Produção de fitomassa, acúmulo de nutrientes e fixação biológica de nitrogênio por adubos verdes em cultivo isolado e consorciado

Phytomass yield, nutrients accumulation and biological nitrogen fixation by single and associated green manures

FITOTECNIA

Produção de fitomassa, acúmulo de nutrientes e fixação biológica de nitrogênio por adubos verdes em cultivo isolado e consorciado

Phytomass yield, nutrients accumulation and biological nitrogen fixation by single and associated green manures

Adriano Perin^I; Ricardo Henrique Silva Santos^I; Segundo Urquiaga^II; José Guilherme Marinho Guerra^II; Paulo Roberto Cecon^III

^IUniversidade Federal de Viçosa (UFV), Dep. de Fitotecnia, Avenida P.H. Rolfs, s/n^o, CEP 36571-000 Viçosa, MG. E-mail: [e-mail], [e-mail]

^IIEmbrapa Agrobiologia, Caixa Postal 74505, CEP 23890-000 Seropédica, RJ. E-mail: [e-mail], [e-mail]

^IIIUFV, Dep. de Informática. E-mail: [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos cultivos isolado e consorciado dos adubos verdes de verão crotalária (Crotalaria juncea) e milheto (Pennisetum americanum) na produção de fitomassa, nos teores e acúmulo de nutrientes e na fixação biológica de nitrogênio (FBN). O delineamento experimental adotado foi blocos ao acaso, com quatro repetições, em que os tratamentos constaram dos adubos verdes crotalária, milheto, crotalária + milheto e vegetação espontânea. A crotalária apresentou maior produção de fitomassa, que foi 108% maior que a da vegetação espontânea e 31% superior a do milheto. No consórcio crotalária + milheto, a leguminosa contribuiu com 65% da massa de matéria seca total. A presença da crotalária resultou em maiores teores de N e Ca, enquanto o milheto e as ervas espontâneas apresentaram maiores teores de potássio. O acúmulo de P e Mg foi fortemente influenciado pela produção de fitomassa, atingindo valores elevados com a presença da crotalária, ao passo que o acúmulo de N e Ca resultou tanto dos maiores teores quanto da maior produção de fitomassa nos tratamentos com a leguminosa. A FBN foi 61% na leguminosa quando consorciada e 57% quando isolada, incorporando ao solo via FBN 89 e 173 kg/ha de N, respectivamente, constituindo-se excelente estratégia de incremento de N ao solo.

Termos para indexação:Crotalaria juncea, Pennisetum americanum, planta de cobertura, matéria seca.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the effects of sole and intercropping systems of the summer green manures sunnhemp (Crotalaria juncea) and millet (Pennisetum americanum) in phytomass yield, content and accumulation of nutrients and biological nitrogen fixation (BNF). The experimental design was a randomized complete block with four replicates, and treatments consisted of green manures sunnhemp, millet, sunnhemp + millet and spontaneous vegetation. The sunnhemp stood out in the phytomass yield, being 108% greater than the spontaneous vegetation and 31% superior to millet. In the sunnhemp + millet intercropping, the leguminous contributed with 65% of the total dry matter. The presence of sunnhemp resulted in larger contents of N and Ca, while millet and the spontaneous vegetation showed larger content of potassium. The accumulation of P and Mg was strongly influenced by the phytomass yield, reaching high values in the presence of sunnhemp, while the accumulation of N and Ca was a result of the largest contents as well as the largest phytomass yield in the treatments with the leguminous. The BNF was 61% in the intercropping and 57% in sole cropping, incorporating to soil via BNF 89 and 173 kg/ha of N, respectively, being an excellent strategy for increasing soil nitrogen.

Index terms:Crotalaria juncea, Pennisetum americanum, cover plants, dry matter.

Introdução

O nitrogênio (N) é um dos nutrientes que mais limitam o crescimento das plantas nos trópicos. Portanto, o uso de adubos verdes, capazes de realizar a fixação biológica de nitrogênio (FBN) eficientemente, pode representar contribuições consideráveis na viabilidade econômica e sustentabilidade dos sistemas de produção (Boddey et al., 1997), por reduzir a necessidade da aplicação de N sintético.

Entre as espécies empregadas na adubação verde, as da família das leguminosas se destacam por formarem associações simbióticas com bactérias fixadoras de N₂, resultando aporte de quantidades expressivas deste nutriente ao sistema solo-planta (Perin et al., 2003), contribuindo com a nutrição das culturas subseqüentes (Andreola et al., 2000; Zotarelli, 2000). Outra característica importante das leguminosas é a baixa relação C/N, quando comparada a plantas de outras famílias. Este aspecto, aliado à grande presença de compostos solúveis, favorece sua decomposição e mineralização por microorganismos do solo e a reciclagem de nutrientes (Zotarelli, 2000).

Por outro lado, o emprego de não-leguminosas na adubação verde pode amenizar perdas de N mediante a imobilização temporária deste nutriente em sua biomassa (Andreola et al., 2000). Além disso, resíduos de gramíneas, em virtude de sua baixa taxa de decomposição, determinam melhor proteção do solo (Bortolini et al., 2000). Deste modo, a adubação verde, a partir do consórcio entre leguminosas e gramíneas, pode determinar a combinação de resíduos com características favoráveis, não só à proteção do solo (Bortolini et al., 2000) mas também à nutrição das plantas, pelo aporte de N pelas leguminosas via fixação biológica de nitrogênio.

Heinrichs & Fancelli (1999) destacaram que, no cultivo consorciado entre leguminosas e gramíneas na adubação verde de inverno, a gramínea geralmente propicia maior produção de fitomassa. Quanto às características fenológicas, Amado et al. (2000) verificaram que os adubos verdes de inverno aveia (Avena strigosa) e ervilhaca (Vicia sativa), quando isolados, apresentaram relação C/N superior a 45 e inferior a 15, respectivamente. Porém, o consórcio dessas duas espécies resultou em fitomassa tão elevada quanto a obtida na aveia isolada e acumulação de N semelhante à da ervilhaca isolada, mas com relação C/N em torno de 25 (Amado et al., 2000), valor considerado próximo ao equilíbrio entre os processos de mineralização e imobilização.

No entanto, há carência de informações relativas ao cultivo consorciado de gramíneas e leguminosas em relação à adubação verde de verão. Por isso, o melhor aproveitamento de suas potencialidades e a identificação de práticas de manejo que possam aumentar a produtividade das culturas, ainda é um desafio.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos dos cultivos isolado e consorciado dos adubos verdes de verão crotalária (Crotalaria juncea) e milheto (Pennisetum americanum) na massa de matéria seca, nos teores e acúmulo de nutrientes e na fixação biológica de nitrogênio.

Material e Métodos

O experimento foi realizado na Horta de Pesquisa do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, num Cambissolo, com as seguintes características químicas (0—20 cm): pH em H₂O (1:2,5), 5,3; Al⁺³, 0,4 cmol_c/dm³; Ca⁺², 4,3 cmol_c/dm³; Mg⁺², 1,1 cmol_c/dm³; K⁺, 117 mg/dm³ e P disponível, 92,6 mg/dm³ de solo. Na correção do Al⁺³, foram aplicados 1.000 kg/ha de calcário dolomítico (PRNT 100%), de acordo com Alvarez Venegas & Ribeiro (1999), aos 90 dias que antecederam o plantio dos adubos verdes, após uma aração e duas gradagens.

O delineamento experimental adotado foi blocos ao acaso, com quatro tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos constaram dos adubos verdes crotalária, milheto, crotalária + milheto e vegetação espontânea. O tratamento crotalária + milheto foi estabelecido pelo plantio de 50% da população de cada espécie.

As parcelas tinham 48 m² (4x12 m), com 16 linhas espaçadas de 25 cm, numa densidade de 40 plantas/m linear. Por ocasião da semeadura, bactérias da estirpe BR 2001, do gênero Rhizobium da coleção de culturas da Embrapa Agrobiologia, foram inoculadas nas sementes da crotalária. Não foram realizadas intervenções no controle de ervas espontâneas, por causa do rápido crescimento dos adubos verdes.

No florescimento da crotalária e do milheto, ocorrido aos 68 dias após o plantio (DAP), as plantas de todas as parcelas pertencentes a área útil de 1 m² foram cortadas rente ao solo e pesadas para determinação da massa de matéria fresca. Retirou-se uma amostra de aproximadamente 250 g de massa de matéria fresca de cada parcela, que foi pesada e colocada em estufa de ventilação forçada de ar a 65ºC, até atingir massa constante, para quantificar a massa de matéria seca da parte aérea das plantas. Após secadas em estufa, as amostras foram moídas em moinho tipo Willey, sendo os teores de P, K, Ca e Mg determinados conforme Braga & Defelippo (1974), enquanto o N orgânico foi determinado segundo Jackson (1958), e o N nítrico, conforme Cataldo et al. (1975). O acúmulo de nutrientes foi obtido pelo produto da massa de matéria seca com o teor dos nutrientes. A contribuição da FBN da crotalária foi estimada pela técnica de abundância natural de¹⁵N (delta, d¹⁵N), conforme Boddey et al. (1994), com auxílio de um espectrômetro de massa Finnigan MAT, modelo Delta Plus. A contribuição da FBN foi estimada pela equação:

% FBN = 100(d¹⁵N planta testemunha - d¹⁵N planta fixadora)/(d¹⁵ N planta testemunha - B),

sendo B a proporção de¹⁵N da planta fixadora crescida em condições de total dependência da fixação biológica de nitrogênio. Como referência de plantas não fixadoras de N₂ (testemunha), foram utilizados o milheto, o capim-colonião (Panicum maximum) e o picão-preto (Bidens pilosa). Os dados foram submetidos a análise de variância, adotando-se o teste F, e os métodos comparados pelo teste Tukey, ambos a 5% de probabilidade, com auxílio do SAEG versão 8.0.

Resultados e Discussão

A crotalária apresentou maior produção de fitomassa do que a vegetação espontânea (Tabela 1). A elevada produção de fitomassa da leguminosa em curto período de tempo revela que esta espécie encontra-se adaptada às condições ambientais do experimento, podendo ser considerada como espécie potencial para o cultivo na Zona da Mata Mineira. A produção de fitomassa desses adubos verdes assemelham-se aos obtidos por Calegari & Wildner (1993) e por Ramos et al. (2001).

No consórcio crotalária + milheto, a leguminosa contribuiu com 65% da produção total de fitomassa, evidenciando o seu elevado potencial de produção, mesmo quando cultivada em consórcio com uma gramínea. Este comportamento difere do observado por Heinrichs & Fancelli (1999), que constataram maior produção de fitomassa da gramínea no consórcio com uma leguminosa. A menor produção de fitomassa do milheto, no consórcio, pode ser atribuída à competição por recursos naturais, mormente luz, pois a crotalária apresenta rápido estabelecimento e elevada taxa inicial de crescimento, comparativamente ao milheto. O consórcio não apresentou vantagem em relação ao plantio isolado das espécies, de acordo com o índice Uso Eficiente da Terra (UET) (Willey, 1985), o qual atingiu valor de 0,95 no consórcio.

A menor produção de fitomassa obtida pelo milheto, comparativamente a 14,2 Mg/ha, obtidos por Oliveira et al. (2002), deve-se, em parte, ao seu menor período de crescimento (68 DAP), ao passo que esta espécie foi amostrada aos 100 dias (Oliveira et al., 2002). Além disso, as condições edafoclimáticas predominantes em cada local podem também influenciar na capacidade de produção da fitomassa. Entretanto, a produção obtida foi superior a 6,0 Mg/ha, a qual segundo Darolt (1998) é a quantidade mínima de fitomassa adicionada em um sistema de rotação de culturas. Quanto à vegetação espontânea, o picão-preto, a serralha (Sonchus oleraceus L.) e a tiririca (Cyperus rotundus L.) foram as espécies predominantes. A menor produção de fitomassa proporcionada por essas espécies, quando comparada à adubação verde com leguminosas, corrobora dados de Favero et al. (2000).

A fitomassa do milheto apresentou os menores teores de N e Ca (Tabela 1). A crotalária apresentou teor de N mais elevado que o milheto, não diferindo, entretanto, daquele encontrado na vegetação espontânea e no consórcio crotalária + milheto, e assemelhando-se ao obtido por Ramos et al. (2001). A fitomassa do consórcio crotalária + milheto apresentou o dobro de N, quando comparada à do milheto isolado. Tal efeito deve-se ao grande potencial da crotalária para fixar biologicamente o N atmosférico (Urquiaga & Zapata, 2000; Ramos et al., 2001), principalmente quando consorciada com uma gramínea, que é grande competidora pelo N do solo. Os teores de P e Mg, embora foram significativamente iguais entre os diferentes adubos verdes, apresentaram valores superiores aos comumente encontrados na literatura, que são 0,009 e 0,159 g/kg de P e K, respectivamente, para a crotalária, e 0,007 e 0,342 g/kg de P e K, respectivamente, para o milheto (Calegari et al., 1993). Os resultados observados provavelmente estão relacionados, também, aos teores elevados destes nutrientes no solo da área experimental. O maior teor de K na vegetação espontânea em relação à crotalária (isolada ou consorciada) está de acordo com os resultados de Favero et al. (2000), sugerindo que as espécies espontâneas foram mais eficientes na absorção deste nutriente.

Em relação ao acúmulo de nutrientes, a crotalária apresentou o maior acúmulo de N e Ca quando isolada, e elevou os estoques desses nutrientes no plantio consorciado, comparativamente à gramínea isolada (Tabela 2). Este efeito é decorrente tanto da maior fitomassa quanto dos teores mais elevados de N e Ca da crotalária (Tabela 1).

A presença da leguminosa (isolada ou consorciada) aumentou a quantidade de N incorporado no sistema. O maior acúmulo de N pela crotalária (305 kg/ha de N), quando comparado aos dados de Ramos et al. (2001) (195 kg/ha de N), deve-se à sua maior produção de fitomassa, visto que o teor de N obtido foi similar ao encontrado pelos autores citados. Dessa forma, a capacidade de acúmulo de grande quantidade de N em curto intervalo de tempo, cerca de 4,5 kg/ha/dia de N, faz da crotalária uma espécie de grande potencial na utilização como adubo verde.

Embora as espécies espontâneas tenham produzido menos fitomassa (Tabela 1), acumularam quantidade de K similar aos demais tratamentos (Tabela 2), por causa do elevado teor desse nutriente (Tabela 1). Assim, as ervas espontâneas podem promover os mesmos efeitos de ciclagem de K que as espécies empregadas na adubação verde.

Espécies capazes de realizar FBN apresentam valores de d¹⁵N menores do que aquelas não fixadoras crescendo no mesmo solo (Resende, 2000), sendo tanto maior a proporção de FBN quanto maior a diferença em d¹⁵N entre as espécies (Tabela 3). Dessa forma, a elevação em 7% do N fixado biologicamente pela crotalária consorciada ao milheto, comparativamente à crotalária isolada, decorre da redução em 0,415 d¹⁵N (Tabela 3). Tal comportamento pode ser conseqüência da maior capacidade da gramínea em competir pelo N mineral do solo, proveniente da mineralização da matéria orgânica. A proporção do N acumulado derivado da FBN varia de acordo com a disponibilidade de N mineral no solo, com a eficiência fixadora de N pelas estirpes de bactérias introduzidas via inoculação das sementes e/ou com a população de bactérias presentes originalmente no solo (Aita, 1997). Do total de N acumulado pela crotalária (305 kg/ha), 57% foram derivados da FBN, sendo o restante proveniente do solo. Este percentual corrobora os valores encontrados na literatura (Resende, 2000; Urquiaga & Zapata, 2000; Ramos et al., 2001).

Ao se considerar a capacidade de acúmulo de N pela crotalária (Tabela 2), constatou-se que esta leguminosa foi capaz de incorporar ao solo, via FBN, cerca de 173 e 89 kg/ha de N quando isolada e consorciada, respectivamente (Tabela 3), constituindo-se em excelente estratégia de fornecimento de N ao solo. Zotarelli (2000) também relatou que apenas a introdução de uma leguminosa para adubação verde na rotação de culturas poderia contribuir de forma significativa no aumento de N no solo, podendo até mesmo permitir redução da fertilização com nitrogênio (Da Ros & Aita, 1996; Amado et al., 2000). Segundo Zotarelli (2000), a contribuição do N derivado da FBN pelo tremoço (Lupinus albus L.) poderia compensar a exportação desse nutriente pela colheita do milho. Conforme esse autor, o N adicionado por esta leguminosa via FBN, é uma das explicações para a produtividade do milho ter passado de 4,5 Mg/ha para 10,0 Mg/ha de uma safra para outra. Dessa maneira, a melhoria no balanço de N por meio da introdução de leguminosas na adubação verde é particularmente importante em solos tropicais, visto serem estes originalmente pobres neste nutriente, constituindo-se em fator limitante à produção de cereais mais exigentes em N, como o milho. Portanto, a utilização desta prática poderia resultar numa economia significativa de fertilizantes nitrogenados, assegurando maior sustentabilidade aos agroecossitemas.

Conclusões

1. A produção de fitomassa de crotalária é 108% maior que a de vegetação espontânea e 31% superior a do milheto.

2. A crotalária consorciada ao milheto contribui com 65% da fitomassa produzida e eleva a produtividade em 13% comparativamente ao cultivo isolado do milheto.

3. A crotalária apresenta maiores teores e acúmulo de N e Ca, enquanto o milheto e as ervas espontâneas apresentam maiores teores de potássio.

4. A fixação biológica de N₂ é de 61% na crotalária consorciada e 57% quando cultivada isoladamente, incorporando ao solo 89 e 173 kg/ha de N, respectivamente.

Recebido em 17 de junho de 2003 e aprovado em 2 de dezembro de 2003

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Maio 2004
• Data do Fascículo
  Jan 2004

Histórico

• Recebido
  17 Jun 2003
• Aceito
  02 Dez 2003