Phosphorus forms on soil under no-till as a function of the depth and of cultivation time

pab Pesquisa Agropecuária Brasileira Pesq. agropec. bras. 0100-204X 1678-3921 Embrapa Secretaria de Pesquisa e Desenvolvimento; Pesquisa Agropecuária Brasileira Brasília, DF, Brazil The objective of this work was to study by the method of sequential extraction the alterations in P forms on soils as a function of time of cultivation and of two sampling depths under no-till (NT), in comparison with never-cultivated adjacent (referential) areas. The soil samples were collected at 0-5 and 5-10 cm depths in a Quartzarenic Neosol (Entisol), with one year of NT; two dystrophic Red Latosols (Oxisols) with three and five years of NT; and two dystroferric Red Latosols (Oxisols), with seven and 11 years of NT, and of the respective never-cultivated areas. The method of P fractionation was efficient to evaluate the effects of management in the dynamics of the P alterations in the soil. The P forms in the soils, showed decrease with depth, and with time of cultivation under NT, for the same soil class; the participation of non-labile P forms in relation to total P tended to decrease, being accompanied by a relative increase in more labile forms. Formas de fósforo em solo sob plantio direto em razão da profundidade e tempo de cultivo(1) Alessandra Mayumi Tokura(2), Antonio Eduardo Furtini Neto(2), Nilton Curi(2), Valdemar Faquin(2), Carlos Hissao Kurihara(3) e Alves Alexandre Alovisi(4) Resumo ¾ O objetivo deste trabalho foi estudar, pelo método de extração seqüencial, as alterações das formas de P em amostras de solo sob plantio direto (PD) por diferentes tempos de cultivo, em duas profundidades, em relação às amostras de solos de áreas adjacentes nunca cultivadas (referenciais). As amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-5 e 5-10 cm de um Neossolo Quartzarênico, com um ano de PD; de dois Latossolos Vermelho distróficos com três e cinco anos de PD; e de dois Latossolos Vermelho distroférricos, com sete e 11 anos de PD, e das respectivas áreas adjacentes nunca cultivadas. O método de fracionamento de P foi eficiente para avaliar os efeitos do manejo na dinâmica das alterações das formas de P no solo. As formas de P dos solos apresentaram tendência de redução com a profundidade. Com o tempo de cultivo sob PD, em uma mesma classe de solo, a participação das formas de P não-lábeis em relação ao P total tendeu a diminuir, sendo acompanhada por um aumento relativo das formas mais lábeis. Termos para indexação: adubo fosfatado, método de análise, manejo do solo, extração seqüencial, classe do solo. Phosphorus forms on soil under no-till as a function of the depth and of cultivation time Abstract ¾ The objective of this work was to study by the method of sequential extraction the alterations in P forms on soils as a function of time of cultivation and of two sampling depths under no-till (NT), in comparison with never-cultivated adjacent (referential) areas. The soil samples were collected at 0-5 and 5-10 cm depths in a Quartzarenic Neosol (Entisol), with one year of NT; two dystrophic Red Latosols (Oxisols) with three and five years of NT; and two dystroferric Red Latosols (Oxisols), with seven and 11 years of NT, and of the respective never-cultivated areas. The method of P fractionation was efficient to evaluate the effects of management in the dynamics of the P alterations in the soil. The P forms in the soils, showed decrease with depth, and with time of cultivation under NT, for the same soil class; the participation of non-labile P forms in relation to total P tended to decrease, being accompanied by a relative increase in more labile forms. Index terms: phosphate fertilizer, analysis method, soil management, sequential extraction, soil class. Introdução Difundido em nosso meio mais como medida de controle à erosão do que como um sistema de cultivo propriamente dito, o plantio direto (PD) foi introduzido sem que houvesse informações básicas sobre a dinâmica de nutrientes no sistema. Informações sobre o manejo da fertilidade do solo são ainda escassas no Brasil, e carecem de subsídios para a avaliação das modificações que ocorrem no ecossistema solo-planta. A adoção do sistema tem promovido mudanças nos atributos físicos, químicos e biológicos dos solos (Muzilli, 1983). No Brasil, os estudos pioneiros de Ramos (1976) mostraram a eficiência do PD no controle das perdas de solo por erosão. Posteriormente, Muzilli (1985), avaliando a fertilidade do solo neste sistema, constatou diferenças significativas quanto ao acúmulo de nutrientes no PD em relação ao preparo convencional. Entre os nutrientes avaliados, o P apresentou altos teores, sendo quatro a sete vezes superiores aos encontrados no preparo convencional na camada de 0-5 cm; isto sugere a possibilidade de reduzir a adubação fosfatada no plantio direto. Nesta situação, sentiu-se a necessidade de conhecer os efeitos deste sistema de cultivo ao longo do tempo, na disponibilidade do fósforo. O conhecimento da natureza e da distribuição das formas de P no solo pode fornecer informações importantes para o processo de avaliação da disponibilidade do P (Machado et al., 1993). Uma abordagem moderna para a compreensão da dinâmica do P é dividi-lo em frações, pelo uso de soluções extratoras de diferentes composições e capacidades de extração, dada a complexidade do comportamento deste nutriente no solo (Silva & Raij, 1999). O uso do solo, as remoções de P pelas plantas e as aplicações de fertilizantes fosfatados alteram a dinâmica das transformações de P no solo (Tiessen et al., 1983). O fracionamento do P do solo tem sido utilizado para estudar estas transformações (Chang & Jackson, 1957; Hedley et al., 1982). O método proposto por Hedley et al. (1982) tem como vantagem o fato de relacionar as formas de P no solo à sua disponibilidade para as plantas, além de quantificar o P orgânico lábil no solo. O objetivo deste trabalho foi estudar as alterações das formas de P em solos sob plantio direto (PD), por diferentes tempos de cultivo em duas profundidades, com relação a áreas adjacentes nunca cultivadas (referenciais). Material e Métodos Foram selecionados solos representativos em áreas cultivadas sob plantio direto com soja e milho e em áreas adjacentes nunca cultivadas, como referência. Foram estudadas duas profundidades (0-5 e 5-10 cm) e três classes de solo [Neossolo Quartzarênico (RQ); Latossolo Vermelho distrófico (LVd); e Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf)], conforme Embrapa (1999), localizados nos municípios de Itiquira (MT), Alto Garças (MT) e Maracaju (MS), respectivamente. Nas áreas não-cultivadas, a vegetação nativa era cerrado tropical no RQ e LVd, e floresta tropical, no LVdf. Em cada área de estudo delimitou-se uma subárea de amostragem de 100x100 m. Nas subáreas cultivadas, escolheram-se três linhas de plantio com aproximadamente 65 dias de emergência da soja (estágio-de-canivetinho), com espaços entre si de 50 m, amostrando-se em cada uma delas três pontos, nas profundidades de 0-5 e 5-10 cm, perfazendo nove pontos amostrais, sob sistema de produção que envolveu aplicações de calcário, ocasionalmente, e adubações anuais. Os fertilizantes fosfatados utilizados foram o fosfato diamoniacal e o superfosfato triplo no plantio. Nas áreas nunca cultivadas (NC), foram delimitados três transectos de amostragem, procedendo-se, depois, da mesma forma que nas subáreas cultivadas (C), e manteve-se uma distância máxima de 200 m entre as áreas C e NC. Todas as amostras foram secadas ao ar, destorroadas, passadas em peneira de 2 mm de malha, e armazenadas em caixas de papelão. A caracterização química e física dos materiais de solo encontra-se na Tabela 1. As análises químicas (pH em água, K, Ca, Mg, Al, H+Al, P e matéria orgânica) e físicas (granulometria) foram realizadas conforme Raij et al. (1987) e Embrapa (1997), respectivamente. Cu, Zn, Mn e Fe foram extraídos pelo DTPA (Lindsay & Norwell, 1978) e determinados por espectrofotometria de absorção atômica, ao passo que B foi determinado pelo método da água quente (Jackson, 1970). Na determinação das formas de P, utilizou-se o método de Hedley et al. (1982), com exceção do P-microbial que não foi determinado. Subamostras dos materiais de solo foram passadas em peneira de 100 meshes. As formas de P determinadas no solo foram: (1) formas lábeis de P, isto é, P disponível (P-resina) e o P adsorvido à superfície dos colóides [(Pi + Po) ¾ NaHCO3 0,5 mol L-1]; (2) formas pouco lábeis de P, que compreendem o P inorgânico ligado a Fe e a Al, e o P orgânico ligado a compostos húmicos [(Pi + Po) ¾ NaOH 0,1 mol L-1]; e (3) formas não-lábeis de P, que incluem o P ligado a Ca (P-ác), extraído com HCl 1 mol L-1, e as formas mais estáveis de Po e Pi (P-residual), determinadas por digestão com H2SO4 concentrado e H2O2. Após a extração do P-resina, o solo foi centrifugado a 2.000 rpm por 30 minutos, e uma parte da amostra foi utilizada para extração do Pi-bicarbonato e Pi+Po-bicarbonato por autoclave, enquanto o restante da amostra foi utilizado para a determinação das demais formas (Pi-hidróxido, Pi + Po-hidróxido, P-ácido e P-residual). O P orgânico (Po) foi calculado por diferença entre o P-autoclavado e o P-acidificado, já que a amostra autoclavada inclui o P orgânico mais o inorgânico, enquanto no extrato acidificado o P orgânico é separado mediante a precipitação da matéria orgânica. Na extração do P-resina, foram confeccionados saquinhos de polietileno de 400 µm de malha, nos quais colocou-se 0,6 g de resina de troca aniônica DOWAX2-X18 saturada com bicarbonato. O P foi determinado por colorimetria em todos os extratos, segundo Murphy & Riley (1962). As frações de P foram submetidas à análise de variância, utilizando-se o programa SISVAR, e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Embora não tenha havido um desenho experimental clássico, com repetições e casualização de tratamentos (tempo de cultivo e classes de solo), as diferenças entre locais cultivados e nunca cultivados foram atribuídas ao tempo, ao sistema de cultivo, e às classes de solo. Esta é uma situação freqüentemente encontrada na literatura agronômica em comparações de locais cultivados com não-cultivados (Tiessen et al., 1983). Resultados e Discussão A distribuição das formas de P depende de várias propriedades do solo, entre as quais se destaca o pH. Lindsay & Moreno (1960) utilizaram diagramas de solubilidade de compostos fosfatados, em razão do pH para estudos da química de P no solo. De acordo com os diagramas, a solubilidade de P é controlada por fosfato de cálcio em pH acima de sete, e por fosfato de ferro e alumínio, em pH inferior a sete. Como esperado, o Pi-hid foi a maior fração de P-inorgânico (Tabela 2), representando a extração das formas secundárias de P associado com Fe e alumínio. Essa tendência de os solos apresentarem maiores concentrações de Pi-hid é desvantajosa, do ponto de vista da eficiência de uso de fertilizantes, uma vez que esta fração mostra-se relativamente menos disponível do que P-res ou Pi-bic quando se compara o decréscimo, em cada fração, causado pela absorção pelas plantas (Araújo et al., 1993). As concentrações das formas de P nas áreas estudadas (C e NC) variaram em profundidade, apresentando diferenças significativas, principalmente nas áreas cultivadas, nas quais o cultivo e a aplicação de fertilizantes e calcário afetaram sua distribuição, com aumento em quase todas as formas. Em relação às formas de P numa mesma profundidade, não se verificaram diferenças significativas em algumas formas, principalmente nas mais lábeis (P extraído pela resina, P-res; P extraído pelo bicarbonato, Pi-bic e Po-bic) (Tabela 2). As maiores concentrações de P foram observadas nas formas P-rdu (Tabela 3), seguidas de Pi-hid e Po-hid, e as menores, para P-res, Pi-bic, Po-bic e P-ác (Tabela 2). De modo geral, os valores de P inorgânico (Pi) que representam o somatório das formas P-res, Pi-bic, Pi-hid e P-ác foram inferiores nas áreas não-cultivadas em relação às cultivadas, nas duas profundidades e nas três classes de solos estudadas. Os valores de Pi seguiram a seqüência LVdf>LVd>RQ (Tabela 3). A participação do Po, obtida do somatório das formas Po-bic e Po-hid, aumentou com o tempo de cultivo em relação às classes de solo LVd e LVdf (Tabela 3), sugerindo que a menor dessorção de P da fase mineral, com aumento do intemperismo, é compensada pelo aumento da participação da fase orgânica no suprimento de P para as plantas. Houve, em relação à todas as classes de solo, uma tendência de as formas Po e Pi decrescerem com a profundidade, fato este que pode ter sido causado pelas aplicações anuais de fertilizantes fosfatados na superfície do solo, pelo retorno do P absorvido pelas plantas para a superfície através da deposição dos resíduos vegetais sobre o solo e, ou, pela baixa mobilidade do P no solo. Nas áreas cultivadas, houve predomínio do Pi em relação ao Po nas classes de solo LVd e LVdf (Tabela 3), em razão da aplicação da adubação fosfatada e seu acúmulo naquela forma nesses solos mais argilosos (Tabela 1). Formas inorgânicas de fósforo O P inorgânico do solo inclui duas formas lábeis de P, P-res e Pi-bic, uma forma pouco lábil, Pi-hid, e uma forma não-lábil, P-ác. As formas P-resina (Raij, 1991) e Pi-bic (Tiessen et al., 1992; Rheinheimer et al., 2000) são consideradas disponíveis às plantas e representaram muito pouco do P total (Tabela 4). De modo geral, tanto o P-res quanto Pi-bic apresentaram maiores valores, principalmente na profundidade de 0-5 cm, em todas as classes de solo. O Pi-bic foi mais elevado nos solos cultivados, em relação aos não-cultivados, o que indica a contribuição da adubação fosfatada durante o período de cultivo. Entre todas as formas de Pi, o Pi-hid apresen- tou os maiores porcentuais em relação ao P total (Tabela 4). O NaOH remove formas de P inorgânico consideradas como de baixa disponibilidade para as plantas (Roberts & Stewart, 1987), formas associadas a fosfatos amorfos e cristalinos de Fe e de Al (Williams et al., 1980). Entretanto, Tiessen et al. (1992) e Rheinheimer et al. (2000) observaram que, em solos tropicais, o Pi-hid é uma fração mais dinâmica do que geralmente tem sido relatado na literatura. O Pi-hid foi maior nos solos cultivados, o que reflete também o efeito da adubação fosfatada (Tabela 4). Ball-Coelho et al. (1993) e Rheinheimer & Anghinoni (2001) também constataram que áreas cultivadas que receberam fertilizações fosfatadas periódicas apresentaram maior acúmulo de P na fração Pi-hid. A fração extraível por HCl (P-ác) apresentou valores maiores nas áreas cultivadas em relação às áreas nunca cultivadas. Essa fração consiste de formas de P ligadas ao Ca (Walker & Syers, 1976) e os resultados do presente trabalho podem estar relacionados com a maior quantidade de Ca introduzida pelas adições de calcário na superfície ao longo do período de cultivo. Formas orgânicas de fósforo As formas orgânicas de P incluem Po-bic e Po-hid. Os teores de Po-lábil (Po-bic) foram relativamente menores para todas as classes de solo em relação à forma Po-hid, com exceção do LVd (três anos de PD) (Tabela 5), o que está de acordo com observações de Tiessen et al. (1992) e Ball-Coelho et al. (1993). O Po-bic, a fração mais lábil entre as formas orgânicas, apresentou menor porcentual de participação em relação ao P total (Tabela 5). O Po-hid está associado a formas menos disponíveis de P e que envolvem transformações a longo prazo, conforme constataram Bowman & Cole (1978) em solos de regiões temperadas. Entretanto, os poucos trabalhos disponíveis em relação aos solos tropicais mostram que essa fração parece ser mais dinâmica do que o Po-bic (Tiessen et al., 1992; Motta, 1999). O Po-hid apresentou maiores valores nas áreas C em relação às NC nos solos RQ e LVd. Por outro lado, nos solos LVdf os maiores valores de Po-hid foram observados nas áreas NC, o que pode ser explicado pelos maiores teores de matéria orgânica, principalmente nas áreas não-cultivadas (Tabela 1). Em relação ao tempo de cultivo, os solos LVd e LVdf apresentaram os maiores valores de Po na profundidade de 0-5 cm, possivelmente em decorrência do retorno dos resíduos vegetais ao solo, favorecido pelo sistema PD, o que também está de acordo com Cosgrove (1977). Fração residual de fósforo Essa forma representa o P ocluso, retido por minerais estruturalmente livres de P, como hematita, goethita e gibbsita (Smeck, 1985) e formas estáveis de P orgânico (Stewart et al., 1980). Essa forma foi inicialmente considerada relativamente estável. Entretanto, McLauglin & Alston (1986) encontraram mudanças substanciais nessa forma com o tempo. O P-rdu é uma forma bastante significativa do P total nesses solos (Tabela 3). Em todas as classes de solo, o P-rdu foi superior à soma do P inorgânico (S Pi) e orgânico (S Po) extraídos pelo fracionamento seqüencial. No presente trabalho, podem estar incluídas no P-rdu formas mais resistentes de P primário que o HCl 1 mol L-1 não conseguiu extrair. Trabalhos anteriores consideram P-apatita, envolvido por quartzo, incluído no P-rdu, o que o torna resistente à digestão prolongada com ácidos diluídos e ao ataque com ácidos fortes (Syers et al., 1968), além da possibilidade de aumento da fixação de P com o tempo. Portanto, o P-rdu pode conter tanto P secundário quanto P primário ocluso. Isso ajuda a explicar as altas proporções de P-rdu em todas as classes de solo, principalmente nos solos mais oxídicos (LVdf). Fósforo total De modo geral, houve uma tendência do teor de P total (Pt) decrescer com a profundidade em todas as classes de solo nas áreas cultivadas (Tabela 2). Por outro lado, nos solos não-cultivados os maiores valores de Pt foram encontrados na profundidade de 5-10 cm, o que provavelmente ocorreu por causa da diminuição do teor de matéria orgânica e ao conseqüente aumento da fixação de P nesta profundidade (Silva et al., 1997). O fato de as concentrações de Pt serem maiores nas áreas C do que nas NC, nas duas profundidades, indica que a fertilização fosfatada e a aplicação de calcário, a qual afeta as formas Pi e Po adsorvidas (induzindo a liberação de P), são as causas dos acréscimos no teor de P total do solo, o que reflete aumentos no ciclo dos nutrientes. Os valores mais baixos de P total no solo RQ indicam a baixa concentração de P no material de origem arenosa, enquanto os teores mais altos foram encontrados nos LVdf, refletindo a natureza da rocha de origem, o basalto (Resende et al., 1999). Os valores de Pt foram maiores com o decorrer do tempo no sistema PD. Nessas condições, provavelmente ocorreu aumento do retorno dos nutrientes ao solo, favorecendo a atividade dos microrganismos e, conseqüentemente, a mineralização do Po. Resultados semelhantes foram constatados por Cosgrove (1977). De modo geral, os solos de textura média e arenosa apresentaram maiores porcentuais de P nas formas pouco lábil (P-hid) e lábil (P-res e P-bic), comparativamente aos solos argilosos que apresentaram maiores porcentuais nas formas pouco lábil (P-hid) e não-lábil (P-ác). Esses resultados são importantes quanto ao manejo da adubação fosfatada nestes solos. Do ponto de vista prático, os resultados demonstraram que o sistema PD proporciona melhores condições de disponibilidade do P, principalmente na forma Pi, em solos de textura argilosa. O PD tem sido caracterizado como um sistema conservacionista do ambiente, devido à maior cobertura da superfície do solo, ao acúmulo de resíduos vegetais (folhas, ramos e outros), à maior eficiência no uso de fertilizantes, à diminuição nas perdas por erosão e lixiviação, melhorando, conseqüentemente, as condições de fertilidade dos solos (Pöttker, 1998). Conclusões 1. O método de extração seqüencial de P é eficiente na avaliação dos efeitos do sistema de manejo e do tempo de cultivo na dinâmica das transformações de P no solo. 2. O fracionamento propicia constatar que com o tempo de cultivo sob plantio direto, numa mesma classe de solo, as formas de P não-lábeis em relação ao P total tendem a diminuir, sendo acompanhadas por um aumento relativo das formas mais lábeis. 3. O teor de P total aumenta nas duas profundidades nos solos cultivados e nos solos nunca cultivados; os maiores valores são registrados na profundidade de 5-10 cm. 4. Os maiores acréscimos de P ocorrem em frações não monitoradas regularmente para fins de diagnóstico de fertilidade do solo. 5. O sistema plantio direto proporciona maior disponibilidade de fósforo. (1 ) Aceito para publicação em 26 de abril de 2002. (2 ) Universidade Federal de Lavras, Dep. de Ciência do Solo, Caixa Postal 37, CEP 37200-000 Lavras, MG. Bolsista do CNPq. E-mail: [e-mail], [e-mail], [e-mail], [e-mail] (3 ) Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária do Oeste, Caixa Postal 661, CEP 79804-970 Dourados, MS. E-mail: [e-mail] (4 ) SNP Consultoria, Av. D. Pedro II, 100, CEP 78740-200 Rondonópolis, MT. E-mail: [e-mail] ARAÚJO, M. S. B.; SALCEDO, I. H.; SAMPAIO, E. V. S. B. Efeito de fertilização fosfatada anual em solos cultivados com cana-de-açúcar I: formas disponíveis e efeito residual do P. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 17, p. 397-403, 1993. Efeito de fertilização fosfatada anual em solos cultivados com cana-de-açúcar I: formas disponíveis e efeito residual do P Revista Brasileira de Ciência do Solo 1993 397 403 17 ARAÚJO M. S. B. SALCEDO I. H. SAMPAIO E. V. S. B. BALL-COELHO, B.; SALCEDO, I. H.; TIESSEN, H.; STEWART, J. W. B. Short and long term phosphorus dynamic in a fertilized under sugarcane. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 57, n. 4, p. 1027-1034, July/Aug. 1993. 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