ISSN 1678-0701
Número 69, Ano XVIII.
Setembro-Novembro/2019.
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No. 69 - 27/09/2019
QUALIDADE DO SOLO SOB DIFERENTES CULTIVOS NA AMAZÔNIA MERIDIONAL  
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QUALIDADE DO SOLO SOB DIFERENTES CULTIVOS NA AMAZÔNIA MERIDIONAL

Soil quality under different crops in Southern Amazonia





Magno Ramos da Silva1

1Graduado em Ciências biológicas, especialista em Educação Ambiental e Mestre em Ciências Ambientais pela Universidade do Universidade do Estado de Mato Grosso – UNEMAT

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-1898-5624

E-mail: magnoeco@hotmail.com





Maria Aparecida Pereira Pierangeli2

2Eng. Agro. Dra Ciência do Solo Departamento de Zootecnia/ Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - UNEMAT

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6453-080X

E-mail: mapp@unemat.br





Ademilso Sampaio Oliveira3

3Mestre em Solos e Nutrição de Plantas, pela Universidade Federa de Viçosa e Doutorando em Ciências Ambientais pela Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0816-9559

E-mail: ademilsosampaio@gmail.com





Antonio Carlos Silveiro da Silva4

4Engenheiro Florestal. Doutorando em Ecologia e Conservação pela Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8180-825X

E-mail: acsilveiro@gmail.com





Sinézio Bispo dos Santos5

5Graduação em Geografia (UFMS), e especialista em Didática do Ensino Superior. Seduc/RO (Professor Educação básica)

ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5939-3860

E-mail: sbisposantos@hotmail.com

Resumo

Qualidade do solo sob diferentes cultivos na Amazônia Meridional.



Para garantir que o solo exerça suas funções ecossistêmicas é indicado que o monitoramento de sua qualidade seja realizado por indicadores que avaliem atributos biológicos, físicos e químicos e suas inter-relações. O objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade do solo, segundo atributos de natureza biológica, física e química, em áreas sob vegetação nativa e diferentes usos agrícolas no município de Vilhena-RO, Amazônia Meridional, e despertar a consciência ambiental no processo do uso do solo para comunidade. Para isso, foram selecionadas cinco áreas: Floresta Nativa (FN), Reflorestamento (RF), Cultivo de Eucalipto (CE), Pastagem Braquiária (PB) e Cultivo de Soja/Milho (CSM). Em cada área foram coletadas cinco amostras deformadas de solo na camada 0,00-0,10 m. Em laboratório foram determinados a granulometria e os atributos microbiológicos: carbono da biomassa microbiana (BMS-C), respiração basal (RBS), quociente metabólico (qCO2), quociente microbiano (qMic) e químicos de fertilidade do solo, e em campo foram avaliados a qualidade estrutural do solo através do Diagnóstico Rápido da Estrutura do Solo (DRES). Os dados foram submetidos a análises estatísticas multivariadas. Os solos de todas as áreas foram classificados como de textura muito argilosa. A qualidade estrutural do solo nas áreas RF, FN e CE foram classificadas como muito boa, PB boa e CSM regular. A área CSM apresentou maiores valores de K+, Al3+ e saturação por bases (V). A respiração basal do solo e a biomassa microbiana do carbono foram maiores na área FN. Na análise de componentes principais o agrupamento das variáveis químicas e microbiológicas possibilitou a formação de três grupos: 1º, FN e PB; 2º, RF e CE; e 3º, CSM. Embora alguns atributos químicos tenham sido melhores na área CSM a intervenção antrópica reduziu a atividade biológica nesse ambiente.

Palavras-chave: Fertilidade do solo; Respiração basal do solo, Carbono da Biomassa microbiana, uso do solo.

Abstract

Soil quality under different crops in Southern Amazonia.

To ensure that the soil performs its ecosystem functions it is indicated that the monitoring of its quality is carried out by indicators that evaluate biological, physical and chemical attributes and their interrelationships. The objective of this work was to evaluate soil quality, according to attributes of biological, physical and chemical nature, in areas under native vegetation and different agricultural uses in the municipality of Vilhena-RO, Southern Amazonia, and awaken environmental awareness in the process of land use for the community. For this, five areas were selected: Native Forest (FN), Reforestation (RF), Eucalyptus Cultivation (EC), Brachiaria Grassland (PB) and Soybean/Maize (CSM) cultivation. In each area five deformed soil samples were collected in the 0.00-0.10 m layer. In the laboratory, microbial biomass (BMS-C), basal respiration (RBS), metabolic quotient (qCO2), microbial quotient (qMic) and soil fertility chemistry were evaluated. the structural quality of the soil through the Rapid Soil Structure Diagnosis (DRES). Data were submitted to multivariate statistical analysis. The soils of all areas were classified as having a very clayey texture. The structural quality of the soil in the areas RF, FN and CE were classified as very good, good PB and regular CSM. The CSM area showed higher values of K+, Al3+ and base saturation (V). Soil basal respiration and microbial biomass of carbon were higher in the FN area. In the analysis of main components, the grouping of chemical and microbiological variables allowed the formation of three groups: 1º, FN and PB; 2º, RF and CE; and 3º, CSM. Although some chemical attributes were better in the CSM area, antropic intervention reduced the biological activity in this environment.

Keywords: Soil fertility; Soil basal respiration, microbial biomass carbon, use of the soil.



1. Introdução

O solo é o elo essencial para a sustentabilidade ambiental e qualidade da vida humana, pois é fundamental para a produção de alimentos, fibra e energia, bem como para manutenção da qualidade do ar e da água. No entanto, segundo Hatfield et al. (2017) frequentemente o solo tem sido negligenciado pela população e políticas públicas quando se discute a necessidade de garantir a segurança alimentar, hídrica e energética, bem como vários serviços ecológicos indispensáveis para manutenção da vida na Terra. Hatfield e Walthall (2015) afirmam que a degradação e perda do solo poderá comprometer a capacidade de produção de alimentos em quantidade e qualidade suficiente para atender a demanda do mundo. Nesse sentido, o monitoramento da qualidade do solo é fundamental para garantir a sustentabilidade dos processos relacionados aos mesmos.

Nesse contexto, a qualidade do solo pode ser definida como sua capacidade em exercer as funções a ele relacionadas, dentro dos limites das condições ambientais onde ele está inserido, mantendo a qualidade do ar e da água e promovendo a saúde das plantas e animais (DORAN & PARKIN, 1994). Mais recentemente, o termo saúde do solo tem sido usado também em diversos estudos relacionados a avaliação da qualidade do solo (CARDOSO et al., 2012; VOLCHKO et al., 2012; BÜNEMANN et al. 2018).

Para avaliação da qualidade do solo, vários atributos químicos, físicos e biológicos têm sido propostos e relatados na literatura (DORAN & PARKIN, 1994; ARAÚJO et al. 2012; CARDOSO et al. 2012; ZANINETI et al., 2016; BÜNEMANN et al. 2018), sendo consenso que isoladamente nenhum, reflete adequadamente a saúde do solo. Para Cardoso et al (2012) um bom indicador da qualidade do solo deve fornecer uma resposta rápida às interferências naturais ou antrópicas, tais como atributos biológicos como C e N da biomassa microbiana, respiração basal do solo etc. Também a avaliação da fertilidade do solo, por meio da quantificação dos teores de nutrientes, matéria orgânica do solo e da capacidade de troca de cátions são muito utilizados para determinar a qualidade do solo e recomendar práticas corretivas para maior produtividade das plantas (SOUZA & LOBATO, 2004; ARAÚJO et al., 2012).

No entanto é necessário ponderação nas avaliações e conclusões, pois vários estudos mostram que no ambiente natural um solo de baixa fertilidade pode manter alta produtividade biológica (SCHLINDWEN et al., 2012), que se reduz drasticamente quando o equilíbrio é rompido, como por exemplo, após o desmatamento e introdução de pastagens.

Segundo Quesada et al. (2009) de 30% a 50% das florestas da Amazônia ocorrem em solos inférteis. De forma geral esses solos apresentam acidez elevada (pH baixo), são pobres em nutrientes (macronutrientes) e possuem alta concentração de alumínio (QUESADA et al., 2012).

Até a década de 1970 boa parte dos solos no Estado de Rondônia, estava coberta pela Floresta Amazônica. Apesar da baixa fertilidade natural, apresentava produtividade relativamente alta, devido principalmente à reciclagem de nutrientes e à preservação da matéria orgânica (SCHLINDWEN et al., 2012).

Entre as décadas de 1970 a 1980, a intensa migração é apontada como responsável pelo significativo desmatamento no estado de Rondônia, pois seu crescimento foi de 324%. Até 1978, a área desmatada era de aproximadamente 1,76%, chegando a 24% em 1999 (IMAZON, 2011). Esses assentamentos alteraram a paisagem natural, expandindo a fronteira agropecuária, fazendo com que florestas nativas dessem lugar à agricultura (temporária e permanente) e à pecuária (TOURNEU & BURZTYN, 2010).

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) estima que o desmatamento na Amazônia aumentou 13,7% em 2018, a área total desmatada alcançou 7.900 km², enquanto em 2017 o desmatamento foi de 6.947 km². Os estados que apresentaram os índices mais elevados de desmatamento foram Pará, Mato Grosso e Rondônia que desmatou cerca de 1.314 Km2 o equivalente a 16,7% do total (INPE, 2018).

De acordo com Schlindwein et al. (2012), o Estado de Rondônia apresenta aptidão de uso dos solos para a agricultura de 59%, 16% para pastagem plantada, 5% para pastagem nativa e 20% adequadas apenas para preservação da fauna e flora. As áreas cultivadas com culturas permanentes e temporárias são em torno de 450 mil ha, destacando-se o café, o milho e a soja, enquanto as pastagens ocupam em torno de 8,1 milhões de ha e o rebanho bovino aproximadamente 14 milhões de cabeças (IBGE, 2017).

Com o crescimento do agronegócio no Estado de Rondônia, o município de Vilhena, localizado no sul do estado, vem passando por novos processos de transformações para fins agrícolas e se destacando na produção de grãos.

Áreas com pastagens e floresta nativa estão sendo gradativamente substituídas por grandes lavouras de milho e soja, sem que haja avaliação da capacidade de suporte desses ecossistemas e da qualidade do solo. Nogueira et al. (2017) destacam que, no município de Vilhena o crescimento urbano juntamente com a agricultura fez as áreas de pastagens sofreram redução de 92% entre 1990 e 2013, semelhante ao ocorrido com a vegetação natural, a qual sofreu redução de 32% ao longo desses 23 anos.

Bünemann et al. (2018) consideram que a avaliação da qualidade do solo proporciona ferramentas científicas para avaliação do manejo do solo, considerando a demanda da sociedade por vários benefícios que o solo, bem manejado, pode proporcionar para a humanidade.

Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade do solo, segundo atributos de natureza biológica [carbono da biomassa microbiana (BMS-C), respiração basal (RBS), quociente metabólico (qCO2) e quociente microbiano (qMic)], física (granulometria e qualidade estrutural do solo) e química [pHágua, Ca2+, Mg2+, P, K+, Al3+, H+, H+Al, matéria orgânica (MO) e calculados os valores de somas de bases (SB), capacidade de troca catiônica efetiva a pH7,0 (CTCefe e CTCpH7,0), porcentagem de saturação por base (V) e porcentagem de saturação por alumínio (m)], em áreas sob vegetação nativa e diferentes usos agrícolas no município de Vilhena-RO, Amazônia Meridional. E despertar a consciência ambiental no processo do uso do solo para comunidade.



2. Material e Métodos

2.1 Área de Estudo

A pesquisa foi realizada em uma área rural do município de Vilhena, localizado na porção sul-leste do Estado de Rondônia, a uma latitude 12º44'26" sul, longitude 60º08'45" oeste e altitude de 612 metros. O município possui área de 11.519 Km² representando 4,8% do estado (IBGE, 2016).

Segundo a classificação de Köppen, o clima desta região é Aw, tropical com estação seca, quente e úmida, sendo o período chuvoso de setembro a maio. A temperatura média anual é de aproximadamente 25,8 °C, o índice pluviométrico é de aproximadamente 2.043 mm por ano (INMET, 2017).

Os solos predominantes do município são Latossolo Vermelho e Latossolo Vermelho-Amarelo, com a vegetação constituída por Floresta Ombrófila Densa Submontana e fragmentos de Savana Florestada (IBGE, 2012).

Para o estudo foram selecionadas cinco áreas adjacentes, localizados a margem esquerda da BR 364, no sentido Mato Grosso/Rondônia (Figura 1).

Figura 1. Localização das áreas de estudo, no município de Vilhena-RO, 2018.

2.1.1 Histórico das áreas estudadas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO

Para a realização do estudo foram selecionadas áreas com diferentes usos ou cobertura vegetal do solo: a) Reflorestamento (RF) situada nas coordenadas - Latitude 12º 46` 32” S e Longitude 60º 5` 56” W. Essa área foi desmatada em 1995, e introduzida pastagem de Urochloa brizantha no ano de 2000, local de nascentes do Rio Pires de Sá, que corta o município de Vilhena/RO. O Ministério Público, após denúncias de crime ambiental, propôs em 2007, um projeto de reflorestamento com espécies nativas da região [Handroanthus ssp. (Ipê), Copaifera langsdorffii (Copaíba), Hymenaea courbaril (Jatobá), Caryocar brasiliense (Pequi), entre outros], para recompor nascentes e margens. O projeto foi realizado em parceria com a SEMA (Prefeitura), SEDAM (Estado), IBAMA, Ministério Público Estadual e Escolas Estaduais e Municipais. Esse reflorestamento começou em 2007, tendo atualmente 12 anos; b) Cultivo de eucalipto (CE) área cultivada com Eucalyptus spp., situada nas coordenadas - Latitude 12º 46` 37” S e Longitude 60º 6` 10” W. Essa área foi desmatada aproximadamente em 1995, sendo plantada com pastagem de Urochloa brizantha no ano de 2000. Em 2008 foi feito o plantio do Eucalipto; c) Cultivo de Soja/Milho (CSM) situada nas coordenadas - Latitude 12º 46` 34” S e Longitude 60º 6` 10” W. Essa área foi desmatada aproximadamente em 1995, e cultivada com pastagem de Urochloa brizantha no ano de 2000. A partir de 2013 foi introduzido o cultivo convencional de Glycine max L. (soja) e Zea mays L. (milho); d) Pastagem Brachiária, (Urochloa brizantha) (PB), situada nas coordenadas - Latitude 12º 46` 33” S e Longitude 60º 6` 11” W. Essa área foi desmatada aproximadamente em 1995 e no ano de 2000 foi introduzida a pastagem, que se mantém até o momento; e e) Floresta Nativa (FN) Constituída de Floresta Ombrófila Densa Submontana, situada nas coordenadas - Latitude 12º 46` 30” S e Longitude 60º 6` 11” W. Essa área permanece como reserva legal no local.



2.2 Amostragem do solo

Para determinação dos atributos microbiológicos, químicos, e granulometria do solo, se estabeleceu um talhão de aproximadamente 1 ha para cada área. Foram coletadas em zig-zag cinco amostras deformadas por área, retiradas na camada de 0,00-0,10 m de profundidade (ZANINETI et al., 2016). Em cada área foi realizada a avaliação estrutural do solo pelo método DRES (EMBRAPA, 2017).



2.3 Análises químicas

As amostras coletadas foram colocadas em sacos plástico, identificadas e devidamente acondicionadas em recipiente (FILIZOLA et al., 2006). No laboratório as amostras foram secas naturalmente, tamisadas em peneiras de malhas 2 mm e armazenadas para as análises de avaliação da fertilidade do solo conforme metodologias preconizadas pela Embrapa (EMBRAPA, 1997): pH (H2O) – em água na proporção de 1:2,5 (solo: água); Ca, Mg e Al – extraídos com solução de cloreto de potássio 1 mol L-1; P e K – extraídos com extraídos com solução Mehlich I; matéria orgânica (MO) por oxidação com bicromato de potássio e determinação colorimétrica. Também foram calculados a Soma das bases (SB), Capacidade de troca de cátions efetiva e a pH7,0 (CTCefe e CTCpH7,0), porcentagem de Saturação por bases (V) e Saturação por alumínio (m).



2.4 Análises físicas

A análise da granulometria do solo foi realizada pelo método do densímetro (EMBRAPA, 1997).

Para avaliação da qualidade estrutural do solo, realizada no local da coleta das amostras para as demais análises, utilizou-se o Diagnóstico Rápido da Estrutura do Solo – DRES (EMBRAPA, 2017). É um método para qualificar a estrutura da camada superficial do solo, baseado em características detectadas visualmente em amostras dos primeiros 25 cm. As avaliações nas amostras constam da observação de tamanho e forma dos agregados e torrões, presença ou não de feições de compactação ou outra modalidade de degradação do solo, forma e orientação das fissurações, rugosidade das faces de ruptura, resistência à ruptura, distribuição e aspecto do sistema radicular, e evidências de atividade biológica.

Após a identificação das camadas, obtenção da espessura e atribuição de notas para cada camada (Qec), calcula-se a o Índice de Qualidade Estrutural do solo da Amostra (IQEA), por meio da equação (1):



Sendo:

IQEA = índice de qualidade estrutural do solo da amostra;

Ec = espessura de cada camada, em cm (o número de camadas pode variar de 1 a 3);

Qec = nota de qualidade estrutural atribuída à cada camada;

Etotal = espessura/profundidade total da amostra (25 cm).

O IQEA corresponde à média das notas atribuídas às camadas, ponderada pela espessura das mesmas. Para o método proposto e considerando se tratar de uma avaliação para uma profundidade de 25 cm, não é necessário separar a amostra em mais de 3 camadas, visto que isto não afeta o resultado pela baixa representatividade que se teria no IQEA. Portanto, por questões de praticidade, emprega-se no máximo três camadas de amostragem.

Em seguida se determina o Índice de qualidade estrutural do solo (IQES) na gleba avaliada. O IQES da gleba ou área homogênea é composto pela média das notas de IQEA das amostras individuais daquela gleba, conforme equação (2):



Sendo:

IQES= índice de qualidade estrutural do solo na gleba avaliada;

n = número total de amostras;

IQEA = nota de qualidade estrutural atribuída às amostras, de 1 até a n.

A partir desses critérios e avaliações comparam-se os valores obtidos com a pontuação do IQES (Tabela 1) (EMBRAPA, 2017). Pela pontuação a nota ”6” é indicativo de melhor condição estrutural e a nota “1” representa o solo totalmente degradado.



Tabela 1: Índice de qualidade estrutural do solo (IQES) de acordo com o Diagnóstico Rápido da Estrutura do Solo – DRES (EMBRAPA, 2017).

IQES

Qualidade Estrutural

6,0 – 5,0

Muito boa

4,0 – 4,9

Boa

3,0 – 3,9

Regular

2,0 – 2,9

Ruim

1,0 – 1,9

Muito ruim



2.5 Análises biológicas

As amostras coletadas foram colocadas em sacos plásticos permeáveis a gases como O2 e CO2, mas que não permitem a desidratação, identificadas e devidamente acondicionadas em recipiente térmico com gelo, e posteriormente armazenadas em refrigerador a 4º C (FILIZOLA, et al., 2006). Onde foram peneiradas em malhas 2 mm, e por conseguinte, procedido a análise das variáveis em estudo.

O carbono orgânico total (COT) foi determinado por meio da oxidação via úmida segundo metodologia de Mendonça e Matos (2005). O valor do COT foi calculado com base no volume de sulfato ferroso amoniacal gasto na titulação dos brancos e da amostra. Pode-se determinar a quantidade de carbono orgânico total da amostra em dag kg-1, a partir da equação (3):



Sendo:

A = Volume calculado (mL);

MSF = Molaridade do Sulfato Ferroso (mol L-1), e

Pa = Peso da amostra (mg)



O Carbono de biomassa microbiana do solo (BMS-C) foi quantificado pelo método de fumigação-extração proposto por Vance et al. (1987), sendo a relação solo extrator 1:2,5 segundo Tate et al. (1988) e kC=0,33 preconizado por Sparling & West (1988), com adaptações de Silva et al. (2007a) que, consistiu em utilizar 20 gramas de solo em capacidade de campo, corrigida a 60 % de umidade e depositado em frasco de vidro de 100 mL. A fumigação consistiu na eliminação da microflora do solo pela adição direta de 1 mL de clorofórmio e com as amostras posteriormente armazenadas em escuro por 24 horas. O carbono liberado pela morte dos microrganismos foi determinado por extração seguida de digestão, pela diferença das amostras não fumigadas com as fumigadas. Assim, o carbono da biomassa microbiana foi determinado a partir da equação (4):

Sendo:

C = Carbono extraído de solo fumigado;

Vb = Volume de sulfato ferroso gasto na titulação do branco;

Va = Volume de sulfato ferroso gasto na titulação da amostra;

M = Molaridade exata do sulfato ferroso;

V1 = Volume do extrator (K2SO4) utilizado;

V2 = Alíquota pipetada do extrato para a titulação;

0,003 = Miliequivalente do carbono;

Ps = Massa do solo seco.



Para cálculo da BMS-C empregou-se a equação (5):



Sendo:

BMS-C = Carbono da biomassa microbiana do solo em mg de carbono por kg de solo;

FC = Fluxo obtido da diferença entre a quantidade de C (mg kg-1) da equação 4, recuperada no extrato da amostra fumigada e a recuperada na amostra não fumigada;

kc = fator de correção (kc=0,33)



A avaliação da Respiração basal do solo (RBS) foi realizada segundo metodologia proposta por Jenkinson & Powlson (1976), adaptada por Silva (2007b). Inicialmente adiciona-se em um recipiente de vidro 50 g de solo e posteriormente, um becker contendo 10 mL de NaOH 1 mol L-1 foi depositado dentro do frasco com solo, o qual foi hermeticamente fechado e mantido em câmara escura. O período de incubação foi de sete dias e a quantificação do C-CO2 liberado foi realizada por meio da titulação do NaOH remanescente com HCl 0,5 mol L-1, na presença do indicador fenolftaleína a 1%, onde ao final da titulação a coloração da solução passou de rosa a incolor.



Para cálculo da RBS foi usada a equação (6):



Sendo:

RBS = Carbono oriundo da respiração basal do solo;

Vb (ml) = Volume de ácido clorídrico gasto na titulação da solução controle (branco);

Va (ml) = Volume gasto na titulação da amostra;

M = Molaridade exata do HCl;

Ps (g) = Massa de solo seco;

T = Tempo de incubação da amostra em horas.



O Quociente metabólico (qCO2) é a razão entre a respiração basal do solo por unidade de carbono da biomassa microbiana do solo e pode ser utilizado como sensível indicador de estresse quando a BMS-C é afetada (Silva et. al, 2007b).

Para cálculo do qCO2 foi usada a equação (7):

Sendo:

qCO2 = Quociente metabólico do solo;

RBS = Respiração basal do solo;

BMS-C = Carbono da biomassa microbiana do solo.



O Quociente microbiano (qMic) é um índice utilizado para fornecer indicações sobre a qualidade da matéria orgânica (Silva et al. 2010). Calculada pela relação entre o carbono da biomassa microbiana (CBM) e o carbono orgânico total (COT), conforme equação (Anderson & Domsch, 1993), sendo expressa em porcentagem (8).

Sendo:

CBM = Carbono da biomassa microbiana (mg kg-1) da equação (5); e,

COT = Carbono orgânico total (mg kg-1), da equação (3).



2.6 Análises estatísticas

As variáveis biológicas e químicas foram submetidas à análise da variância e teste de Tukey a 5% de probabilidade para comparação das médias entre os tratamentos. A Análise de Agrupamentos Hierárquico Aglomerativo (AHA) foi utilizada para verificar a similaridade das variáveis, usando-se a distância Euclidiana e o método de agrupamento de Ward (Valentin, 2012).

Após a construção dos dendrogramas verificou-se o Coeficiente de Correlação Cofenético (CCC), o qual é usado para avaliar a consistência dos agrupamentos (Valentin, 2012). Para verificar se os CCC foram significativos, realizou-se teste de aleatorização de Mantel (p < 0,01), com 900 permutações (Mantel, 1967).

Todas as análises dos dados foram realizadas no software R versão 3.4.2 (R DEVELOPMENT CORE TEAM, 2017), utilizando-se a interface do RStudio.



3. Resultados e Discussão

3.1 Análises Físicas

Os solos das cinco áreas foram classificados como de textura muito argilosa (teor de argila no solo ≥ 600 g kg-1) conforme o grupamento textural da Embrapa (2018) (Tabela 2).



Tabela 2. Granulometria do solo das áreas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO, março de 2018.



Atributos

Granulometria (g kg-1)

RF1

CE

CSM

PB

FN

Areia

241

156

240

190

190

Silte

149

175

145

168

171

Argila

610

669

615

642

639

1Reflorestamento (RF), Cultivo Eucalipto (CE), Cultivo de Soja/Milho (CSM), Pastagem Brachiária (PB) e Floresta Nativa (FN).



Esses solos com textura muito argilosa são solos que apresentam, via de regra, baixa permeabilidade e alta capacidade para retenção de água. Dependendo da mineralogia da fração argila as mesmas podem apresentar grande força de coesão entre as partículas, dificultando a penetração do sistema radicular (EMPRAPA, 2014). Embora resistentes à erosão, são altamente sensíveis à compactação, as quais podem ocorrer devido ao tráfego de maquinas agrícolas e animais (ROQUE et al., 2010). Embora co-relacionado com vários importantes atributos do solo, tais como a CTC, matéria orgânica, estabilidade de agregados (ARAÚJO et al., 2012), a textura do solo é um atributo muito estável, não se alterando facilmente, independentemente do manejo do solo.

Os teores de argila dos solos são extremamente variáveis, tanto em função do material de origem quanto aos processos pedogenéticos atuantes. Pierangeli et al. (2009) analisando a fertilidade de solos da região sudoeste do estado de Mato Grosso, divisa com RO, encontraram a maior parte dos solos com teores médios de argila, os quais variaram de 163 a 249 g kg-1. Barboza et al. (2011) constataram nas amostras de solos de Rondônia teores de argila com frequência de 58% na faixa de 200 a 400 g kg-1 de solo. Novais (1996) considera que solos de textura média podem ser mais produtivos que os argilosos, pois solos mais argilosos, com teores maiores que 600 g kg-1 de argila, como os encontrados no presente trabalho, são mais tamponados e resistiriam mais, não só às perdas de nutrientes mas também aos ganhos.

Com relação à qualidade estrutural do solo as áreas RF, FN e CE foram classificadas como muito boa, PB boa e CSM regular (Tabela 3), de acordo com o DRES (EMBRAPA, 2017). Para as áreas RF, FN e CE as recomendações são manter o sistema de manejo utilizado, atentando para possibilidade de adoção de novas tecnologias conservacionistas (EMBRAPA, 2017), que preservem a estrutura do solo. De acordo com Silva Filho et al. (2010), em solo de floresta há menor compactação do solo devido à influência do sistema radicular das raízes das árvores, atuando como agente descompactador.

Tabela 3. Resultado da qualidade estrutural do solo avaliada pelo método Diagnostico Rápido da Estrutura do Solo (DRES) de áreas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO, março de 2018.

Estabilidade de agregados (Estrutural)

Áreas sob diferentes cultivos

RF2

CE

CSM

PB

FN

IQES1

6

5

3

4,6

6

1Indice da qualidade estrutural do solo. 2Reflorestamento (RF), Cultivo Eucalipto (CE), Cultivo de Soja/Milho (CSM), Pastagem Brachiária (PB) e Floresta Nativa (FN).



A área PB apresentou boa cobertura do solo, sem plantas invasoras e pouca presença de cupinzeiros, portanto sem indícios aparentes de degradação (EMBRAPA, 2017). Porém, recomenda-se a implantação de sistema de manejo da pastagem e ou rotação de pastagem e culturas anuais, pois são excelentes alternativas para melhoria da estrutura do solo devido à ação do sistema radicular (SANTON & TOMAZI, 2014). Bragagnolo et al. (2007) enfatizam que em solo de pastagem a compactação pode se apresentar maior devido ao pisoteio dos animais, maior exposição à luz solar e impactos de gota chuva. Leite et al. (2013), avaliando a compactação do solo em sistema de pastagem e silvipastoril, em Latossolo Amarelo, de textura argilosa, constatou que na camada superficial, cerca de 10 centímetros de profundidade, a compactação do solo foi menor para o sistema silvipastoril, em virtude de maior teor de matéria orgânica, a qual tem a importante função de agregar o solo, aumentando macroporos e diminuindo a compactação.

A área CSM considerada regular, apresentou poucos poros visíveis no solo, escassa atividade biológica (ex. raízes, hifas de fungos e macrofauna) e intenso revolvimento do solo e uso de maquinário, o qual favorece a compactação e pode torna-la altamente vulnerável à erosão. Intensificar a atividade biológica do solo pode levar à proteção da sua estrutura, mas não a ponto de compensar a agressividade dos sistemas de preparo de solo mais comuns (EMBRAPA, 2017). As recomendações, nesse caso, são aprimorar o sistema de produção ampliando a diversificação de culturas, incluindo espécies vegetais com alta capacidade de aporte de fitomassa aérea e raízes, e evitar ou eliminar operações mecanizadas no preparo do solo, gerenciando as operações mecanizadas visando a redução de tráfego (EMBRAPA, 2017). Avaliando conjuntamente os atributos biológicos e a qualidade estrutural em solo sob diversos cultivos, Silva et al. (2011), concluíram que a Integração Lavoura Pecuária (ILP) é uma estratégia para a sustentabilidade dos sistemas de produção agrícola.



3.2 Análises Químicas e Microbiológicas

Os valores de Potássio (K+), Alumínio (Al3+), saturação por bases (V) e a RBS apresentaram diferença estatística significativa entre as áreas (Tabela 4).

O pH do solo está em uma faixa adequada nas áreas RF e CSM, com valores entre 5,5 e 6,5, considerados ideais para áreas agrícolas, uma vez que é nessa faixa que há maior disponibilidade de nutrientes e maior absorção destes pelas raízes das plantas (MALAVOLTA, 1981). Nas áreas CE, PB e FN os valores de pH são considerados médios, segundo Sousa & Lobato (2004), pois estão na faixa de 5,2 e 5,5. Valladares et al. (2011) estudando Latossolos, em Rondônia encontraram valores de pH em água que variaram de 4,9 a 5,7, sendo os valores mais elevados para as culturas perenes (5,7) e pastagem (5,5) quando comparados à vegetação nativa (4,9).

Em relação aos nutrientes, cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+), todas as áreas apresentaram valores adequados, enquanto a Soma das Bases (SB) apresentaram valores classificados como médios nas áreas CE, PB e FN, e adequados para as áreas RF e CSM (SOUSA & LOBATO, 2004). O valor da SB adequado em CSM pode ser atribuído ao maior acúmulo de cátions na palhada advindos da correção do solo via calagem e adubação química (N-P-K) para atender a necessidade das plantas cultivadas e melhoria da fertilidade do solo (SOUZA & LOBATO, 2004; ALVES et al., 2015). Verifica-se na Tabela 4 que os teores de K+ em FN é cerca de 1,7 vezes menor que em CSM, fato certamente relacionado à adubação potássica.

Tabela 4. Valores médios de atributos químicos e microbiológicos do solo das áreas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO, março de 2018.



Atributos

Áreas sob diferentes coberturas

RF1

CE

CSM

PB

FN

pH água2

5,603

5,46

5,86

5,20

5,34

Ca2+ (cmolc dm-3)

3,07

2,32

2,55

1,45

1,92

Mg2+ (cmolc dm-3)

1,05

0,87

0,96

0,57

0,74

P (mg dm-3)

8,78

2,08

6,40

1,32

1,66

K (mg dm-3)

29,18b

20,18b

58,04a

20,96b

32,30ab

Al3+ (cmolc dm-3)

0,19ab

0,24ab

0,00b

0,47a

0,30ab

H+Al (cmolc dm-3)

6,08

5,91

4,02

6,27

6,64

SB (cmolc dm-3)

4,20

3,24

3,66

2,07

2,74

CTC pH 7,0 (cmolc dm-3)

10,68

9,15

7,69

8,35

9,39

V (%)

36,71ab

34,28ab

47,55a

23,92b

28,72ab

m (%)

10,41

9,65

0,00

22,94

14,18

MO (g dm-3)

40,98

40,20

31,76

35,54

42,08

BMS-C (mg C kg solo)

1784,36

1619,41

1289,89

2286,66

2257,99

RBS (mg de C-CO2 kg solo h-1)

0,21ab

0,16b

0,22ab

0,15b

0,48a

qCO2 (mgC-CO2.g-1BMS-C.h-1)

0,09

0,10

0,17

0,06

0,23

qMic (%)

5,97

6,49

6,76

10,52

6,70

1Reflorestamento (RF), Cultivo Eucalipto (CE), Cultivo de Soja/Milho (CSM), Pastagem Brachiária (PB) e Floresta Nativa (FN). 2Atributos químicos: pH (potencial hidrogeniônico), Ca2+ (cálcio), Mg2+ (magnésio), P (fósforo), K (potássio), Al3+ (alumínio), H+Al (acidez potencial), SB (soma de bases), CTCpH7,0 (capacidade de troca catiônica), V (saturação por bases), m (saturação por alumínio), MO (matéria orgânica). Microbiológicos: RBS (respiração basal do solo), BMS-C (carbono da biomassa microbiana do solo), qCO2 (quociente metabólico) e qMic (quociente microbiano).3Médias seguidas da mesma letra minúscula nas linhas, não diferem estatisticamente entre as áreas sob diferentes coberturas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Médias sem as letras não diferem estatisticamente.

Na área CSM os teores de K+ são adequados, nas áreas RF e FN são médios e nas áreas CE e PB os valores estão baixos, considerando a necessidade das plantas cultivadas Além da adubação, também o tipo de cobertura vegetal pode influenciar no aumento dos teores de K+, pois estudos mostram que além do teor de K+ trocável, há também o K liberado a partir de resíduos de culturas e o K não trocável, que pode migrar para a solução do solo contribuindo para a nutrição das plantas em alguns solos em curto prazo (CALONEGO et al., 2005; KAMINSKI et al., 2007; SIMONSSON et al., 2007) e devem ser consideradas no sistema de produção (GARCIA et al., 2008). Por outro lado nas áreas FN e RF não ocorrem adubações, e nas áreas PB e CE a adubação não é frequente anualmente, sendo realizadas apenas no plantio, na maioria das vezes. Barboza et al. (2011) analisando amostras de solos de Rondônia constataram que 48% apresentaram teores de K+ de médio a muito alto, e 19% e 34% das amostras com teores de K+ muito baixo e baixo, respectivamente.

Em todas as áreas os teores de Al3+ no solo foram baixos, havendo diferença estatística significativa entre a área CSM e as demais. De acordo com Zambrosi et al. (2007) em sistemas de plantio a calagem, eleva do pH do solo, diminuindo os teores de Al3+. Baixos valores de Al3+ resultaram também em baixos valores de m em praticamente todas as áreas estudadas, exceto em PB.

A porcentagem de saturação por bases (V), nas áreas CSM e RF foram consideradas adequadas, enquanto nas áreas CE, PB e FN foram médias (Tabela 5) (SOUZA & LOBATO, 2004). Especificamente para as lavouras de milho e soja, as recomendações de manejo da fertilidade do solo preconizam a elevação de V para 50-60% (Souza & Lobato, 2004), condizentes com os observados nesse trabalho na área CSM. É preciso destacar, no entanto, que para maior produtividade das pastagens e cultivos de eucalipto, por exemplo, é necessário V no mínimo de 45%, fato que não é observado em CE e PB (Tabela 5).

A saturação por base apresenta diferença estática significativa na área CSM (47%) em relação as demais áreas, quase alcançando o patamar de 50%, isso devido a aplicação de calcário, técnica usada para correção da acidez do, solo nessa área. Essa aplicação de calcário eleva os teores de Ca2+ e Mg2+ e o pH do solo, melhorando o ambiente radicular e a disponibilidade de nutrientes para as plantas (SOUZA & LOBATO, 2004). Moline & Coutinho (2015) analisando atributos químicos de solos da Amazônia Ocidental encontraram valores de saturação por bases entre 10 a 30% em áreas de mata nativa, Latossolo com cultura, e pastagem.

Os valores de fósforo (P) na área CSM é alto, na área RF adequado, baixo na área CE e muito baixo nas áreas PB e FN (Sousa & Lobato, 2004). Novamente devido a adubação os valores de fósforo (P) na área CSM foram altos, pois geralmente os nutrientes primários nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), tornam-se deficientes no solo antes dos demais, porque as plantas os usam em quantidades relativamente maiores. Schlindwein et al. (2012) destacam que um dos principais problemas de fertilidade dos solos de Rondônia se refere aos baixos teores de P. Segundo Barboza et al. (2011) 69% dos solos analisados de Rondônia apresentaram teores de P muito baixos para boas produtividades da maioria das culturas. E de acordo com Moreira & Malavolta (2002), 82% dos solos do Estado do Amazonas apresentam teores baixos ou muito baixo de P.

A CTC a pH 7,0 nas áreas RF, CE e FN foram consideradas adequadas, isso significa que o solo apresenta uma boa capacidade de retenção de nutrientes, desde que corrigidos adequadamente. Nas áreas CSM e PB apresentaram valores médios (SOUZA & LOBATO, 2004). Segundo Silva Júnior et al. (2012) a conversão da floresta nativa para áreas de pastagem e cultivo agrícola podem causar a diminuição da CTC, que é influenciada pelo pH do solo e teores de matéria orgânica (FERREIRA & BOTELHO, 1999; VEZZANI, 2001; CIOTTA et al., 2003). Isso significa que na área CSM mesmo com a adição de calcário para elevação do pH do solo, o mesmo ainda continua apresentando média capacidade de retenção de cátions. Nesse caso há necessidade de adoção de estratégias de manejo que elevem os teores de matéria orgânica do solo, além da correção da acidez.

Os teores da MO foram considerados adequados em todas as áreas. Os teores observados foram superiores aos encontrados por Valladares et al. (2011), os quais estudando Latossolo em Rondônia, encontraram teores MO de 11,9 g kg-1 para vegetação nativa, 12,4 g kg-1 para pastagem e 5,0 g kg-1 para áreas de culturas perenes. De acordo com Barboza et al. (2011) 48% dos solos de Rondônia apresentam teores MO abaixo de 17 g kg-1 considerados baixos e 46% dos solos apresentaram teores médios e apenas 6% dos solos apresentaram teores considerados adequados, acima de 17 g kg-1 de solo (SOUZA & LOBATO, 2004).

Para a BMS-C não houve diferença estática significativa entre as áreas. Moreira & Siqueira (2006) relatam que a BMS representa o destino inicial da transformação do C no solo, sendo muito influenciada pela disponibilidade de C e nutrientes (N, P e S), umidade do solo, aeração, pH e textura do solo. Nesse sentido, a semelhança dos valores observados entre as áreas estudadas encontra respaldo nos atributos químicos e na granulometria observadas nesses solos (Tabela 4), nos quais as diferenças estatísticas foram poucas. Fernandes (1999) estudando solos da Amazônia verificou que, após a retirada da vegetação nativa e a implantação da pastagem, houve aumento nos teores de BMS-C durante os cinco primeiros anos, mantendo-se estável por 20 anos e após esse período. Esse autor observou reduções de BMS-C decorrente da degradação da pastagem. Na área CSM o valor da BMS-C (1289,89 mg kg-1) é o dobro em relação ao valor (667,98 mg kg-1) encontrado por Dadalto et al. (2015), ao estudar a BMS-C em sistemas de plantio direto e convencional em solo do cerrado. Nesse sentido, Moreira & Siqueira (2006) informam que os valores da BMS variam de 90 – 2.300 mg C kg-1 de solo, relacionado principalmente à quantidade de C que ele recebe. Menores valores são observados em áreas degradadas, solos arenosos, sob plantio convencional e contaminados. No presente estudo, embora não tenha havido diferença entre as áreas nos valores da BMS-C, a área CSM apresentou valores 43% menor que o da FN.

A RBS apresentou diferença estatística significativa entre as áreas, sendo mais elevada na área FN, com praticamente o dobro do valor (0,482) (Tabela 4) o que indica alta produtividade no ecossistema (ODUM, 1985; NASCIMENTO et al., 2009; ALVES et al., 2011). Esses resultados contrariam Alves et al. (2011) que estudaram a influência dos diversos sistemas na atividade microbiana e não observaram diferenças estatísticas em relação à RBS nos tipos de manejo do solo, integração lavoura-agropecuária, vegetação nativa e vegetação nativa em recuperação. Essas altas taxas de RBS, podem ou não indicar algum tipo de perturbação sofrida pelos microrganismos no solo (NASCIMENTO et al., 2009; ALVES et al., 2011), por esse motivo, a análise de RBS deve ser feita em conjunto com o qCO2 (ISLAM & WEL, 2000).

Para o quociente metabólico (qCO2) não houve diferença estática significativa entre as áreas. D´Andréa et al. (2002), estudando atributos biológicos do solo na região do cerrado no sul do estado de Goiás não encontraram diferença estatística significativa para o qCO2 entre os vários sistemas de manejo. Considerado indicador de estresse microbiano, o baixo qCO2 reflete um ambiente mais estável como o encontrado na área PB, significando que o ambiente está próximo ao estado de equilíbrio (SOUZA et al., 2006). A área CSM apresentou valores próximos a área FN, esses valores elevados representam ecossistemas submetidos às situações de estresse, como por exemplo, adição de fertilizantes e pesticidas (ALVES, 2014). Silva et al. (2007) ressaltam que a substituição da vegetação acelera a decomposição dos resíduos vegetais, e assim o valor do qCO2 aumenta explicando assim esse valor na área CSM após o preparo do solo no sistema de plantio convencional.

Os valores do quociente microbiano (qMic), nas áreas PB e CSM contrariam os resultados de Silva et al. (2010) que encontraram maiores valores de qMic para o Cerrado nativo e menores valores para o preparo convencional. O valor da área PB (10,52%) (Tabela 5) foi bem superior aos observados por Jakelaitis et al. (2008), os quais obtiveram 0,91% de qMic em área de pastagem de Brachiaria brizantha na camada de 0-10 cm em Minas Gerais e também dos encontrados por Muniz et al. (2011) relatam para a mesma espécie com 3 anos (3,3%) e com 3-5 anos (4,4%), na camada de 0-10 cm. Nenhuma das áreas apresentou valores de qMic inferiores a 1%, o que caracteriza a existência de algum fator limitante à atividade microbiológica no solo (JAKELAITIS et al., 2008). Segundo Carneiro et al. (2009) áreas com baixa atividade microbiana apresentam baixos valores de quociente microbiano, indicando menor reserva de compostos orgânicos nessas áreas. De acordo com Leite et al. (2013) um estado de equilíbrio no qMic pode ser considerado quando os valores se situam entre 2 e 5, significando que 2 a 5% do solo é composto pelos micro-organismos. Altos índices de qMic na área de estudo indicam que a matéria orgânica do solo é ativa e está sujeita a ser decomposta pela microbiota, e sob este pressuposto, todas as áreas alcançaram esse estado de equilíbrio.

Ao se avaliar a semelhança das áreas sob diferentes coberturas vegetais, o dendrograma para as variáveis químicas e microbiológicas apresentou um CCC acima de 0,8, sendo significativo pelo Teste de Mantel. Considerando a distância média euclidiana, as áreas foram classificadas em grupos mais ou menos homogêneos, na qual ambientes menos distanciados são mais semelhantes do que os mais distanciados (Figura 2). A Figura 2 mostra que houve a formação clara de três grupos: o grupo 1 formado pelas áreas FN e PB, se fundem por compartilhar semelhança nos atributos microbiológicos; o grupo 2 formado pelas áreas RF e CE, compartilham certa similaridade devido aos atributos químicos, e o grupo 3 formado pela área CSM, mostrou maior dissimilaridade em relação aos demais grupos. No entanto, verifica-se que os grupos 2 e 3 possuem maior similaridade, se fundindo antes de se agruparem ao grupo 1. A diferenciação entre os grupos 1 e 3, demonstra que apesar da área CSM apresentar valores dos seus atributos químicos ou biológicos próximos à área FN ainda é evidente as características particulares de cada área. Conforme Doran & Parkin (1994) e Bünemann, et al (2018) valores de referência de qualidade de uma área de vegetação nativa, pode não ser adequado para áreas de produção agrícola. Os atributos que promoveram a similaridade ou a ausência da mesma nas áreas sob as diferentes coberturas vegetais podem ser evidenciados com o auxílio da ACP. Na ACP foram destacados os dois primeiros componentes por apresentarem elevados autovalores os quais de forma acumulada explicaram 61% da variabilidade total dos dados. A representação gráfica biplot (Figura 3) foi construída com os dois primeiros componentes (CP1 e CP2).

Para o 1º eixo (CP1) projetaram-se positivamente pHágua, P, CTCefetiva, V e MO, neste conjunto de dados o pHágua contribuiu com maior carga fatorial (0,88) (Tabela 5). Em oposição, projetou-se negativamente o m, com maior escore negativo (-0,82). Portanto, esse primeiro componente principal representa o efeito preponderante do pHágua do solo. As cargas fatoriais dessas variáveis demonstraram a similaridade das áreas RF e CE formando o grupo 2 e a junção posterior do grupo 2 ao grupo 3 formado pela área CSM.

Figura 2. Dendrograma da análise de agrupamento hierárquico aglomerativo, segundo as variáveis químicas e microbiológicas das áreas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO. Reflorestamento (RF), Cultivo Eucalipto (CE), Cultivo de Soja/Milho (CSM), Pastagem Brachiária (PB) e Floresta Nativa (FN).

Figura 3. Gráfico biplot resultante da análise de componentes principais segundo as variáveis dos atributos químicos e microbiológicos das áreas sob diferentes coberturas vegetais, município de Vilhena-RO. Reflorestamento (RF), Cultivo Eucalipto (CE), Cultivo de Soja/Milho (CSM), Pastagem Brachiária (PB) e Floresta Nativa (FN).



Tabela 5. Carga fatorial dos atributos químicos e microbiológicos dos solos em áreas sob diferentes coberturas vegetais, em Vilhena-RO.

Atributos

Químico - microbiológico

CP1

CP2

CP3

CP4

pH água2

0,881

- 0,19

- 0,40

- 0,04

P

0,65

- 0,21

- 0,02

0,44

CTC potencial

0,70

0,18

0,44

0,49

V (%)

0,86

- 0,21

- 0,42

- 0,07

m %

- 0,82

0,14

0,40

0,16

MO

0,64

0,29

0,55

0,30

RBS

0,46

0,73

0,17

- 0,42

BMS-C

0,04

0.89

- 0,32

0,22

qCO2

0,47

0,23

0,29

- 0,71

qMic

- 0,31

0,61

- 0,62

0,22

1Número em negrito indica maior correlação com a componente principal. 2Atributos químicos e microbiológicos: pH (potencial hidrogeniônico), P (fósforo), CTCpH7,0 (capacidade de troca catiônica), V (saturação por bases), m (saturação por alumínio), MO (matéria orgânica), RBS (respiração basal do solo), BMS-C (carbono da biomassa microbiana do solo), qCO2 (quociente metabólico) e qMic (quociente microbiano).

Para o 2º eixo (CP2) projetaram-se positivamente RBS e BMS-C, onde a BMS-C contribuiu com maior escore (0,89). Entre os 10 fatores principais a BMS-C foi o principal fator de similaridade das áreas FN e PB, promovendo a formação do grupo 1.



4. Conclusões

A área Cultivo de Milho/Soja (CSM) apresentou melhores valores dos atributos químicos do solo Potássio (K+), Alumínio (Al3+) e saturação por bases (V) em relação as outras áreas.

Os teores de matéria orgânica em todas as áreas cultivadas se mantiveram iguais ao da floresta nativa;

A área Floresta Nativa (FN), apresentou maior Respiração Basal do Solo (RBS);

Embora sem diferença estatística o Carbono da Biomassa microbiana do solo (BMS-C) foi 43 % maior na Floresta Nativa (FN), em relação a área Cultivo de Soja/Milho (CSM);

Os usos do solo com maior grau de intervenção antrópica, como na área Cultivo de Soja/Milho (CSM) reduziram a atividade biológica, enquanto os usos mais estáveis como Floresta nativa (FN), Reflorestamento (RF), Cultivo de eucalipto (CE) e pastagem Brachiaria (PB) favoreceram essa atividade biológica no solo.



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