Biomassa microbiana e estoques de C e N do solo em diferentes sistemas de manejo, no Cerrado do Estado do Piauí

Microbial biomass and C and N stocks in soil under different management systems in the 'Cerrado' of Piauí State

SOLOS

Biomassa microbiana e estoques de C e N do solo em diferentes sistemas de manejo, no Cerrado do Estado do Piauí

Microbial biomass and C and N stocks in soil under different management systems in the 'Cerrado' of Piauí State

Maria da Conceição Bezerra da Silva Matias^I; Adeodato Ari Cavalcante Salviano^I; Luiz Fernando de Carvalho Leite^II; Ademir Sérgio Ferreira de Araújo^I,*

^IDepartamento de Engenharia Agrícola e Solos, Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Piauí, Campus da Socopo, Rua Dirce de Oliveira, s/n, 64900-000, Teresina, Piauí, Brasil

^IIEmpresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Meio Norte, Teresina, Piauí, Brasil

RESUMO

O objetivo do trabalho foi verificar os efeitos de diferentes sistemas de manejo sobre a biomassa microbiana e os estoques totais de carbono orgânico e nitrogênio em um Latossolo Amarelo. Os sistemas de manejos avaliados foram: plantio direto (PD), preparo convencional (PC), além de uma área recém-desmatada (ARD) e uma com vegetação nativa (AVN). As amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20 cm. Nessas amostras, foram determinados os teores e estoques totais de C e N, a respiração basal, o carbono da biomassa microbiana (Cmic) e os quocientes microbiano (Cmic/COT) e metabólico (qCO₂). A área sob plantio direto apresentou maiores teores de C e N, além de estoques de C na superfície do solo. Para os estoques de N, não houve diferenças entre as áreas avaliadas, em todas as profundidades. Os teores de carbono da biomassa microbiana (Cmic), observados no solo sob sistema PD, foram superiores aos observados no PC e ARD, em todas as profundidades. A adoção do sistema PD proporciona aumento na biomassa microbiana, C orgânico, N total e estoques de C do solo, indicando melhoria na qualidade do solo.

Palavras-chave: plantio direto, biomassa microbiana, respiração basal.

ABSTRACT

The aim of this study was to verify the effects of different soil tillage systems on microbial biomass and the total organic C and N stocks in an Oxisol. The soil tillage systems evaluated were: no-tillage (PD) and conventional tillage (PC). A deforested area (ARD) and another with native vegetation (AVN) were used as references. The soil samples were collected in the 0-5, 5-10 and 10-20 cm depths, and in these soil samples were quantified the contents and total stocks of C and N, basal respiration, microbial biomass C (Cmic), and microbial (Cmic/COT) and metabolic (qCO₂) quotients. The values of microbial biomass C (Cmic) in the soil under PD were higher than those observed in PC and ARD in all depths. The area under no-tillage (PD) showed larger contents of C and N, and stocks of C on the surface of the soil. For the stocks of N, there were no differences among the evaluated areas, in all depths. No-tillage adoption provides an increase in the soil microbial biomass and total C and N stocks, indicating improvement in soil quality.

Key words: no-tillage, microbial biomass, basal respiration.

Introdução

No Piauí, o Cerrado ocupa mais da metade da área territorial, estando presente em toda a região Sudoeste e parte do extremo Sul do Estado. Os solos predominantes, nesta região, são os Latossolos que apresentam grande potencial agrícola, embora necessitem de correção da acidez e da fertilidade (AZEVEDO et al., 2007).

Geralmente, nos Cerrados, encontram-se solos com baixos estoques de matéria orgânica (SOUZA et al., 2006), principalmente, pela retirada da vegetação natural e subseqüente preparo, pelo plantio convencional, para implantação de culturas agrícolas. O preparo intensivo do solo promove a sua desestruturação e expõe a matéria orgânica ao ataque microbiano (SILVA et al., 2008; Reis; RODELLA, 2002). Por outro lado, o plantio direto, sem preparo do solo e com a permanência de resíduos agrícolas em cobertura, tem contribuído significativamente para o incremento da matéria orgânica e para a melhoria da qualidade do solo (BAYER et al., 2004).

A qualidade do solo pode ser definida como a capacidade de um solo sustentar a produtividade biológica, manter a qualidade ambiental e promover a saúde animal e vegetal (ARAÚJO et al., 2008). O monitoramento da qualidade do solo pode ser realizado a partir de indicadores microbiológicos, tais como a atividade e a biomassa microbiana. Estes indicadores podem fornecer informações sobre a dinâmica da matéria orgânica do solo e, consequentemente, refletir sobre tendências de mudanças que estão ocorrendo em curto e longo períodos (D'ANDRÉA et al., 2004; ARAÚJO et al., 2008). A falta de informações sobre a biomassa microbiana e seu papel, na ciclagem de nutrientes nos Cerrados tropicais, contrasta com a abundância de informações nos ecossistemas das regiões temperadas e mesmo em outras regiões do Brasil (D'ANDRÉA et al., 2004). Em se tratando do Cerrado do Piauí, praticamente estes dados ainda são inexistentes.

O objetivo do trabalho foi quantificar os efeitos dos sistemas de manejo plantio direto e preparo convencional, além de uma área recém-desmatada e outra com vegetação nativa, sobre os teores e estoques totais de carbono orgânico e nitrogênio, respiração e biomassa microbiana, em Latossolo Amarelo distrófico da região do Cerrado do Piauí.

Material e métodos

O estudo foi realizado na Fazenda Progresso, localizada no município de Uruçuí, mesorregião do Cerrado do Sudoeste do Estado do Piauí (7º 29^' S, 44º 14^' W e altitude de 470 m). O clima da região é do tipo Aw no sistema Köppen, com temperatura média de 26,5ºC, precipitação anual de 1.200 mm, com estação chuvosa de outubro a abril, sendo janeiro a março o trimestre mais chuvoso, com ocorrência de veranicos. O solo é classificado como Latossolo Amarelo distrófico, textura média.

Na propriedade, foram coletadas amostras de solo, nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20 cm, em áreas em sistema de plantio convencional (PC) e plantio direto (PD). Além disso, foram coletadas amostras em duas áreas tomadas como referência: área recém-desmatada (ARD) e Cerrado nativo (CN). As características das áreas amostradas estão apresentadas na Tabela 1. A amostragem do solo foi realizada no ano agrícola de 2005/2006, durante a fase de desenvolvimento vegetativo da cultura da soja. Em cada área, foram abertos, aleatoriamente, quatro miniperfis com profundidade de 60 cm, 50 cm de largura e 80 cm de comprimento. Nas profundidades avaliadas, foram retiradas seis amostras simples para formar uma composta por profundidade.

As amostras de solo coletadas, para análises químicas e de carbono orgânico total e nitrogênio total, foram secas ao ar, destorroadas, maceradas e passadas em peneira de 2 mm de malha (TFSA). As características químicas das amostras do solo estão apresentadas na Tabela 2.

O carbono orgânico total (COT) foi determinado por oxidação da matéria orgânica com dicromato de potássio na presença de ácido sulfúrico concentrado (Walkley-Black) e titulação com sulfato ferroso amoniacal. O nitrogênio total (NT) foi quantificado por destilação Kjedahl, e os valores obtidos foram utilizados para determinar a relação entre carbono orgânico total e nitrogênio total (relação C/N).

Os estoques de carbono orgânico e nitrogênio total foram calculados conforme Leite et al. (2003). Para os estoques de C, em cada profundidade, foi utilizada a expressão: EstC = (COT x Ds x e), em que: EstC é o estoque de carbono orgânico total em determinada profundidade; COT o teor de carbono orgânico total; Ds a densidade do solo em cada profundidade e e a espessura da camada considerada. O cálculo dos estoques de N total foi efetuado seguindo a seguinte expressão: EstN = (NT x Ds x e), em que: EstN é o estoque de N total do solo em determinada profundidade e NT o teor de N total.

Para avaliação da respiração e biomassa microbiana, as amostras de solo foram acondicionadas em sacos plásticos com suspiro e mantidas em baixa temperatura sob refrigeração

(± 4ºC), durante umas duas semanas. O carbono da biomassa microbiana do solo (Cmic) foi determinado pelo método irradiação-extração, utilizando na eliminação dos microrganismos um forno de microondas com frequência de microondas de 2.450 MHz e energia a 900 W por 180 s (FERREIRA et al., 1999). Para quantificação do carbono da biomassa microbiana, foi utilizada a equação: Cmic = (C_I – C_NI) / Kc = µg g^-1 de C no solo, em que: Cmic é o carbono da biomassa microbiana; C_I é o carbono da amostra irradiada; C_NI é o carbono da amostra não-irradiada e K_c = 0,33 é o fator de correção para Cmic.

A respiração basal foi determinada pela quantificação do CO₂, conforme Alef (1995), durante sete dias. O quociente metabólico (qCO₂) foi calculado pela razão entre a taxa de respiração basal e o carbono da biomassa microbiana (SAMPAIO et al., 2008), sendo expresso em µg CO₂µg^-1 Cmic g^-1 dia^-1. Para refletir os aportes de carbono orgânico total e a conversão de substratos orgânicos para o carbono da biomassa microbiana, foi calculado o quociente microbiano (Cmic/COT) de acordo com Sparling (1992).

O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os resultados foram submetidos à análise de variância, e as médias das variáveis em cada profundidade foram comparadas pelo teste de Student-Newman-Keuls, a 5% de probabilidade.

Resultados e discussão

A área sob plantio direto (PD) apresentou maiores conteúdos de COT e NT na superfície do solo (0-5 cm), sendo superiores (p < 0,05) aos demais tratamentos (Tabela 3). Por outro lado, em subsuperfície, não houve diferenças entre todas as áreas, na profundidade de 5-10 cm (COT e NT), e entre o PD e o PC, na profundidade de 10-20 cm (COT).

Esses valores de COT e NT, na profundidade de 0-5 cm no PD, indicam que, inicialmente, a adoção do sistema está promovendo aumento na matéria orgânica na camada superficial do solo. Por outro lado, a semelhança dos valores de COT e NT, em profundidade, entre o PD e o PC pode estar relacionada ao tempo de adoção do plantio direto (apenas quatro anos) e aos aportes de plantas de cobertura (milheto) que não foram suficientes para promover alterações positivas nos conteúdos de COT e NT do solo em profundidade, conforme observado por D'Andréa et al. (2004), em áreas com soja no Cerrado do Estado de Goiás. Segundo Leite et al. (2003), os resíduos orgânicos depositados no solo, após a decomposição, são essenciais no processo de adição de carbono orgânico ao longo do tempo. O aumento de carbono orgânico é importante para a sustentabilidade do sistema, pela influência da matéria orgânica nas propriedades físicas, químicas e biológicas do solo (SPARLING, 1997).

O valor de estoque de C, na profundidade de 0-5 cm, foi superior (p < 0,05) no PD, comparado com o PC, ARD e CN (Tabela 3). Dessa forma, o PD contribuiu para aumentar os estoques de C pela contribuição da cobertura vegetal. Os menores valores de estoque de C no PC podem estar relacionados ao longo período de utilização deste sistema, o que contribuiu para aumento da oxidação do C do solo, conforme observado por Machado e Silva (2001) em solos do Cerrado. Por outro lado, em relação ao CN, provavelmente, o aporte dos resíduos vegetais não tenha sido suficiente para aumentar os estoques de C, confirmando os resultados observados para o COT nesta área.

Para os estoques de N, não houve diferenças entre as áreas avaliadas, em todas as profundidades. No caso das áreas cultivadas (PC e PD), a fertilização nitrogenada contribui para manutenção dos estoques de N no solo. Em relação às áreas ARD e CN, a ausência de queimadas e a quantidade de argila contribuem para evitar perdas de N por volatilização e lixiviação, respectivamente. Os valores de relação C/N, em todas as áreas, foram menores que 20 indicando que o processo dominante é a mineralização, que favorece a decomposição e a liberação de N para o solo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006).

Os solos amostrados, no PC e ARD, apresentaram maior respiração basal (p < 0,05) que o solo amostrado no CN (Tabela 4), indicando maior atividade da biomassa microbiana naqueles solos. Alta atividade microbiana pode significar rápida transformação de resíduos orgânicos em nutrientes para as plantas (TU et al., 2006) ou pode ser indicativo de estresse sobre a biomassa microbiana pela perturbação no solo, principalmente pelo trânsito de máquinas e implementos agrícolas durante as atividades no PC e o desmatamento na ARD. Por outro lado, a baixa respiração do solo do CN indica estabilidade da mata nativa (BALOTA et al., 1998).

Os valores de carbono da biomassa microbiana (Cmic) observados no solo sob sistema PD foram superiores (p < 0,05) aos observados no PC e ARD, em todas as profundidades (Tabela 4). Isso indica que o revolvimento do solo, durante as atividades agrícolas no PC, e o desmatamento na ARD provocaram diminuição na quantidade da biomassa pelo dano direto às células microbianas, similarmente ao observado por D'Andréa et al. (2002) e Mercante et al. (2008). Já no PD, a deposição de resíduos vegetais em cobertura favoreceu o aumento no Cmic, principalmente em superfície, sendo reflexo do aumento no COT observado nesta área. Dessa forma, no sistema plantio direto, com a utilização de sistemas de manejo conservacionistas, é possível aumentar e/ou conservar a biomassa microbiana.

Os valores de quociente microbiano (Cmic/COT) foram superiores a 1,0 em todas as áreas estudadas e em todas as profundidades (Tabela 4). Estes resultados são diferentes dos observados por Marchiori Júnior e Melo (2000), que verificaram valores de Cmic:COT inferiores a 1,0. Esses valores de quociente microbiano sugerem que o C orgânico está disponível para a microbiota do solo, uma vez que a relação Cmic:COT é um indicador de disponibilidade da matéria orgânica para os microrganismos, e um alto quociente microbiano indica matéria orgânica muito ativa e sujeita a transformações (SAMPAIO et al., 2008).

O qCO₂ indica a eficiência da biomassa microbiana em utilizar o carbono disponível para biossíntese (SAVIOZZI et al., 2002). Os valores de quociente respiratório (qCO₂) foram maiores (p < 0,05) nas áreas de PC e ARD (Tabela 4). Estes maiores valores são indicativos de estresse sobre os microrganismos, uma vez que a reparação dos danos causados por distúrbios no solo requer desvio de energia do crescimento e reprodução para a manutenção celular. Portanto, durante estresse na biomassa microbiana, haverá direcionamento de mais energia para a manutenção celular, em lugar do crescimento, de forma que uma proporção de carbono da biomassa será perdida como CO₂.

Conclusão

A adoção do sistema PD proporciona aumento nos conteúdos de C microbiano e orgânico, N total e estoques de C do solo, indicando melhoria na qualidade do solo. O solo sob PC apresentou maior respiração basal (liberação de CO₂) e quociente respiratório, o que sugere que as práticas agrícolas deste sistema proporcionam maiores perdas de CO₂ para a atmosfera.

Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão de bolsas de produtividade de pesquisa a Luiz F. C. Leite e Ademir S. F. Araújo.

Received on January 9, 2008.

Accepted on May 2, 2008.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  04 Abr 2012
• Data do Fascículo
  Set 2009

Histórico

• Aceito
  02 Maio 2008
• Recebido
  09 Jan 2008