal, a

pecuária é, para os produtores, a alternativa mais viável a curto prazo, devido ao

baixo custo de implantação e facilidade de comercialização do bovino. Mas, como a

maioria dos produtores não faz manutenção da fertilidade do solo, é necessário

utilizar sistemas mais eficientes na ciclagem dos nutrientes.

De acordo com Veldkamp (1994) o conteúdo de carbono do solo tende a

aumentar nos primeiros 20 cm, quando as concentrações sob vegetação original são

menores que 50 Mg ha-1. Porém a qualidade e a quantidade do material orgânico

adicionado e a taxa de decomposição do carbono orgânico em um ecossistema

dependem da interação entre clima, tipo de solo, cobertura vegetal e manejo adotado.

No entanto, a matéria orgânica adicionada ao solo é composta por diferentes frações,

tanto em seus aspectos físicos como químicos.

A quantificação e caracterização da MOS por meio do fracionamento físico

tem sido utilizada para avaliar a influência do manejo sobre os estoques de carbono e

nutrientes no solo. A fração mais leve ou grosseira da MOS é a mais sensível ao

manejo, pois é encontrada de forma livre, entre os agregados do solo podendo ser

facilmente oxidada em contato com o ar e microrganismos (Christensen, 1992;

Freixo, 2002; Roscoe e Buurman, 2003).

3

Em sistemas agrossilvopastoris e agroflorestais há poucas informações sobre

sua capacidade destes sistemas em estocar carbono e nutrientes no solo, porém,

parte-se da hipótese que os mesmos sejam mais eficientes na manutenção da

fertilidade do solo em relação à pastagem extensiva, pois apresentam maior

diversidade de espécies com diferentes hábitos de crescimento da parte aérea, além

do diversificado sistema radicular, podendo melhorar a ciclagem de nutrientes.

A região da Amazônia Legal apresenta muitas particularidades, exigindo

técnicas de uso do solo adequadas tanto aos fatores climáticos como ao contexto

sócio-econômico. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar o impacto da conversão da

floresta/mata (MA) em sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema

agroflorestal (SA) sobre a dinâmica de nutrientes, os atributos físicos, o

armazenamento de carbono e a dinâmica da matéria orgânica do solo, avaliada por

meio do fracionamento físico densimétrico, em Latossolos Vermelho-Amarelos de

Juruena – MT.

4

2. REVISÃO DE LITERATURA

2.1. Atributos químicos e físicos e manejo dos solos Amazônicos

Os atributos químicos, físicos e biológicos são influenciados pelas práticas de

manejo. No sistema tradicional de abertura de áreas na região amazônica, após a

retirada das árvores de interesse comercial, a floresta é derrubada manualmente

seguida da queima da biomassa sobre o solo. Após a queimada implanta-se pastagem

ou lavoura de subsistência, utilizando apenas preparo manual do solo. No caso da

lavoura, após dois ou três anos, forma-se pastagem ou a área é abandonada para

formação de capoeira, pois a fertilidade natural é muito baixa, e o bom

desenvolvimento das culturas depende dos resíduos da queima da biomassa, que são

lixiviados rapidamente dependendo do tipo de manejo.

As altas temperaturas do solo durante a queimada e o acúmulo de cinzas

alteram rapidamente as características da camada superficial. Vários autores têm

relatado aumentos no pH e conteúdo de cátions trocáveis em sistema de abertura da

área, utilizando corte e queima da vegetação original (Teixeira e Bastos, 1989;

Fiegl, 1994; Moraes et al., 1996). Fiegl (1994) e Moraes et al. (1996) estudando duas

cronossequências de pastagem na Fazenda Nova Vida em Rondônia, uma sob

Latossolos (com 3, 5, 9, 13 e 20 anos) e outra sob Podzólicos (com 5, 9, 20 e 81

anos), observaram aumentos no pH e nas bases trocáveis do solo nos primeiros 30

cm, com maiores variações na camada de 0 – 5 cm. Eles encontraram maiores

valores de pH nas pastagens com cinco anos e uma redução com aumento da idade

das pastagens em ambas cronossequências, devido à redução no conteúdo dos cátions

trocáveis.

Estudos realizados por Teixeira e Bastos (1989) em área de floresta primária,

floresta primária recém queimada e pastagens com 1, 2, 6, 7 e 8 anos, sobre

Latossolos Amarelo muito argiloso próximo a Manaus, relataram aumento de 848%

na soma de bases, na camada de 0 – 10 cm, 24 h após a queima da floresta. Os

5

autores observaram remoção de nutrientes do sistema, via lixiviação, já nos primeiros

quatro meses da implantação da pastagem, sendo registrado um aumento das perdas

com o passar dos anos.

O fósforo é considerado o nutriente mais limitante nos ecossistemas tropicais

devido à sua baixa disponibilidade (Novais e Smyth, 1999) inclusive nas áreas de

florestas (Vitousek, 1984). A disponibilidade do fósforo inorgânico é grandemente

determinada pelos seguintes fatores: pH do solo, ferro solúvel, alumínio e manganês;

presença de minerais de Fe, Al e Mn; disponibilidade de cálcio e minerais de cálcio;

quantidade e decomposição da matéria orgânica; e atividades dos microrganismos.

Outro fator que contribui para a fertilidade dos solos amazônicos são as

propriedades físicas, que são bastante contrastantes. São encontrados solos muitos

arenosos até muito argilosos, com mais de 80% de argila (Martinez e Zinck, 2004;

Desjardins et al., 2004), no entanto, a textura não é muito influenciada pelo manejo.

Ao contrário, a densidade e porosidade são intensamente afetadas pelo manejo. Nesta

região, a densidade do solo geralmente aumenta após a conversão da mata em

lavoura ou pastagem, enquanto que a porosidade total e a capacidade de infiltração

tendem a diminuir devido o efeito da compactação (Martinez e Zinck, 2004).

Devido às inúmeras particularidades nas características dos solos amazônicos,

estes exigem práticas de manejo peculiares a cada local, a fim de manter a qualidade

do solo e garantir a sustentabilidade do processo produtivo na região.

2.2. Estoque de carbono do solo

O total de carbono armazenado na vegetação e nos primeiros 100 cm do solo,

é estimado em 2.477 Gt. O solo é o principal reservatório de carbono (2.011 Gt), com

maior contribuição nas regiões de média e baixa latitude, com cobertura vegetal

menos densa. Por outro lado, nas regiões de floresta tropical, a vegetação contribui

com 49,5% dos 428 Gt de carbono estocados no complexo vegetação–solo até um

metro de profundidade (IPCC, 2000).

O estoque de carbono dos solos da bacia amazônica foi calculado por

Moraes et al. (1995), a partir de resultados analíticos contidos em RADAMBRASIL

(1978). Nos primeiros 100 cm, estão estocados 47 x 106 de carbono, dos quais 45%

estão na camada de 0 – 20 cm de profundidade.

6

O carbono total do solo é o somatório do C orgânico e C inorgânico. A maior

parte do C orgânico está presente na MOS, enquanto o C inorgânico é encontrado em

carbonatos (Guerra e Santos, 1999). Nem todos os solos contêm quantidades

expressivas de C inorgânico, devido à intensa lixiviação do perfil do solo durante o

processo de formação (Nelson e Sommers, 1982), sendo negligenciável nos solos

ácidos e de baixa fertilidade natural dos trópicos (Guerra e Santos, 1999).

Fundamentalmente, a mudança no conteúdo de carbono orgânico do solo é

uma função do balanço entre a entrada de carbono fixado fotossinteticamente e a

perda via decomposição da MOS. Em ecossistemas nativos, o clima e as condições

do solo são os determinantes primários do balanço de carbono, porque eles controlam

as taxas de produção e decomposição. Em sistemas agrícolas, o tipo de uso e o

manejo atuam modificando, tanto a entrada de MOS, como a taxa de decomposição,

através da produção de resíduos, seleção de cultivares, fertilização, procedimentos de

colheita, métodos de preparo do solo e manejo dos resíduos (Cerri, 1991).

Alguns estudos desenvolvidos na Amazônia em pastagens bem manejadas

(Cerri et al., 1991; Moraes et al., 1995; Neill et al., 1997) mostraram que, após um

declínio inicial, o estoque de carbono do solo aumenta, podendo alcançar níveis

iguais ou até superiores aos encontrados sob a floresta nativa, num período de dez

anos. Este aumento ocorre principalmente devido ao vigoroso sistema radicular

destas gramíneas capazes de distribuir o carbono nas camadas mais profundas

(Nepstad et al., 1991).

Contudo, pastagens bem manejadas não são típicas no Brasil. Existem

estimativas de que mais de 50% das pastagens no Brasil encontram-se degradadas,

em condições de superpastejo, com declínio acentuado de produtividade a cada ano

(Spain et al., 1996; Fearnside e Barbosa, 1998). Nestas condições, o estoque de

carbono do solo é reduzido (Eden et al., 1991).

Em áreas de floresta primária, a parte aérea é responsável por 53,5 % da

reserva de matéria orgânica total do ecossistema, enquanto que na pastagem, mais de

91% da reserva orgânica total está no solo (Teixeira e Bastos, 1989). Portanto, apesar

da capacidade da pastagem em armazenar carbono no solo, este ecossistema

dificilmente será capaz de estocar a mesma quantidade de carbono encontrada num

ecossistema de floresta nativa devido à drástica redução na biomassa acima do solo.

7

2.3. Matéria orgânica do solo

A MOS é toda fração orgânica presente no solo em forma de resíduos frescos

ou em diversos estágios de decomposição, compostos humificados e materiais

carbonizados, associados ou não à fração mineral e outra parte composta por

organismos vivos como raízes e os constituintes da fauna edáfica (Roscoe e

Machado, 2002).

Há uma estreita relação entre a MOS e os diversos processos químicos,

físicos e biológicos nos ecossistemas terrestres (Christensen, 2000). Muitos autores

têm destacado sua importância na qualidade do solo (Gregorich et al., 1994), pois

influência a estabilidade dos agregados e a estrutura do solo (Oades, 1984; Castro

Filho et al., 2002), a taxa de infiltração e a retenção de água (Rawls et al., 2003), a

atividade biológica (Primavesi, 1984), a CTC (Stevenson, 1994), a disponibilidade

de nutrientes para as plantas (Cheng, 1997), a liberação de CO2 e outros gases

(Lal et al., 1998).

A influência da MOS na produção agrícola é particularmente alta,

principalmente em solos de clima tropical com frações de argila de baixa atividade

(Greenland et al., 1992). Nestes solos a CTC proveniente da fração mineral

geralmente é baixa, assim, a matéria orgânica pode representar um grande percentual

da CTC total. De acordo com Canellas et al. (2001), as substâncias húmicas

apresentam CTC que varia de 400 a 1400 cmolc kg-1, contribuindo de forma

significativa para a densidade de cargas negativas de superfície.

O teor de MOS é muito susceptível às práticas de manejo, principalmente nas

regiões tropicais e subtropicais, onde as reações físicas e químicas são mais

intensificadas. Por outro lado, quando a MOS está protegida, no interior dos

agregados do solo ou pela forte ligação à fração argila, pode permanecer com teores

próximos aos iniciais por vários anos de cultivo. Roscoe e Buurmam (2003)

encontraram teores de MOS próximos ao da vegetação original, após 30 de cultivo,

sob Latossolos Vermelho Escuro tanto em sistema de plantio direto como plantio

convencional.

De acordo com Mielniczuk (1999), a adição de matéria orgânica num sistema

ocorre pela síntese de compostos orgânicos no processo de fotossíntese. A

quantidade adicionada de carbono em determinadas condições edafoclimáticas

8

depende das espécies e dos sistemas de cultura utilizados. A questão central do uso

da MO como indicador de sustentabilidade reside na definição do teor crítico, a partir

do qual se comprometeria a qualidade do solo. Certamente, o teor crítico será

variável de solo para solo. Porém, em regiões tropicais e subtropicais, o teor de

carbono de solos em seu estado natural estável é utilizado como referência para

comparações com áreas exploradas.

Segundo Gregorich et al. (1994), a qualidade de um solo está relacionada

com seu grau de aptidão a um uso específico, sendo dependente da composição

natural do solo, que por sua vez é função dos fatores de formação do solo e dos

efeitos do manejo humano.

Para avaliar a qualidade do solo utilizam-se atributos indicadores, os quais

devem ser sensíveis às mudanças de manejo e às perturbações no solo, de modo a ser

viável sua utilização como indicador (Doran e Parkin, 1994).

Dentre os principais fatores que controlam a mineralização e humificação da

MOS nos trópicos, podem-se citar: a natureza dos aportes orgânicos, a mineralogia, a

textura e os organismos do solo, além da utilização antrópica (Zech et al., 1997).

As práticas de manejo do solo exercem grande influência sobre a dinâmica da

matéria orgânica, por meio de alterações na quantidade e qualidade dos resíduos

aportados ao solo, do aumento da disponibilidade de nutrientes via adubação química

e pela mudança das propriedades físicas do solo pela mecanização (Fernandes et al.,

1997).

A caracterização da MOS pode ser feita por métodos químicos ou físicos. Os

métodos químicos consistem na extração e fracionamento das substâncias húmicas,

obtendo ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e huminas (Stevenson, 1994; Guerra e

Santos, 1999).

Enquanto que os métodos físicos visam à separação dos reservatórios

funcionais e dinâmicos da MOS, de modo a serem quantificados e caracterizados. Há

dois tipos de métodos: densimétricos, baseados na diferença de densidade entre os

compartimentos; e o granulométrico, que leva em consideração as diferenças de

tamanho entre as partículas (Christensen, 1992, Roscoe e Machado, 2002).

9

2.4. Caracterização da matéria orgânica por fracionamento físico densimétrico

O fracionamento físico para caracterização da MOS tem se mostrado uma

ferramenta promissora em estudos de mudanças do uso do solo (Christensen, 1992),

discriminando os compartimentos de carbono do solo sujeitos aos impactos

induzidos pelo manejo (Collins et al., 1997).

Em função de sua densidade, a MOS pode ser dividida em dois

compartimentos principais, a fração leve (FL) e a fração pesada (FP) que diferem

quanto à sua estrutura e funcionamento (Christensen, 1992).

A fração leve apresenta densidade inferior a 1,6 – 1,8 g cm-3, e pode ser

obtida por meio da flotação em uma solução densa. Por décadas, utilizaram-se

soluções orgânicas, mas devido à toxicidade elevada destes líquidos, os mesmos

estão sendo substituídos, com sucesso, por soluções de sais inorgânicos como o NaI

(Freixo, 2000; Roscoe e Machado, 2002; Roscoe e Burmman, 2003) e o

Politungstato de sódio (Six et al., 1999), entre outros.

Em sua composição, a fração leve apresenta resíduos de plantas e animais em

decomposição, com relação C:N relativamente alta e de rápida taxa de reciclagem

(Christensen, 1992; Roscoe e Machado, 2002), podendo apresentar significativas

quantidades de material carbonizado ou parcialmente carbonizado (Schmidt e Noack,

2000).

Devido à sua rápida taxa de mineralização, a FL é uma importante fonte de

nutrientes lábeis às plantas. Em solos minerais, a FL representa uma pequena parte

da massa total do solo, mas armazena quantidades significativas de carbono e

nitrogênio (Roscoe e Machado, 2002), além de outros nutrientes.

Esta fração tem sido utilizada indicador das mudanças na quantidade de

matéria orgânica lábil devido ao tipo de manejo e outros fatores que afetam a

atividade microbiana (Stevenson, 1994).

Ao contrário da FL, a FP liga-se fortemente à fração mineral do solo,

formando os complexos organominerais, a qual é composta por resíduos orgânicos

em elevado grau de decomposição, com baixa taxa de mineralização e elevada

densidade específica em função dessa associação com as partículas minerais do solo

(Christensen, 1992, Roscoe e Machado, 2002).

10

A quantificação e caracterização das frações da MOS auxilia no entendimento

da dinâmica da matéria orgânica em sistemas com diferentes tipos de uso do solo,

possibilitando melhor compreensão dos processos de adição e perda de MOS. E

consequentemente, a quantidade e qualidade da MOS irá influenciar a qualidade do

solo, visto que a matéria orgânica tem forte relação com as propriedades físicas,

químicas e biológicas do solo.

11

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1. Caracterização da área de estudo

O experimento foi conduzido no Centro Experimental de Agrossilvicultura

Dr. Ivo Pereira de Camargo, de propriedade do Instituto Pró Natura, no Km 10 da

rodovia MT-170 que liga Juruena a Juara. A área pertence ao Município de Juruena,

localizado na região Noroeste do Estado de Mato Grosso, setor sul da Amazônia

Legal. A área está localizada nas coordenadas 10º 21’ 14’’ de latitude Sul e

58º 27’ 20’’ de longitude Oeste, a 270 metros de altitude.

O clima é tropical quente e úmido (Am) na classificação de Koopen

(RADAMBRASIL, 1978). Segundo Nunes (2003), a temperatura média anual é

maior que 24ºC, com menores valores no mês de junho e maiores no mês de

setembro; a precipitação pluviométrica anual varia de 1.800 a 2.000 mm, com

período seco bem definido de maio a outubro e maior ocorrência de chuvas no

período de novembro a abril. No entanto, o ano de 2003, a precipitação foi um pouco

mais elevada. De acordo com os dados coletados na estação experimental, o total

anual foi de 2.589 mm (Tabela 1), sendo que março foi o mês mais chuvoso,

enquanto as menores precipitações ocorreram nos meses de maio a agosto, e os

meses de julho e agosto foram totalmente secos.

Para este estudo, foram escolhidas quatro áreas contíguas: (i) com cobertura

vegetal de floresta primária/mata nativa (MA), (ii) sistema agrossilvopastoril com

onze anos (SS), (iii) pastagem extensiva com sete anos (PA) e (iv) sistema

agroflorestal (SA) com seis anos (Figura 1). As quatro áreas escolhidas encontram-se

num relevo suave ondulado, compondo um mesmo platô de Latossolos Vermelho-

Amarelo distrófico, de textura argilosa (Couto e Oliveira, 2003).

12

Tabela 1. Totais mensais das precipitações ocorridas no ano de 2003 no Centro Experimental “Ivo Pereira de Camargo” do Instituto Pró Natura

Meses Total (mm) Janeiro 334 Fevereiro 307 Março 573 Abril 157 Maio 75 Junho 5 Julho - Agosto - Setembro 110 Outubro 341 Novembro 344 Dezembro 343 Total Anual 2.589

A MA representa o padrão da vegetação nativa dominante na região, podendo

ser classificada como Floresta Ombrófila pelo Zoneamento Sócio-Econômico

Ecológico (SEPLAN, 2001) na escala 1:250.000, ou Floresta Tropical Subperenifólia

de acordo como o CNPS/EMBRAPA (Couto e Oliveira, 2003), com uma camada de

liteira de 1,5 a 3,0 cm de espessura na época das chuvas e até 5 cm na época da seca

(Nunes, 2003).

Na implantação do SS, a floresta primária foi derrubada manualmente em

agosto de 1992, seguida de queimada apenas naquele ano. No mês de dezembro

foram implantadas cinco parcelas com quatro essências florestais distribuídas

aleatoriamente em cada parcela: Mogno (Swietenia macrophylla), Pinho cuiabano

(Schizolobium amazonicum), Caucho (Castilla ulei) e Garrote (Bagassa guianensis).

Cada parcela foi composta de cinco a seis plantas de cada espécie, com espaçamento

de 5 m x 10 m entre as árvores e 20 m na bordadura da parcela. O arroz foi

consorciado nos dois primeiros anos nas entrelinhas das árvores, e o milho nos dois

anos seguintes, e no quinto ano foi introduzida pastagem de capim braquiarão

(Brachiaria brizantha). Quando o capim atingiu porte para consumo, foi colocado o

gado com pastoreio rotativo, cuja taxa de ocupação variou de um a dois animais por

hectare, isolando a área apenas nas épocas muito secas, quando o capim não

apresentava condições de alimentar o gado.

A área de PA foi aberta em 1996, com derrubada manual da floresta, seguida

da queima e da semeadura do capim-braquiarão (Brachiaria brizantha), o qual foi

pastejado extensivamente pelo gado, resultando numa desuniformização na utilização

13

do capim, ficando algumas áreas subutilizadas e outras com excessivo pastejo. Este

tipo de manejo é típico na região Noroeste do Estado de Mato Grosso, onde a área de

estudo está inserida. A taxa de lotação foi inferior a 1 (uma) unidade animal por

hectare, com gado da raça Nelore.

MA

SS

PA

SA

Figura 1. Fotos das áreas de estudo: MA – mata, SS – sistema agrossilvopastoril, PA – pastagem e SA – sistema agroflorestal.

O SA foi implantado em 1997 com derrubada manual da floresta primária,

seguida de queima e enleiramento dos restos vegetais com trator de esteira,

removendo parte da camada superficial. Neste mesmo ano, foram plantadas mudas

de mogno (Swietenia macrophylla), garrote (Bagassa guianensis), pinho cuiabano

(Schizolobium amazonicum), pau-de-balsa (Ochroma lagopus), teca (Tectona

14

grandis), caixeta (Tabebuia cassinoides), louro frejó (Cordia goeldiana), castanha-

do-brasil (Bertholletia excelsa), ipê (Tabebuia sp) e cedro (Cedrela fissilis), e nas

entrelinhas, foi cultivado arroz (Oryza sativa ) e milho (Zea mays ) nos três

primeiros anos, depois foi introduzido o cupuaçu (Theobroma grandiflorum) e o

feijão de porco (Canavalia ensiformes) nas entrelinhas.

3.2. Amostragem do solo

As amostragens de solo nas quatro áreas foram realizadas em fevereiro

(quatro trincheiras) e agosto (três trincheiras) de 2003, nas camadas de 0-5, 5-10,

10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, totalizando sete trincheiras de 40 x 60 x 100 cm,

em cada sistema, para coleta de três tipos de amostras:

i. indeformadas, em anel volumétrico de 100 cm3 com amostrador tipo Kopeck,

para análise de densidade aparente, macro e microporos;

ii. deformadas, para análises química (pH, cálcio e magnésio trocáveis,

alumínio, fósforo e potássio disponíveis, carbono orgânico e nitrogênio total),

granulométrica (areia, silte, argila), e

iii. indeformadas, para fracionamento físico densimétrico, em forma de “blocos”

de 10 x 10 x 5 cm, nas camadas de 0-5, 5-10 cm, acondicionadas em vasilhas

de plástico tipo “tupperware”, protegendo as laterais com espuma para

diminuir os impactos no transporte (Figura 2).

Ao todo foram coletadas, para cada sistema, sete amostras do tipo i e ii para

cada profundidade e três amostras do tipo iii nas profundidades de 0 – 5 e 5-10 cm,

retiradas na segunda coleta, em agosto de 2003.

Figura 2. Coleta (esquerda) e armazenamento das amostras para fracionamento físico densimétrico (em forma de blocos com 10 x 10 x 5 cm) para transporte (direita).

15

3.3. Análises dos atributos químicos e físicos

As análises das amostras i e ii foram realizadas no Laboratório de Solos da

Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da UFMT, de acordo com a

metodologia da Embrapa (1997).

A densidade aparente foi determinada pelo método do anel volumétrico, a

micro e macroporosidade na mesa de tensão, sendo a porosidade total obtida pela

soma da micro e macroporosidade. A análise granulométrica pelo método do

densímetro de Boyoucos.

O pH foi medido em H2O e em CaCl2 na proporção solo:água de 1:2,5;

cálcio, magnésio e alumínio trocáveis, foram extraídos por KCl 1N e quantificado

por titulação com solução NaOH 0,025N; potássio e fósforo disponíveis, foram

extraídos pela solução de Mehlich 1, e quantificado por fotometria de chama e

colorimetria, respectivamente.

O fracionamento físico (amostra iii) foi realizado no CPAO – EMBRAPA

(Centro de Pesquisa Agropecuária Oeste – Empresa Brasileira de Pesquisa

Agropecuária) e será descrito no item 3.5.

3.4. Cálculo dos estoques de carbono e nitrogênio

Quando a coleta de amostras de solo é feita em profundidades fixas, a

correção da massa de solo tem sido sugerida como alternativa para diminuir os

efeitos da variação da densidade na comparação de áreas com diferentes tipos de uso,

possibilitando uma melhor avaliação dos efeitos do uso do solo sob os estoques de

CO e outros elementos. Roscoe e Buurman (2003) fazendo a correção dos estoques

de CO e N com base na massa da vegetação original (menor massa) encontraram

reduções de 15 e 20% nos estoques de CO, na camada de 0 – 75 cm da área de

plantio direto e de plantio convencional, respectivamente.

Os estoques de carbono e nitrogênio (Eq. 1), e a massa de solo (Eq. 2) foram

calculados em massa por área, para cada camada de solo dos distintos tratamentos.

10 E Dap C )(Mg.ha CO -1 ×××= Eq. 1

1000 E Dap )(kg.m Ms -2 ××= Eq. 2

16

onde: CO = estoque de carbono orgânico (Mg.ha-1); C = teor de carbono (g kg-1);

Dap = densidade aparente (g dm-3); E = espessura da camada de solo (m);

MS = massa de solo.

Na comparação de sistemas de uso do solo, geralmente tem-se uma variação

na densidade entre os tratamentos. Portanto, quando as coletas são feitas em camadas

fixas, é importante fazer uma correção nos cálculos dos estoques de CO. Assim, é

recomendado corrigir a espessura com base numa massa de solo equivalente (Ellert e

Bettany, 1995; Veldkamp, 1994; Roscoe e Buurman, 2003).

Neste trabalho, a massa da área da mata foi considerada a “massa

equivalente”, e por meio desta definiu-se a espessura equivalente para as camadas de

solo dos outros tratamentos (Eq. 3). Em seguida, calcularam-se os estoques de CO

para a espessura equivalente (Eq. 4).

MS

E) (MS (m) Ee MA ×= Eq. 3

MS CO) (MS )(Mg.ha CO MA1-

corr×

= Eq. 4

onde: Ee = espessura equivalente (m); E = espessura coletada (m); MSMA = massa da

mata (kg m-2); MS = massa de solo do local a ser corrigido, COcorr = estoque de

carbono orgânico corrigido pela massa equivalente.

Os estoques de N com e sem correção pela massa de solo foram calculados da

mesma forma do CO.

3.5. Fracionamento físico densimétrico

3.5.1 Destorroamento do solo

No laboratório de solos da Embrapa Agropecuária Oeste, as amostras foram

re-umedecidas até atingir a consistência friável para fazer o destorroamento a fim de

obter agregados menores que 12 mm. As amostras indeformadas foram quebradas

nas fraturas naturais, utilizando-se a mínima força das mãos para romper os torrões.

Após o destorroamento, retiraram-se as raízes e colocaram-se as amostras para secar

ao ar livre, em bandejas de plástico.

17

Com uma peneira de 2 mm foram separados os agregados grandes - maiores

que 2 mm (AG) e os agregados pequenos - menores que 2 mm (AP). Ambos foram

pesados para obter a proporção de AG e AP em cada amostra (Tabela 4, item 4.5) e

armazenados separadamente (Figura 3).

Secagem ao ar

Bloco de terra

Destorroamento

Tamisagem (peneira 2 mm)

Separação de raízes

AG (agregados > 2

mm)

AP (agregado < 2 mm)

Pesagem e armazenamento

Figura 3. Esquema do preparo inicial das amostras e separação AG e AP.

Na área de PA, a parte superficial (aproximadamente 1 a 1,5 cm) apresentava

coloração escura devido ao acúmulo de carvão das queimadas, com muitos pedaços

visíveis a olho nú. Para identificar a contribuição do carvão nos conteúdos totais de

CO e N das frações leve e pesada, as amostras de 0 – 5 cm foram divididas

manualmente, separando-se a parte superior (mais escura), da qual foram separados

os pedaços de carvão (Figura 4). Esta fração foi incluída nos cálculos para obtenção

dos conteúdos totais de CO e N nas FL e FP.

18

Parte com carvão

Parte “sem carvão”

Figura 4. Amostra da pastagem de 0 – 5 cm, evidenciando a parte mais escura na superfície, a qual foi analisada separadamente para separação do carvão.

3.5.2 Determinação do teor de umidade dos agregados

O teor de umidade dos agregados foi determinado para correção da massa de

solo utilizada no fracionamento.

Pesou-se 20 g de agregados AG e AP separadamente (P1) em latinhas de

alumínio e levados à estufa a 50ºC durante 24 hs, colocadas em dessecador e pesadas

novamente (P2) e calculou-se a percentagem de umidade (Eq. 5).

% Umidade = [ ]

(g) P100 (g)P - (g)P

2

21 × Eq. 5

3.5.3 Separação das frações leve e pesada

O fracionamento físico do solo pelo método densimétrico foi adaptado de

Roscoe e Machado (2002), utilizando solução de NaI com densidade 1,7 g L-1

(Figura 5).

Para obter quantidades de FL suficientes para as análises de carbono e

nitrogênio, utilizou–se 30 g para a profundidade de 0-5 cm e 60 g para 5-10 cm

devido à menor quantidade de FL presente na camada segunda camada. As

quantidades de AG + AP utilizada foram calculadas com base na proporção de cada

parte na amostra coletada no campo, de acordo com o exemplo abaixo:

Exemplo hipotético para separação de uma alíquota de 30 g para análise:

Amostra de 400 g → destorroada = 240 g de AG + 160 g de AP;

Então temos: 60% de AG e 40% de AP;

19

Quantidade para compor 30 g = 18 g (60%) de AG + 12 g (40%) de AP.

As quantidades de 30 e 60 g foram colocadas em frascos de vidro (500 mL)

com 50 e 100 mL da solução de NaI, respectivamente, e levados para o agitador

rotativo (Tecnal) por 14 hs em agitação lenta (40 rpm). Este tempo de agitação foi

suficiente para romper todos os agregados do solo (visando produzir um efeito final

semelhante ao da energia ultrassônica).

Figura 5. Obtenção das frações leve e pesada por meio do fracionamento físico densimétrico.

20

Após a agitação o conteúdo do frasco de vidro foi transferido para tubos

(amostras de 30 g = 1 tubo, amostras de 60 g = 2 tubos) de centrífuga com

capacidade para 100 mL. Os tubos foram centrifugados por 15 minutos, a 1800 rpm,

com objetivo de decantar a FP formando um “pelet” no fundo do tubo, e transferir a

FL juntamente com a parte líquida para o filtro. Utilizou-se filtragem à vácuo em

unidade porosa com membrana de filtro de 200 micras ( Whatman GF/A). A FL

retida no filtro foi reservada e o filtrado (NaI) foi retornado ao tubo, agitando-se com

um bastão de vidro para desfazer o “pelet”, visando recuperar o restante de FL.

Procedeu-se uma nova centrifugação, filtragem e separação da FL. Esta operação se

repetiu (2 a 4 vezes) até que não existisse mais FL floculada após a centrifugação.

A FL recuperada foi levada novamente ao filtro e lavada com 100 mL de

CaCl2 a 0,01 M e 400 mL de H2O para retirar o NaI, levada a estufa por 24 horas à

50ºC, pesada, macerada e reservada para análise de carbono e de nitrogênio.

Para retirar o NaI da FP, foi realizada uma lavagem com 20 mL de CaCl2 a

0,01 M e 4 lavagens com 60 mL de H2O. Em cada lavagem o “pelet” foi

homogeneizando com um bastão para liberar o NaI aderido às partículas da FP. Após

a 4ª lavagem a FP foi levada a estufa por 48 horas à 50ºC, macerada e reservada para

análise de carbono e nitrogênio (Figura 5).

3.5.4 Análise de carbono orgânico e nitrogênio

O CO total das frações leve e pesada foi quantificado por combustão do

carbono via úmida em solução de dicromato de potássio, em meio ácido (H2SO4),

com aquecimento em bloco digestor e titulação do dicromato excedente com sulfato

ferroso amoniacal, utilizando difenilalamina com indicador (Yeomans e Bremner,

1988). Neste método, recomenda-se utilizar 100 a 500 mg de terra para análise, pois

a quantidade de carbono da amostra não deve ultrapassar 8 mg. No caso da FL, que

tem concentração de carbono elevada, utilizou-se uma amostra de 20 mg desta

fração. Os resultados foram expressos em g kg-1.

O nitrogênio foi determinado pelo método de Kjedahl (Embrapa, 1997),

utilizando 30 mg da FL e 1000 mg da FP.

21

3.6. Análises estatísticas

A comparação entre os sistemas foi feita por camadas isoladas, para cada

atributo avaliado.

Para detectar as diferenças entre os sistemas de uso do solo, aplicou-se

ANOVA e o teste de Tukey (5% de probabilidade) para comparação das médias

(Zar, 1974).

A correlação de Pearson foi utilizada para verificar as interações entre os

atributos avaliados, nos primeiros 10 cm, utilizando as duas primeiras camadas em

conjunto.

A análise multivariada foi aplicada ao conjunto de dados das camadas de

0 – 5 e 5 – 10 cm, utilizando-se a técnica de análise de fatores, aplicando-se a análise

dos componentes principais com a rotação dos eixos do tipo Varimax. Foram

considerados os dois fatores principais para explicar as variações dos dados. Na

interpretação, consideraram-se as variáveis que tiveram mais de 70 % da variância

explicada por um dos dois fatores (Valentin, 2000 e Gonçalves, 2003). Inicialmente,

foram analisadas as duas camadas em conjunto, em seguida cada uma isoladamente,

visando verificar o comportamento das variáveis independente da profundidade.

Todas as análises estatísticas foram feitas no programa SPSS 11.0 e os

gráficos no programa Grafer 5.0.

22

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O solo da área com mata foi considerado como referência (testemunha) para

avaliar as alterações ocorridas, nos atributos em estudo, após a substituição da mata

por outro sistema de uso do solo.

As maiores diferenças em relação à mata foram observadas nas camadas mais

superficiais, diminuindo com o aumento da profundidade, como será descrito nos

itens 4.1, 4.2 e 4.3.

4.1. Avaliação dos atributos químicos

Nas áreas ocupadas com PA e SS observou-se aumento significativo, em

relação a MA, no pH, no K trocável, na SB, na CTC (Figura 6) e na V (Figura 7) nas

camadas de 0 – 5 a 20 – 40 cm, quando comparadas a MA. As diferenças foram

maiores nas camadas superficiais e decresceram com a profundidade. O SA foi

estatisticamente igual à mata em todas as camadas (Figura 6 e 7). As três áreas

cultivadas não receberam calagem nem adubação de correção, somente adubação de

plantio, feita na cova, para as espécies arbóreas no caso do SS e SA. No entanto, as

cinzas da queima dos restos vegetais da floresta derrubada contribuíram para o

aumento dos cátions trocáveis e conseqüente elevação do pH na PA e SS.

Comportamentos semelhantes foram observados por outros autores após o corte e

queima da floresta (Teixeira e Bastos, 1989; Jordan, 1989; Moraes et al., 1996). O

mesmo não ocorreu no SA, onde as cinzas e restos da derrubada foram removidos,

por enleiramento, após a queima.

O efeito das cinzas na elevação do pH e da saturação de bases foi maior nas

camadas superficiais, principalmente na PA que além da queima na abertura da área,

foi, ainda, submetida a três queimadas. Esta prática é comum para implantação de

pastagens ou culturas agrícolas na região Amazônica (Jordan, 1989), onde o fogo é

utilizado pelos pecuaristas no manejo das plantas invasoras (brotações dos tocos,

23

espécies arbóreas e ervas daninhas), e como estimulador no desenvolvimento da

gramínea (Hughes et al., 2002).

No SS e PA, onde se realizou a queima na abertura da área e na implantação

da pastagem, teores de K foram maiores que a MA e SA até 1,0 m de profundidade.

De acordo com Moraes et al. (1996), as variações no pH e conteúdo de nutrientes nas

camadas subsuperficiais podem estar relacionadas à lixiviação dos cátions ao longo

do perfil do solo, os quais podem ser provenientes das cinzas (Teixeira e Bastos,

1989) ou das excreções dos bovinos (Monteiro e Werner, 1997), acumulados na

superfície do solo.

0 2 4 6 81 3 5 7

pH (H2O)

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

Cam

ada

(cm

)

a a

b

b a

a b

a a a

a

a a a

a

b a

a b

b a

a b

b

0 20 40 60 80 10010 30 50 70 90

K (mg kg-1)

MASSPASA

a ab

b

b a

a b

b a

a b

b a

a b

b a

a b

b a

ab b

b

0 1 2 3 4 5 6

SB (cmolc kg-1)7

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

Cam

ada

(cm

)

a a

b

b a

a b

a a a

a

a a a

a

b a

a b

b a

a b

b

0 4 82 6 10

CTC (cmolc kg-1)12

a a

a

a a a a

a a a

a

a a a

a

b a

a b

a a

a a

a

Figura 6. Médias de pH (H2O, 1:2,5), potássio trocável (K, mg kg-1), soma de bases (SB, cmolc kg-1) e capacidade de troca de cátions (CTC, cmolc kg-1) na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA) para as seis profundidades amostradas. Barras seguidas da mesma letra, para uma mesma camada de solo, indicam que não houve diferença significativa entre os tratamentos pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

24

Apesar de ambos os sistemas com maiores teores de K utilizarem a mesma

espécie de gramínea e o mesmo tipo de gado, o SS apresentou maiores acúmulos de

K do que a PA. Isto pode estar relacionado com a distribuição mais uniforme das

excreções no SS, devido ao manejo rotacionado do gado (Monteiro e Werner, 1997),

o que não ocorreu no sistema de manejo extensivo, principalmente em condições de

baixas taxas de lotação.

Ao contrário dos cátions, o teor de P disponível diminuiu significativamente

após o cultivo do solo, diferindo da MA até a camada de 10 – 20 cm (Figura 7). A

maior redução (52,7%) foi encontrada no SA, na camada de 0 – 5 cm, visto que a

contribuição dos restos vegetais da derrubada foi mínima quando comparado ao SS e

PA, os quais apresentaram teores de P estatisticamente iguais à MA. Um dos

principais fatores que podem ter contribuído para manutenção dos teores de P no SS

e PA, e sua redução no SA, foi a quantidade de matéria orgânica acumulada em cada

sistema. Na Tabela 7 (item 4.6) observou-se uma correlação altamente significativa

entre o P e o CO presente na FL da MOS, a qual é uma das principais fontes de P em

solos com baixa CTC.

0 20 40 6010 30 50

V (%)

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

Cam

ada

(cm

)

a a

b

b a a

b

a a

a a

a a a

a

b a

a b

b a a

b

b

0 1 2 3 4 5

P (mg kg-1)

MASSPASA

b b

b

a a a

a

a a a a

a a a a

a a

a b

a b

b b

a

Figura 7. Médias de saturação por bases (V, %), fósforo disponível (P, mg kg-1) na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA) para as seis profundidades amostradas. Barras seguidas da mesma letra, para uma mesma camada de solo, indicam que não houve diferença significativa entre os tratamentos pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Apesar da deposição de cinzas vegetais, mineralização da MOS, excreção dos

animais e o pH favorável à disponibilização de P no SS e PA, os conteúdos de

P disponível não aumentaram em relação aos níveis originais (MA), como ocorreu

25

com os outros elementos. Estes resultados mostram a limitação do P para a produção

de espécies dependentes de suprimento de grande quantidade de nutrientes a curto

prazo, como as culturas anuais.

Em solos da Região Amazônica, Teixeira e Bastos (1989) observaram

aumento de 2,3 para 17 mg kg-1, no teor de P disponível no solo, nos primeiros

10 cm, 24 horas após a queima da floresta primária e redução para 2,0 mg kg-1 após

dois anos de utilização do solo com pastagem. Este estudo mostrou também que

apenas 5% do P total estavam na forma disponível e que a concentração de P total,

em pastagem com oito anos, foi 35% superior à encontrada na floresta primária. No

entanto, algumas regiões da Amazônia apresentam baixos teores de P total devido à

baixa concentração nos minerais que originaram estes solos (Lehmann et al., 2001a).

Neste estudo, o fósforo disponibilizado na queimada pode ter sido fixado

pelos óxidos de Fe e Al, formando compostos estáveis e indisponíveis para as

plantas; perdido por erosão; imobilizado pelos microrganismos do solo; ou removido

pelo enleiramento da camada superficial, como ocorreu no SA.

Numa avaliação geral, considerando-se o tempo de uso do solo do

SS (11 anos), PA (7 anos) e SA (6 anos) em relação à perda de nutrientes, pode-se

afirmar que o SS foi mais eficiente no aumento e manutenção do pH e conteúdo de

cátions trocáveis, CTC, V e manutenção do P disponível, apesar de apresentar

valores menores que a PA para pH e V%. A PA apresentava sinais de degradação

como encrostamento superficial; baixo desenvolvimento do capim; desuniformidade

da população de plantas, deixando parte do solo descoberta; entre outros, que podem

se intensificar a cada ano, se o manejo for inadequado.

O SA é mais jovem, porém, até o momento, foi menos eficiente na

manutenção de nutrientes em relação aos outros. Vários fatores provavelmente

contribuíram para este resultado, como por exemplo, o sistema de abertura da área

com remoção dos restos da queimada, o preparo do solo com grade na implantação e

nos anos seguintes para cultivo das entrelinhas, e a falta de um tipo de cobertura para

o solo nos períodos secos, pois as culturas anuais são cultivadas apenas na época

chuvosa.

26

4.2. Avaliação dos atributos físicos

Em todos os sistemas o teor de argila aumentou com a profundidade, como

era previsto para este tipo de solo, de acordo com o levantamento feito por Couto e

Oliveira (2003).

A densidade do solo aumentou significativamente após o cultivo do solo nas

três áreas avaliadas, nas camadas de 0 – 5 e 5 – 10 cm (Figura 8). No SA, o tráfego

de máquinas na abertura da área e, a gradagem no preparo inicial da área e no cultivo

das entrelinhas (com culturas anuais) provocaram a compactação, evidenciada pelo

aumento da densidade. A modificação da estrutura (Six et al., 1998) e o arranjamento

das partículas (Martins et al., 1991) podem ter contribuído para o aumento da

densidade. Enquanto que no SS e PA, a compactação está associada, principalmente,

ao pisoteio do gado durante o pastejo (Moraes et al., 1996; Martínez & Zinck, 2004).

Aumentos na densidade dos primeiros 10 cm do solo, após conversão de

floresta em pastagem, foram encontrados em solos da região amazônica brasileira

(Moraes et al., 1996; Hughes et al., 2002; Desjardins et al., 2004), na Colômbia

(Martínez e Zinck, 2004), e na Zona Atlântica da Costa Rica (Veldkamp, 1994),

aumentando com a idade da pastagem, até aproximadamente nove anos, depois

tenderam a se estabilizar (Desjardins et al., 2004) ou diminuir (Moraes et al., 1996).

A camada de 5 – 10 cm apresentou um pequeno aumento na densidade

aparente, com valores relativamente superiores à camada superficial.

Comportamento semelhante foi encontrado por Martínez e Zinck (2004) onde

associaram a menor densidade da camada de 0 – 5 cm à maior concentração de

matéria orgânica e atividade do sistema radicular.

Assim como a densidade, a porosidade do solo foi intensamente afetada após

a conversão da mata em outro sistema de uso do solo. A macroporosidade foi mais

sensível às práticas de manejo, principalmente na camada superficial que teve

redução de 44, 57 e 56% no volume de macroporos do SS, SA e PA,

respectivamente. No entanto, para a microporosidade não houve diferença entre os

tratamentos (P>0,05), apenas um pequeno aumento em relação à mata. Martínez e

Zinck (2004) encontraram fortes evidências do pisoteio do gado na compactação do

solo, levando à formação de estrutura laminar com redução na densidade,

porosidade, resistência à penetração e taxa de infiltração.

27

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2

Densidade aparente (g cm-3)

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

Cam

ada

(cm

)

a a

a

a a

a a

a a a a

a a a a

b a

a a

b a

a a

a

0 100 200 300 400 500 600 700

Argila (g kg-1)

a a a

a a

a a

a a

a a

a a a

a

a a

a a

a a

a a

a

0 3 6 9 12 15 1

Macroporos (%)8 0 10 20 30 45 15 25 35

Mic0

roporos (%)

a a

a

a a

a a

a a

a a

a a a a

a a

a a

a a

a a

a

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

0 - 5

5 - 10

10 - 20

20 - 40

40 - 60

60 -100

Cam

ada

(cm

)

MASSPASA

a a a

a a

a a

a a a a

a a

a a

a b

b b

a b

b b

a

Figura 8. Médias de densidade aparente (g cm-3), argila (g kg-1), macroporos (%) e microporos (%) nos primeiros 100 cm de profundidade. Barras seguidas da mesma letra, para uma mesma camada de solo, indicam que não houve diferença significativa entre os tratamentos pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

No presente estudo, a formação de estrutura laminar foi identificada nas

camadas de 0 – 5 cm, no SA, e 5 – 10 cm, no SA e PA, tornando estes sistemas mais

susceptíveis à erosão. No SA, a gradagem pode danificar a estrutura do solo e

contribuir para a obstrução dos macroporos (Martins et al., 1991). Nas áreas

pastejadas, a formação de estrutura laminar está associada ao pisoteio. No entanto, no

SS a estrutura laminar é pouco desenvolvida, podendo-se visualizar ainda muitos

bioporos nas duas primeiras camadas, como no solo da área de floresta, evidenciando

a atividade da macrofauna.

A taxa de infiltração foi de 19, 8, 4 e 6 cm h-1, na MA, SS, PA e SA,

respectivamente. Martínez e Zinck (2004) encontraram formação de estrutura

28

laminar em aproximadamente 70% dos perfis avaliados sob pastagens de diferentes

idades e uma drástica redução na taxa de infiltração (de 14,3 para 0,2 cm h-1) em

Argissolos com cobertura original de floresta. A redução na taxa de infiltração da

água e o comprometimento do desenvolvimento do sistema radicular aumentam a

susceptibilidade do solo à erosão.

4.3. Distribuição vertical dos teores de CO e N e relação C:N

Em todas as áreas, as concentrações de CO e N foram altas nas camadas

superficiais e decresceram com o aumento da profundidade (Tabela 2). As diferenças

em relação a mata seguiram a mesma tendência. Os teores de C do SS e PA

aumentaram, respectivamente, 25% e 40% em relação a vegetação original, na

camada de 0 – 5 cm, enquanto que o N aumentou 59% no SS e 31% na PA.

Tabela 2. Concentrações de carbono orgânico (CO), nitrogênio total (N) e relação C:N na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA).

Local Camada (cm) CO1 (g kg-1) N1 (g kg-1) C:N

MA 0 – 5 17,0 ± 2,1 1,27 ± 0,16 13,39 5 – 10 13,8 ± 1,9 1,04 ± 0,12 13,24 10 – 20 10,7 ± 1,2 0,88 ± 0,07 12,18 20 – 40 7,3 ± 1,4 0,64 ± 0,09 11,54 40 – 60 5,4 ± 0,7 0,52 ± 0,11 10,41 60 – 100 3,6 ± 0,3 0,40 ± 0,03 9,01

SS 0 – 5 21,3 ± 4,8 2,06 ± 0,49 10,36 5 – 10 18,7 ± 1,4 1,57 ± 0,37 11,93 10 – 20 13,4 ± 1,3 1,14 ± 0,07 11,69 20 – 40 8,6 ± 1,0 0,78 ± 0,09 11,01 40 – 60 5,8 ± 0,7 0,58 ± 0,10 9,93 60 – 100 4,0 ± 0,4 0,43 ± 0,05 9,30

PA 0 – 5 23,8 ± 3,1 1,67 ± 0,38 14,25 5 – 10 15,6 ± 2,5 1,17 ± 0,15 13,29 10 – 20 11,0 ± 1,4 0,89 ± 0,11 12,38 20 – 40 7,8 ± 0,9 0,63 ± 0,06 12,45 40 – 60 5,5 ± 0,9 0,49 ± 0,06 11,32 60 – 100 3,7 ± 0,3 0,38 ± 0,09 9,68

SA 0 – 5 15,4 ± 1,3 1,16 ± 0,07 13,26 5 – 10 14,2 ± 0,4 1,01 ± 0,08 13,99 10 – 20 10,0 ± 1,6 0,79 ± 0,07 12,69 20 – 40 7,3 ± 1,1 0,54 ± 0,05 13,49 40 – 60 5,1 ± 0,4 0,43 ± 0,04 11,80

60 – 100 3,6 ± 0,5 0,35 ± 0,03 10,26 1 Média ± desvio padrão.

29

A mesma tendência, porém com menores valores, foi observado nas camadas

de 5-10 e 10 – 20 e 20 - 40 cm. O inverso ocorreu no SA, os teores de CO e N

tiveram redução de 9 e 22%, respectivamente, na camada de 0 – 5 cm. A relação C:N

do SS foi a menor ao longo do perfil, devido ao acúmulo de N neste sistema,

provavelmente do esterco animal. Na PA, a relação C:N aumentou em relação a MA,

o que pode estar relacionado à alta concentração de carvão, principalmente na

camada de 0 – 5 cm.

4.4. Estoques de CO e N

As maiores variações na massa do solo dos sistemas cultivados (Tabela 3)

ocorreram nas camadas superficiais, devido ao maior aumento na densidade destas

camadas, como visto na Figura 8. Para correção dos estoques de CO e N, calculou-se

espessuras equivalentes (Ee) à massa de solo da mata em cada camada (Tabela 3). As

maiores reduções nas espessuras das camadas ocorreram nas camadas superficiais, as

quais foram mais afetadas pela compactação. Portanto, quanto maior a densidade,

menor será a espessura necessária para obter uma massa de solo equivalente a

encontrada na vegetação original (Roscoe e Buurman, 2003). Após 40 cm, a

espessura corrigida foi praticamente a mesma da coletada porque a variação na

densidade foi muito pequena.

Vários autores têm utilizado a correção dos estoques de carbono e outros

nutrientes com base numa massa equivalente (padrão), quando a coleta de solo é feita

em profundidades fixas. Alguns autores utilizam como padrão a massa de solo do

local de maior densidade (Ellert e Bettany, 1995; Moraes et al., 1996), enquanto

outros utilizam a massa do solo sob vegetação original (Veldkamp, 1994; Hughes,

2002; Roscoe e Buurman, 2003), porém, com o mesmo objetivo, evitar a

superestimarçao nos cálculos dos estoques de carbono e outros nutrientes.

Os conteúdos de CO e N, em Mg ha-1, corrigidos foram menores que antes da

correção. As reduções nos estoques de CO, no SS, PA e SA, foram 19, 21 e 18% na

camada de 0 – 5 cm, e 15, 20 e 15% na camada de 5 – 10 cm, respectivamente

(Tabela 3 e Figura 9). Assim, as diferenças em relação à MA diminuíram no SS e PA

e aumentou no SA, evidenciando que os estoques de CO e N foram superestimados

30

antes da correção. Portanto, a comparação entre os ambientes quanto ao estoque de

CO e N foi feita com os valores corrigidos.

Tabela 3. Massa do solo (MS), em kg m-2, espessura equivalente (Ee, em cm) e estoques de carbono orgânico (CO), carbono orgânico corrigido (COcorr), nitrogênio total (N), nitrogênio total corrigido (Ncorr), expressos em Mg ha-1, para cada camada (cm).

Camada Local MS Ee CO1 COcorr1 N1 Ncorr

1

MA 58 5,0 9,8 ± 0,56 9,8 ± 0,56 b 0,7 ± 0,05 0,7 ± 0,05 b

SS 71 4,1 15,1 ± 1,39 12,3 ± 0,74 a 1,5 ± 0,12 1,2 ± 0,09 a

PA 73 3,9 17,5 ± 1,16 13,8 ± 0,33 a 1,2 ± 0,14 1,0 ± 0,03 a0 – 5

SA 70 4,1 10,9 ± 0,40 8,9 ± 1,11 b 0,8 ± 0,04 0,7 ± 0,10 b

MA 60 5,0 8,3 ± 0,93 8,3 ± 0,93 b 0,6 ± 0,09 0,6 ± 0,09 b

SS 70 4,3 13,1 ± 0,27 11,2 ± 0,42 a 1,1 ± 0,03 0,9 ± 0,04 a

PA 75 4,0 11,7 ± 0,41 9,4 ± 0,29 b 0,9 ± 0,07 0,7 ± 0,02 b5 – 10

SA 70 4,3 10 ± 0,50 8,5 ± 0,34 b 0,7 ± 0,07 0,6 ± 0,06 b

MA 130 10,0 13,9 ± 0,34 13,9 ± 0,34 b 1,1 ± 0,00 1,1 ± 0,00 b

SS 137 9,5 18,2 ± 0,35 17,3 ± 0,80 a 1,6 ± 0,05 1,5 ± 0,04 a

PA 142 9,1 15,6 ± 0,53 14,2 ± 0,92 b 1,3 ± 0,04 1,1 ± 0,04 b10 – 20

SA 140 9,3 14 ± 1,13 13,0 ± 1,02 b 1,1 ± 0,03 1,0 ± 0,03 b

MA 266 20,0 19,5 ± 0,89 19,5 ± 0,89 a 1,7 ± 0,05 1,7 ± 0,05 b

SS 271 19,6 23,2 ± 1,01 22,7 ± 1,65 a 2,1 ± 0,04 2,1 ± 0,12 a

PA 269 19,8 20,9 ± 0,47 20,7 ± 1,33 a 1,7 ± 0,05 1,7 ± 0,10 b20 – 40

SA 271 19,6 19,7 ± 1,15 19,4 ± 1,31 a 1,5 ± 0,10 1,4 ± 0,13 c

MA 266 20,0 14,3 ± 1,34 14,3 ± 1,34 a 1,4 ± 0,13 1,4 ± 0,13 ab

SS 267 19,9 15,5 ± 1,67 15,4 ± 1,23 a 1,6 ± 0,21 1,6 ± 0,07 a

PA 267 19,9 14,7 ± 1,40 14,6 ± 0,28 a 1,3 ± 0,09 1,3 ± 0,08 b40 – 60

SA 266 20,0 13,6 ± 0,78 13,6 ± 1,65 a 1,2 ± 0,11 1,2 ± 0,17 b

MA 533 40,0 19,3 ± 1,02 19,3 ± 1,02 a 2,1 ± 0,15 2,1 ± 0,15 a

SS 536 39,8 21,4 ± 1,66 21,3 ± 0,74 a 2,3 ± 0,17 2,3 ± 0,02 a

PA 537 39,7 19,9 ± 1,24 19,8 ± 1,06 a 2,1 ± 0,21 2,0 ± 0,12 a60 – 100

SA 535 39,9 19,3 ± 0,50 19,2 ± 1,28 a 1,9 ± 0,08 1,9 ± 0,34 a1 Média ± desvio padrão. Médias seguidas da mesma letra na coluna, para mesma camada de solo, não

diferem estatisticamente pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.

Analisando os estoques de CO e N das áreas em estudo, por camadas de solo,

verificou-se que as maiores diferenças em relação à vegetação original estão nas

camadas superficiais, diminuindo com o aumento da profundidade. Aumentos

significativos para o estoque de CO foram encontrados no SS e PA, nas camadas

superficiais, enquanto que o N apresentou diferenças significativas até a camada de

40 - 60 cm, com maiores valores para o SS (Tabela 3). Nos primeiros 5 cm os

31

estoques de CO e N aumentaram 25 e 59% no SS, 40 e 31% na PA e diminuíram 9 e

22% no SA em relação à vegetação original.

A Figura 9 mostra os estoques de CO antes e depois da correção. A área da

barra representa o estoque para cada camada de solo. O incremento do carbono nas

camadas superficiais pode estar relacionado ao acúmulo de carvão e cinzas da

queimada, como também pela decomposição dos restos vegetais não queimados.

0 3 6 9 12 15 18

60

40

20

Prof

undi

dade

(cm

)

1050

100

MA

bb

b

a

a

a

0 3 6 9 12 15 18

SS

aa

a

a

a

a

0 3 6 9 12 15 18

60

40

20

Prof

undi

dade

(cm

)

1050

100

PA

ab

b

a

a

a

0 3 6 9 12 15 18

SA

bb

b

a

a

a

CO corrigidoCO sem correção

Figura 9. Estoque de carbono (Mg ha-1, representado pela área da barra no gráfico) para cada profundidade na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA). Para cada camada de solo, barras com a mesma letra, indica que não há diferença significativa, entre os tratamentos, pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.

32

De acordo com Graça et al. (1999), após a queimada de uma Floresta

Tropical derrubada em Ariquemes – RO, a redução da biomassa foi de 34,8%, o que

resultou na formação de 6,4 Mg ha-1 de carvão e 5,7 Mg ha-1 de cinzas com média de

64,4 e 6,6% de carbono, respectivamente.

Outro fator importante para aumentar o conteúdo de carbono no perfil do solo

é a introdução de uma gramínea tropical como a braquiária, com um vigoroso

sistema radicular capaz de chegar às camadas mais profundas. Por outro lado,

sistemas de cultivo que envolve o revolvimento do solo, como o SA, contribuem para

decomposição da MOS (Martins, 1991; Freixo, 2000).

Os estoques totais nos ambientes avaliados, até 1,0 m de profundidade,

variaram de 82,6 – 101,4 Mg ha-1 para CO e 6,6 – 9,5 Mg ha-1 para N (Figura 10).

Estes valores estão dentro da faixa de variação encontrada em trabalhos realizados na

região Amazônica por Moraes et al. (1995) e Hughes et al. (2002). Os primeiros

autores, utilizando dados de RADAMBRASIL (1978) de perfis coletados ao longo

da Amazônia Brasileira, encontraram 105 Mg de CO ha-1 e 8,5 Mg ha-1 de N em

Latossolos Vermelho-Amarelo, enquanto que Hughes et al. (2002) documentaram

variações de 72 - 118 Mg ha-1 de CO e 6,5 – 9,8 Mg ha-1 de N, desde Latossolos

Amarelo argiloso à Podzólicos Vermelho-Amarelo arenoso em Santa Bárbara,

Rondônia.

b

a

b

c

MA SS PA SAMA SS PA SA0

10

60

70

80

90

100

110

CO

(Mg.

ha-1) c

a

b

c

01

6

7

8

9

10

N (M

g.ha-1)

Figura 10. Estoques totais de CO e N nos primeiros 100 cm de profundidade, da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA). Colunas com mesma letra no topo indicam que os tratamentos não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (P> 0,05) para o atributo avaliado.

33

Apesar do SS e PA apresentarem, em geral, conteúdos de carbono e

nutrientes do solo maiores que a MA, quando consideramos a cobertura vegetal de

cada ambiente, a MA supera os ambientes cultivados. De acordo com os dados do

IPCC (2000), em áreas de floresta tropical, a parte aérea representa em torno de

49,5% do carbono armazenado no conjunto parte aérea e solo até 1,0 m de

profundidade. Portanto, sistemas de cultivo que utilizam espécies arbóreas

consorciadas com espécies anuais ou pastagem podem garantir uma melhor

conservação do carbono e nutrientes no ecossistema, além do acúmulo destes na

biomassa viva.

Em geral, os primeiros 20 cm do solo armazenam 37 a 42% do CO e

32 a 38% do N estocado até 1,0 m de profundidade (Figura 11). Em solos sob

vegetação original na Amazônia Legal Brasileira, Moraes et al. (1995) encontraram

nos primeiros 20 cm, 45% do CO estocado até 1,0 m de profundidade. Portanto, o

controle da erosão, o tipo de preparo do solo e o tipo de cobertura são determinantes

na manutenção dos estoques de CO e N dos solos, principalmente na região de

floresta amazônica, onde a precipitação e a temperatura são elevadas na maior parte

do ano. Neste trabalho, as maiores perdas de CO e N foram encontradas no SA que

foi manejado com grade.

MA SS PA SA MA SS PA SA0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

%

20 - 100 cm0 - 20 cm

Carbono orgânico Nitrogênio total

2,5 3,6 2,8 2,2

5,2 5,9 5,0 4,5

32,0 41,2 37,3 30,4

53,1 59,9 55,1 52,2

Figura 11. Proporção de CO e N, nas camadas de 0 – 20 e 20 – 100 cm. Os valores dentro das colunas indicam os estoques, em Mg ha-1, para cada camada.

34

4.5. Fracionamento físico do solo pelo método densimétrico

O destorroamento do solo na consistência friável foi feito nas camadas de

0 – 5, 5 – 10 e 10 – 20 cm. Depois de secos, os agregados foram separados por

tamisamento em maiores (AG) e menores (AP) que dois milímetros (Tabela 4). Em

todas as profundidades, o SA apresentou menor quantidade de AG, isto pode estar

relacionado ao preparo com grade que destrói a estrutura do solo.

Tabela 4. Proporções de agregados grandes (AG) e agregados pequenos (AP), obtidos após o tamisamento em peneira de 2 mm, nas áreas com mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA)

Camada (cm) Local % AG1 % AP1

0 - 5 MA 59,4 43,6 SS 71,8 28,2 PA 64,8 35,2 SA 55,0 43,0

5 - 10 MA 71,2 28,8 SS 72,1 27,9 PA 70,7 29,3 SA 60,2 39,8

10 - 20 MA 75,0 25,0 SS 71,0 29,0 PA 77,6 22,4 SA 65,1 34,9

1 n=3

Após o fracionamento, recuperou-se 88 - 102% (média 94%) do CO total do

solo e 81 - 101% (média 91%) N total do solo. As maiores concentrações de CO (348

- 408 g kg-1) e N (13 - 18 g kg-1) foram encontradas na FL, enquanto que, na FP, a

variação foi de 13 - 18 g kg-1 para CO e 0,8 – 1,9 g kg-1 para N (Tabela 5).

Tabela 5. Médias dos teores de carbono orgânico, nitrogênio total e relação C:N das frações leve (FL) e pesada (FP)

Local Camada C orgânico1 N total1 Relação C:N1

FL FP FL FP FL FP Total --cm -- ------------------------ g kg-1 ------------------------

MA 0 - 5 381,4 ± 13,7 12,7 ± 0,6 17,9 ± 1,5 1,1 ± 0,0 21,4 ± 1,7 11,8 ± 0,5 12,6 ± 0,4 5 - 10 363,3 ± 6,4 12,9 ± 0,5 15,3 ± 0,8 0,9 ± 0,1 23,7 ± 1,3 15,0 ± 0,5 15,3 ± 0,4

SS 0 - 5 377,3 ± 10,2 17,9 ± 0,6 17,4 ± 1,0 1,9 ± 0,1 21,8 ± 1,0 9,5 ± 0,5 10,4 ± 0,5 5 - 10 352,5 ± 3,0 17,3 ± 1,2 15,8 ± 2,5 1,4 ± 0,1 22,7 ± 3,8 12,8 ± 0,5 13,1 ± 0,6

PA 0 - 5 408,4 ± 11,0 16,3 ± 0,3 17,5 ± 1,4 1,2 ± 0,1 24,2 ± 3,0 13,2 ± 0,7 15,6 ± 1,3 5 - 10 339,9 ± 8,5 14,7 ± 0,4 15,7 ± 1,1 1,0 ± 0,1 21,6 ± 1,1 15,2 ± 1,6 15,5 ± 1,6

SA 0 - 5 360,5 ± 9,5 14,0 ± 1,3 15,0 ± 1,2 0,8 ± 0,0 24,0 ± 1,8 15,5 ± 1,5 16,2 ± 1,5 5 - 10 356,6 ± 5,3 13,7 ± 1,4 12,7 ± 0,9 0,9 ± 0,1 28,1 ± 1,9 16,1 ± 2,8 16,5 ± 2,7

1Médias ± desvio padrão.

35

Tabela 6. Médias das partes da amostra (com e sem carvão, em %), da % de fração leve (FL), da % de carvão, da massa de FL (g kg-1) e FL sem carvão (g kg-1), na amostra com carvão, sem carvão e na amostra completa, da área de pastagem.

Parte da amostra Parte da

amostra (%) FL

(%) Carvão

(%) FL

(g kg-1) FL s/ carvão

(g kg-1)

Com carvão 29,5 ±4,0 58,7 ±2,8 65,3 ±5,5 9,6 ±1,1 3,3 ±0,4

Sem carvão 70,5 ±4,0 41,3 ±2,8 - 6,8 ±1,5 6,8 ±0,5

Amostra completa 100,0 100,0 38,4 ±4,6 16,4 ±2,6 10,1 ±0,8

A massa de FL nos tratamentos variou de 4,7 a 16,4 e de 1,9 a 2,3 g kg-1, nas

profundidades de 0 – 5 e 5 – 10 cm, respectivamente (Figura 12). A maior

quantidade de FL foi encontrada na PA (16,4 g kg-1). No entanto, como visto acima

(Tabela 6), aproximadamente 38,4 ± 4,6% da massa desta fração é constituída por

pedaços de carvão acumulados na superfície do solo. Após a separação do carvão, a

massa de FL caiu para 10,1 g kg-1 de FL, mas ainda permaneceu com teores mais

elevados que os demais tratamentos.

0 3 6 9 12 15 18 900 1000

g kg-1 de solo

MASSPASA

MASSPASA

FL

FL-Carvão

FP

5 - 1

0 cm

0

- 5 c

m

Figura 12. Massa de fração leve e fração pesada, em g kg -1 de solo, nas áreas com mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA).

Por outro lado, no SA houve redução na massa de FL no solo, indicando que

as entradas e os meios de manutenção do material orgânico neste sistema foram

insuficientes para manter os níveis de FL, provavelmente por haver um déficit no

acúmulo de liteira em relação à mata e intensificação das perdas de MOS. O preparo

do solo com grade, elimina a cobertura superficial, deixa o solo exposto até que a

nova cultura se estabeleça, acelerando o processo de oxidação da MOS (Shang e

Tiessen, 1997). Na camada de 5 - 10 cm foi observado a mesma tendência nas

36

quantidades de FL e FP do SS e PA, enquanto que no SA não houve redução na

quantidade em relação à MA devido ao menor ação do tipo de manejo nesta camada.

A FP foi responsável pelo armazenamento da maior parte do CO e N do solo,

e sua contribuição aumenta com a profundidade (Figura 13).

Apesar da FL representar de 0,47 a 1,69% da massa de solo, na camada de

0 – 5 cm, esta fração foi responsável pela estocagem de aproximadamente 12 a 31%

do CO total da amostra. Com o aumento da profundidade, houve redução da

quantidade de FL, que representou 0,19 a 0,35% da massa do solo na camada de

5 -10 cm, armazenando cerca de 5 a 8% do carbono total do solo (Figura 13). As

maiores variações entre os tratamentos estão na camada de 0 – 5 cm, com altos

valores na PA em função da contribuição do carvão, além disso, a camada superficial

está sujeita as alterações mais abruptas nas quantidades de FL a curto prazo. O

nitrogênio total seguiu a mesma tendência de variação do CO, porém com valores

menores (Figura 13).

0

20

40

60

80

100

10

30

50

70

90

CO

(%)

FL FP Carvão

0 - 5 cm 5 - 10 cm

MA SS PA SAMA SS PA SA0

20

40

60

80

100

10

30

50

70

90

N (%

)

Figura 13. Conteúdos de CO e N na fração leve e fração pesada, em g kg -1 de solo, nas áreas

com mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA).

37

Comparando-se o SS e a PA quanto ao acúmulo de FL, desconsiderando a

parte representada pelo carvão na PA, esperava-se encontrar uma quantidade

equivalente nas duas áreas, visto que são áreas adjacentes, que tem em comum o tipo

de solo, a textura, o processo de abertura (derrubada e queima), tipo de gramínea

cultivada, entre outros. No entanto, o SS apresentou menor quantidade de fração leve

do que a PA, provavelmente porque no ano de coleta a população da gramínea no SS

encontrava-se bem reduzida em função do sombreamento das árvores.

A influência do sombreamento na produção de matéria seca da gramínea foi

detectada por Nunes (2003). No ano de 2001, a produção de massa seca da braquiária

no SS nas épocas seca e chuvosa foram equivalentes a 45 e 67% da produção da PA,

respectivamente. Como o presente trabalho foi conduzido em 2003, espera-se que o

efeito das árvores seja ainda maior. Outro fator que poder ter contribuído para os

menores valores de fração leve no SS em relação a PA, é a facilidade de

decomposição desta fração, sendo mais susceptível às variações sazonais, como

explicam Roscoe e Machado (2002). Além da menor contribuição da parte aérea na

pastagem também se espera uma redução no sistema radicular que é responsável por

grande parte do carbono acumulado em profundidade em sistemas que utilizam

gramíneas.

Por outro lado, o SS teve um acúmulo significativo de CO na FP, a qual é

mais resistente à ação dos microrganismos, garantindo uma maior estocagem deste

elemento além de contribuir para a elevação da CTC do solo. As maiores

quantidades de FP neste sistema podem estar relacionadas aos maiores conteúdos de

argila deste local, ainda que não seja significativamente diferente dos outros

ambientes, pelo teste Tukey a 5% de probabilidade (Figura 8).

A Figura 14 apresenta as quantidades de CO e N estocada nas frações leve e

pesada da MO. Na camada de 0 – 5 cm, os estoques de CO foram significativamente

maiores no SS e na PA, enquanto que o N apenas no SS. Na FP o SS apresentou

maiores médias de CO e N nas duas camadas avaliadas. Assim, podemos dizer que o

SS é mais eficiente no armazenamento de CO e N, devido a FP ser mais resistente à

ação dos microrganismos, às perdas por erosão e lixiviação, além de contribuir para a

elevação da CTC do solo.

38

Um dos fatores que pode ter contribuído para maiores quantidades de CO e N

na FP, é o maior teor de argila no SS, visto que as espécies arbóreas do SS não são

fixadoras de N e nem receberam adubação química. Além disso, o pastejo

rotacionado, utilizado neste sistema, também pode ter contribuído para maiores

valores de N, pois melhora a distribuição das excreções dos animais na área, como

explica Monteiro e Werner (1997), o mesmo não ocorre na PA que é uma área

extensa.

0 3 6 9 0 3 6 9 12 15 18 21

CO_Fração pesada (g kg-1)

a a

b

a a

a a

b

1 2 4 5 7 8

CO_Fração leve (g kg-1)

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10Cam

ada

(cm

)

MASSPASACarvão

a a

b

a a

a a

b

0 0.1 0.2 0.3 0.4

N_Fração leve (g kg-1)

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10

0 - 5

5 - 10Cam

ada

(cm

)

b b

a

b

a

a

a

a

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2

N_Fração pesada (g kg-1)

a a

b

b a

b b

b

Figura 14. Quantidades de CO e N (g kg-1), estocadas na FL e FP, nas profundidades de 0 – 5 e 5 – 10 cm, nas áreas com mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA).

O SA apresentou, para a maioria dos atributos, comportamentos diferentes

dos observados por outros autores que estudaram este tipo de uso do solo (Albrecht e

Kandji, 2003, Lehmann et al., 2001b e 2002). Vários fatores contribuíram para isto,

como: remoção da vegetação derrubada por raspagem com máquina, arrastando parte

camada superficial; preparo inicial e cultivo das entrelinhas com grade; implantação

das espécies perenes com espaçamento definitivo utilizando cultivo de espécies de

ciclo anual, entre linhas, apenas na estação chuvosa, deixando grande parte da área

exposta no período da seca.

39

4.6. Correlação entre os atributos químicos, físicos, CO e N das frações da

MOS

A maioria dos atributos químicos e físicos apresentou coeficientes de

correlação significativos com as frações leve e pesada da matéria orgânica

(Tabela 7). As bases trocáveis (Ca, Mg e K) e a saturação por bases (V%)

correlacionaram-se positivamente com o CO e as frações leve e pesada da MOS,

evidenciando a importância da MOS na manutenção e aumento da saturação por

bases destes nutrientes no sistema. Segundo Haag (1985), em regiões de clima

tropical a maior parte dos nutrientes está estocada na vegetação, sendo a ciclagem de

nutriente principal fonte destes elementos para as plantas. Portanto, entrada de

matéria orgânica no solo é de fundamental importância para haver um sincronismo

entre o fornecimento de nutrientes e a absorção pelas plantas. A fração leve da MOS

que é mais facilmente decomponível (Roscoe e Machado, 2002), seria a responsável

pela dinâmica de entrada de nutrientes no sistema. Enquanto que a fração pesada, é

importante para o armazenamento de cátions por quelação ou complexaçao (Sposito,

1989).

O fósforo correlacionou-se positivamente com a FL, evidenciando a

importância desta fração no fornecimento deste elemento que é muito restrito em

solos tropicais intemperizaodos (Novais e Smyth, 1999).

A CTC correlacionou-se negativamente com a quantidade de argila,

indicando que a participação desta é muito baixa, como era de se esperar em

Latossolos. Em solos altamente intemperizados, como os Latossolos, a MOS é

responsável pela maior parte da CTC do solo (Canellas et al., 2001).

Devido ao grande número de variáveis, utilizou-se a análise das componentes

principais (ACP) para ordenar os dados e melhor compreender seus efeitos sobre os

tratamentos.

Tabela 7. Correlação entre os atributos avaliados na mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), nos primeiros 10 cm de profundidade

pH Ca Mg Al H K P CTC V Ar Ag Da Macro Micro PT C:N CO N CO_FL CO_FP N_FLCa 0,93** Mg 0,93** 0,98**

0

Al -0,81** -0,80** -0,80**

H -0,40 -0,36 -0,36 0,41**

K 0,75** 0,79** 0,79** -0,68** 0, 3 P 0,28 0,24 0,24 0,11 0,36 0,39 CTC 0,61** 0,72** 0,72** -0,32 0,33 0,75** 0,60**

V 0,92** 0,95** 0,95** -0,89** -0,54** 0,72** 0,07 0,50*Ar 0,16 0,25 0,25 -0,17 0,58** 0,64** 0,48* 0,60** 0,13 Ag -0,12 -0,20 -0,20 0,13 -0,60** -0,62** -0,47* -0,58** -0,09 -0,97**

Da 0,63** 0,66** 0,66** -0,80** -0,32 0,58** -0,39 0,30 0,73** 0,08 -0,06 Macro -0,38 -0,40 -0,40 0,59** 0,27 -0,26 0,55** -0,08 -0,46* 0,17 -0,19 -0,87**

Micro 0,47* 0,51** 0,51** -0,52** 0,16 0,58** 0,15 0,52** 0,44* 0,49* -0,46* 0,49* -0,40 PT 0,04 0,07 0,07 0,10 0,40 0,26 0,65** 0,38 -0,05 0,59** -0,58** -0,40* 0,60** 0,49*C:N -0,02 0,00 0,00 0,21 0,13 -0,05 0,26 0,18 -0,03 0,07 -0,06 -0,16 0,17 -0,04 0,12CO 0,82** 0,79** 0,79** -0,72** -0,12 0,87** 0,48* 0,62** 0,75** 0,40 -0,39 0,51* -0,24 0,57** 0,27 -0,05 N 0,55** 0,53** 0,53** -0,65** -0,12 0,67** 0,18 0,32 0,53** 0,31 -0,31 0,44* -0,24 0,44* 0,15 -0,67** 0,76**

CO_FL 0,73** 0,69** 0,69** -0,42** 0,22 0,76** 0,66** 0,84** 0,52** 0,56** -0,52** 0,31 -0,11 0,62** 0,43* 0,17 0,79** 0,43*CO_FP 0,58** 0,53** 0,53** -0,71** -0,39 0,52** 0,06 0,13 0,63** 0,01 -0,01 0,47* -0,25 0,19 -0,07 -0,43** 0,73** 0,83** 0,24 N_FL 0,82** 0,80** 0,80** -0,49** 0,05 0,76** 0,52** 0,86** 0,63** 0,38 -0,34 0,41* -0,22 0,55** 0,28 0,04 0,75** 0,46* 0,93** 0,28 N_FP 0,90** 0,95** 0,95** -0,75** -0,21 0,86** 0,37 0,77** 0,86** 0,35 -0,32 0,58** -0,33 0,54** 0,16 -0,19 0,87** 0,72** 0,76** 0,64** 0,85**

Legenda: * p < 0,05 , ** p < 0,01, Ca = cálcio trocável, Mg = magnésio trocável, Al = alumínio trocável, H = hidrogênio, K = potássio trocável, P = fósforo disponível, CTC= capacidade de troca de cátions, V = saturação por bases, Ar = areia, Ag = argila, Da = densidade aparente, Macro = macroporos, Micro = microporos, PT = porosidade total, CO = carbono orgânico total, N = nitrogênio total, C:N = relação carbono/nitrogênio, CO_FL = CO da fração leve, CO_FP= CO da fração pesada, N_FL = N da fração leve, N_FP = N da fração pesada. Unidades: pH (CaCl2, 2,5:1); Ca, Mg, Al e H (cmolc dm-3); K, P (mg dm-3); Ar e Ag (g kg-1); V, Macro, Micro e PT (%); Da, CO, N, CO_N, CO_FP, N_FL, N_FP (g dm-3).

40

41

4.7. Ordenação dos dados por meio da análise de componentes principais (ACP)

Nos itens anteriores (4.1 a 4.5) foram analisados os atributos químicos, físicos,

estoques de CO e N, e as frações da MOS comparando o efeito dos sistemas de uso do solo

sobre os atributos. No geral, as maiores variações nos atributos dos solos, entre os

tratamentos, ocorreram nas camadas de 0-5 e 5-10 cm. Para uma melhor compreensão do

conjunto de dados avaliados neste trabalho utilizou-se a análise de componentes principais

(ACP), como técnica de ordenação dos dados.

Os dados das duas camadas (0 – 5 e 5 – 10 cm) foram avaliados em conjunto e

também separadamente para eliminar o efeito da profundidade. Vinte variáveis foram

escolhidas para a ACP, são elas: pH, Ca, Mg, Al, H, K, P, CTC, V, Ar, Ag, Da, PT, C:N, CO,

N, CO_FL, CO_FP, N_FL, N_FP (ver legenda na Tabela 7).

Quatro fatores principais representaram autovalores maiores que 1,0 para o total da

variância explicada na variável original (eigenvalue), explicando juntos aproximadamente

90% (0 – 10 cm), 91% (0 - 5 cm), 93% (5 – 10 cm) da variação total dos dados (Figura 15). O

primeiro fator explicou de 49 a 55% da variação existente no conjunto de dados, enquanto que

os dois primeiros fatores explicaram juntos entre 74 e 78% da variância entre as amostras, e

foram escolhidos para as análises.

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Fatores

% a

cum

ulad

a

0 - 10 cm0 - 5 cm5 - 10 cm

74

78

Figura 15. Percentagem acumulada da variância explicada pelos fatores da análise das componentes principais, para as duas profundidades estudadas separadamente (0 – 5 cm e 5 – 10 cm) e para as profundidades agregadas (0 – 10 cm).

42

4.7.1 ACP com dados das duas profundidades agregadas (0 – 10 cm)

A Figura 16a representa as propriedades da matriz de cargas fatoriais (factor

loading) dos fatores 1 e 2. Cada ponto representa uma coordenada xy que compõem o

autovetor gerado após a rotação dos eixos, pelo procedimento Varimax. As variáveis

que estão fora da área hachureada tiveram mais de 70% da variância explicada por um

dos dois fatores principais, ou seja, apresentaram correlação negativa ou positiva com

ambos os componentes, com coeficientes superiores a 0,7.

A maior parte dos atributos químicos do solo (pH, Ca, Mg, K, V, CO, N) e das

frações da MOS (CO_FP, N_FL e N_FP) e a densidade aparente (Da) estão

associados ao fator 1 e tiveram correlação positiva, enquanto que o Al teve correlação

negativa (Figura 16a). Observa-se, portanto, que este fator parece estar relacionado

principalmente com a fertilidade do solo e aos processos de compactação. O fator 2,

por sua vez, correlacionou-se positivamente com H, P, CTC, PT e Ar, e negativamente

com a Ag (Figura 16a), evidenciando uma provável influência da textura nesse fator.

O diagrama de dispersão da matriz dos escores expressa a relação entre os

tratamentos e os fatores correspondentes (Figura 16b). Todas as amostras da MA e do

SA têm escores negativos em relação ao fator 1, enquanto que as amostras do SS e a

PA têm escores positivos, resultado da influência do conjunto de variáveis associadas

ao fator 1 na determinação dos escores de cada amostra.

Todas as variáveis explicadas pelo fator 1 podem ser influenciadas por uma ou

mais características peculiares ao manejo do SS e da PA, como por exemplo, a

deposição de cinzas e carvão pelas queimadas, cultivo de braquiária e presença de

gado (relacionado à Da). Como visto anteriormente (itens 4.1 a 4.5), as médias das

variáveis relacionadas ao fator 1 são maiores nas áreas de SS e PA do que nas áreas de

MA e SA, o que permite distinguir estes dois grupos de sistema de manejo, conforme

demarcado pela linha tracejada na Figura 16b.

Em relação ao fator 1, a PA foi o sistema que mais se distanciou das condições

originais (MA), em ambas as profundidades. No entanto, em relação ao fator 2 são os

sistemas mais semelhantes, provavelmente devido ao fato deste fator ser bastante

influenciado pela textura do solo, que não é muito afetada pelo manejo, mas sim pelas

condições originais. O fator 2 separou as amostras, provavelmente, em relação à

profundidade (Figura 16b), devido à sua relação com Ar, Ag, CTC e P, variáveis que

43

geralmente modificam-se ao longo do perfil. As amostras da primeira profundidade

apresentaram maiores valores de Ar, CTC e P que as amostras da profundidade

5 – 10 cm. O inverso ocorre com os teores de argila, que aumentam na segunda

camada. Para eliminar o efeito da profundidade, procedeu-se a análise dos conjuntos

de dados para cada camada isoladamente (ver itens 4.7.2 e 4.7.3).

4.7.2 ACP na camada de 0 - 5 cm

Eliminando-se o efeito da profundidade, a quantidade de variáveis com mais

de 70% da variância explicada pelos fatores 1 e 2 diminuiu, como mostra o gráfico das

cargas fatoriais (Figura 17a). O fator 1 foi condicionado exclusivamente pelos

atributos químicos, apresentando correlação positiva com o pH, Ca, Mg, K, CTC, V,

C, CO_FL, N_FL e N_FP e negativa com o Al. O fator 2 teve correlação positiva com

Ag e C:N, e negativa com Ar.

Quando as duas profundidades foram levadas em consideração, apenas a

relação C:N e o CO_FL ficaram dentro da área hachureada (Figura 16a), ou seja,

tiveram menos que 70% da sua variância explicada por ambos fatores principais. Na

profundidade de 0 – 5 cm o CO_FL e a C:N passaram a contribuir consideravelmente

nos fatores 1 e 2 respectivamente. No entanto, o H, P, N, CO_FP, Da e PT pouca

contribuição em ambos fatores para esta profundidade.

No diagrama de dispersão dos escores, a PA foi separada dos outros

ecossistemas pelo fator 1, correlacionando-se positivamente com o mesmo

(Figura 17b). Os outros sistemas tiveram correlação negativa (MA e SA) ou

praticamente nula (SS) com este fator. Apesar do SS apresentar valores medidos

próximos da PA para a maioria das variáveis influenciadas pelo fator 1, a interação

entre elas não aproximou estes dois sistemas (Figura 17b). Este resultado pode estar

relacionado às quantidades de CO_FL e N_FL que foram bem maiores na PA que os

demais tratamentos (ver item 4.5), em função da maior quantidade de fração leve

acumulada nesta camada.

O fator 2 correlacionou-se positivamente com a MA e negativamente com o

SS, e teve baixa influência sobre os outros dois tratamentos. Mesmo eliminando-se o

efeito da profundidade a textura ainda foi importante para separação dos sistemas.

(a)

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fator 1

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0Fa

tor 2

C:N

Ag

CTC

CO_FL

N_FL

Ca

pH

CO

N_FP

V

K

DaCO_FP

N

ArPT P

Al

H

Mg

(b)

-2 -1 0 1 2

-2

-1

0

1

2

SA

PA

MAPA

SAMA

SS

SS

Fogo + gramínea + gado

Profundidade

Fato

r 2

Fator 1

0 - 5 cm

5 - 10 cm

Figura 16. Diagramas das correlações entre as variáveis (a) e dos escores (b) com os fatores 1 e 2 gerados na ACP, com os dados da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na camada de 0 – 5 e 5 – 10 cm. Legenda: Ca = cálcio trocável, Mg = magnésio trocável, Al = alumínio trocável, H = hidrogênio, K = potássio trocável, P = fósforo disponível, CTC = capacidade de troca de cátions, V = saturação por bases, Ar = areia, Ag = argila, Da = densidade aparente, PT = porosidade total, CO = carbono orgânico total, N = nitrogênio total, C:N = relação carbono/nitrogênio, CO_FL = CO da fração leve, CO_FP= CO da fração pesada, N_FL = N da fração leve, N_FP = N da fração pesada. Unidades: pH (CaCl2, 2,5:1); Ca, Mg, Al e H (cmolc dm-3); K, P (mg dm-3); Ar e Ag (g kg-1); V, Macro, Micro e PT (%); Da, CO, N, CO_N, CO_FP, N_FL, N_FP (g dm-3).

44

(a)

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fator 1

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0Fa

tor 2

C:N Ag

CTC

CO_FL

N_FL

CapH

CON_FP

VK

DaCO_FP

N

Ar

PT

P

Al

H

Mg

(b)

-2 -1 0 1 2

-2

-1

0

1

2

SS

PA

MA

SA

Fat o

r 2

Fator 1

Figura 17. Diagramas de dispersão das cargas fatoriais (a) e dos escores (b) gerados na ACP, com os dados da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na camada de 0 – 5 cm. Legenda: Ca = cálcio trocável, Mg = magnésio trocável, Al = alumínio trocável, H = hidrogênio, K = potássio trocável, P = fósforo disponível, CTC = capacidade de troca de cátions, V = saturação por bases, Ar = areia, Ag = argila, Da = densidade aparente, PT = porosidade total, CO = carbono orgânico total, N = nitrogênio total, C:N = relação carbono/nitrogênio, CO_FL = CO da fração leve, CO_FP= CO da fração pesada, N_FL = N da fração leve, N_FP = N da fração pesada. Unidades: pH (CaCl2, 2,5:1); Ca, Mg, Al e H (cmolc dm-3); K, P (mg dm-3); Ar e Ag (g kg-1); V, Macro, Micro e PT (%); Da, CO, N, CO_N, CO_FP, N_FL, N_FP (g dm-3).

45

46

4.7.3 ACP na camada de 5 – 10 cm

Nesta camada, o diagrama de dispersão das cargas fatoriais dos autovetores

mostrou uma distinta separação entre o tipo de variável associada a cada fator. Os

atributos químicos do solo e da MOS estão relacionadas com o fator 1, como na

primeira profundidade, e os atributos físicos com o fator 2 (Figura 18a). As variáveis

com mais de 70% da variância explicada pelo fator 1 são as mesmas da primeira

camada, incluindo-se o H do lado negativo e o N do lado positivo. No fator 2 ocorreu

uma inversão na posição em relação ao eixo 2 para as variáveis Ar e Ag.

A distribuição dos sistemas de manejo em relação aos dois componentes

principais proporcionou uma separação evidente entre eles, semelhante ao que foi

observado na análise das duas camadas em conjunto. A camada de 5 – 10 cm é mais

estável que a de 0 – 5 cm quanto às variações que ocorrem no do solo em curto espaço

de tempo, possibilitando uma inferência mais segura do efeito do sistema de manejo.

A MA e o SA tiveram correlação negativa com o fator 1, posicionando-se do

lado esquerdo do diagrama de dispersão, enquanto que o SS e a PA tiveram correlação

positiva e ficaram do lado direito (Figura 18b). Portanto, as características químicas do

solo e as frações da MOS, influenciadas principalmente pelo sistema de manejo, são

importantes para distingui-los. A similaridade entre os sistemas SS e PA quanto ao

manejo pode ser associada principalmente ao tipo de abertura da área, com derrubada e

queima, disponibilizando grande quantidade de nutrientes nas cinzas. Além da ausência

de revolvimento do solo para plantio, presença de braquiária e do gado.

Por outro lado, a MA e SA foram similares em relação ao fator 1,

correspondendo aos resultados anteriores (ver itens 4.1, 4.4, 4.5). No entanto, a

similaridade destes sistemas não corresponde a manejos semelhantes. Além disso, pode

indicar perda de carbono e nutrientes neste sistema quando comparado aos outros que

estão sendo cultivados (SS e PA) e apresentam correlação positiva com o fator 1.

Portanto, as práticas de manejo utilizadas no SA (enleiramento dos resíduos removendo

parte da camada superficial, aração do solo, ausência de cobertura vegetal em parte do

ano, entre outras) não contribuíram para manutenção dos nutrientes.

O fator 2 condicionado pela textura do solo, separou os sistemas em função das

suas quantidades de argila e areia, que são fatores pouco influenciados pelo manejo na

camada de 5 – 10 cm.

(a)

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Fator 1

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0Fa

tor 2

C:N

Ag

CTC

CO_FL

N_FL Ca

pH

CON_FP

V

K

Da

CO_FP

N

Ar

PT

P

Al

H

Mg

(b)

-2 -1 0 1 2

-2

-1

0

1

2

SS

PA

MA

SA

Fato

r 2

Fator 1

Figura 18. Diagramas de dispersão das cargas fatoriais (a) e dos escores (b) gerados na ACP, com os dados da mata (MA), sistema agrossilvopastoril (SS), pastagem (PA) e sistema agroflorestal (SA), na camada de 5 - 10 cm. Legenda: Ca = cálcio trocável, Mg = magnésio trocável, Al = alumínio trocável, H = hidrogênio, K = potássio trocável, P = fósforo disponível, CTC = capacidade de troca de cátions, V = saturação por bases, Ar = areia, Ag = argila, Da = densidade aparente, PT = porosidade total, CO = carbono orgânico total, N = nitrogênio total, C:N = relação carbono/nitrogênio, CO_FL = CO da fração leve, CO_FP= CO da fração pesada, N_FL = N da fração leve, N_FP = N da fração pesada. Unidades: pH (CaCl2, 2,5:1); Ca, Mg, Al e H (cmolc dm-3); K, P (mg dm-3); Ar e Ag (g kg-1); V, Macro, Micro e PT (%); Da, CO, N, CO_N, CO_FP, N_FL, N_FP (g dm-3).

47

48

5. CONCLUSÕES

1. A conversão da floresta em sistema agrossilvopastoril, pastagem e sistema

agroflorestal afetou a maioria dos atributos físicos e químicos do solo,

principalmente nos primeiros 20 cm;

2. Nas áreas do SS e PA a queimada provocou um acréscimo no teor de cátions

trocáveis e no pH, provenientes da cinza;

3. Entre as áreas cultivadas, o SS foi o mais eficiente na manutenção dos nutrientes,

e estocagem de C e N a longo prazo;

4. Na comparação de estoques de CO e N de áreas com diferentes densidades do

solo, deve-se utilizar um fator de correção para uma mesma massa de solo, para

evitar uma superestimação dos valores originais;

5. Aproximadamente 1/3 do CO e N estocados até 1 m de profundidade estão

armazenados nos primeiros 20 cm;

6. A fração leve foi influenciada pelos diferentes sistemas de manejo, sendo boa

indicadora da qualidade dos solos;

7. Em sistemas com freqüentes queimadas, a presença de carvão pode representar

boa parte da FL, tornando-a mais resistente a decomposição, mas por outro lado é

menos eficiente no fornecimento de nutrientes para as plantas;

8. Práticas de queimada, a presença de braquiária e de gado no SS e PA

influenciaram as características químicas, os estoques de CO e N, a densidade

aparente e as frações da MOS, de modo a ser possível uma separação da MA e

SA, pela análise de componentes principais.

49

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