RELATÓRIO PARA AUXÍLIO DE PESQUISA. Instituição: UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS DE RONDONÓPOLIS

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1 RELATÓRIO PARA AUXÍLIO DE PESQUISA Projeto Agrisus No: 1388/14 Título da Pesquisa: Sistemas de integrados de produção agropecuária em plantio direto no Sul de Mato Grosso: ciclagem de nutrientes, dinâmica da correção da acidez e indicadores de qualidade do solo Interessado: Edicarlos Damacena de Souza Instituição: UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO CAMPUS DE RONDONÓPOLIS ROD. MT 206 KM 06 SAGRADA FAMÍLIA RONDONÓPOLIS - MT Local da Pesquisa: Campo Experimental da Universidade Federal de Mato Grosso Pedra Preta Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ ,00 Vigência do Projeto: 13/10/2014 a 01/12/ INTRODUÇÃO A agricultura tem importante papel nas emissões totais de gases do efeito estufa (GEE) e por este motivo para que se tenham expressivas reduções nas emissões de GEE se faz necessário buscar alternativas de manejo na própria agricultura a fim de mitigar essas emissões. Entretanto, cabe salientar que a flexibilidade da agricultura facilita a adoção de tecnologias que sejam ambientalmente favoráveis à mitigação dos GEE, além do que, essa implementação apresenta baixo custo e são de adoção bastante rápida, comparativamente aos setores industrial e energético. Entre essas tecnologias os Sistemas Integrados de Produção Agropecuária em Plantio Direto (SIPA-PD) devem ser planejados com o objetivo de explorar sinergismos e propriedades emergentes que se ampliam em função das interações nos compartimentos solo planta-animal-atmosfera de áreas que integram atividades de produção agrícola e pecuária. De maneira geral, os SIPA-PD são conhecidos mais popularmente pela denominação de integração lavoura-pecuária (ILP), que nada mais são que as associações entre pecuária de corte ou leite e cultivos agrícolas. São interações planejadas em diferentes escalas espaço-temporais, abrangendo a exploração de cultivos agrícolas (grãos, floresta etc.) e produção animal (ruminantes e monogástricos) na mesma área, de forma concomitante ou sequencial, e mesmo entre áreas distintas. A agricultura moderna progride em sentido oposto à natureza. Já os sistemas integrados seriam uma forma de construir sistemas agrícolas diversos e, pela possibilidade de comporem vários

2 tipos de culturas de grãos, árvores e animais, atingir nível de diversidade único, comparado a outros sistemas agrícolas. Quanto mais diverso o sistema agrícola, maior a sua funcionalidade ecossistêmica; entretanto, os sistemas integrados devem ser diversos não somente no número de opções agrícolas envolvidas, mas também no tempo e no espaço. Nesse contexto, propõe-se a conceitualização dos sistemas integrados, a partir de três dimensões: diversidade dos componentes (espécies e funcionalidade); temporalidade dos ciclos (intervalo de tempo entre opções e amplitude de duração do sistema); e espacialização das interações (distância para conectividade dos componentes). Quanto maior a diversidade, incluída a dos tipos e das categorias animais, que nunca é abordada, tanto maior a temporalidade com que os arranjos de integração se repetem; e quanto menor o espaço físico de interação entre os componentes, maior a possibilidade de ocorrência de processos sinérgicos. A organização dessas três dimensões gera as propriedades dos sistemas integrados. Quanto mais diversos o forem, mais se aproximam dos processos ecossistêmicos naturais e mimetizam seu funcionamento em equilíbrio. Atualmente, enfoque da ILP no Brasil Central é basicamente relacionado à recuperação dos solos, de pastagens degradadas e rotação de culturas. Na maioria dos casos utiliza-se a safrinha com milho ou sorgo, e onde isto não é possível, a utilização de gramíneas após a cultura de verão torna-se uma alternativa. Nessa mesma linha, ocorrem regiões em que as propriedades rurais são extensas, o que inviabiliza a utilização total da área com milho ou sorgo na safrinha. Nessas áreas, com uma programação de safra, utiliza-se gramíneas em sobressemeadura na cultura da soja de ciclo médio/tardio ou semeadura após a colheita da soja de ciclo curto. Com isso, se confirma a baixa diversidade dos sistemas integrados nessa região, o que futuramente, pode levar a uma redução na qualidade do solo e problemas ambientais irreversíveis. Assim, a proposta de sistemas mais diversificados devem ser explorados nessa região, tendo como objetivo principal a recuperação da sustentabilidade de áreas agrícolas. Além disso, o aumento de diversidade nas propriedades rurais levam os produtores a terem menores riscos econômicos, uma vez que uma atividade compensa a outra em anos com problemas climáticos. O objetivo da presente proposta é o de dispor de informações que possam gerar recomendações para o adequado manejo do solo, da planta e do animal em Sistemas Integrados de Produção Agropecuária em Plantio Direto, com vistas ao aumento da rentabilidade, diversidade e sustentabilidade agrícola. 2. MATERIAL & MÉTODOS O presente experimento está instalado em área experimental da Universidade Federal de Mato Grosso, Campus de Rondonópolis, em um Argissolo Vermelho-Amarelo com declividade de

3 2% no Sítio Dois Irmãos no município de Pedra Preta/MT (16 o S 54 o O). A área total do experimento é de aproximadamente 5 ha, a qual será dividida em piquetes (parcelas experimentais) que terão tamanho suficiente para comportar, no mínimo, três animais testes, sendo que os tratamentos serão dispostos em um delineamento de blocos ao acaso com três repetições, totalizando assim nove piquetes. Os tratamentos constam de três sistemas integrados de produção agropecuária: TRATAMENTO 1 Sistema integrado utilizando a cultura do milho semeada conjuntamente com Urochloa ruziziensis a qual será manejada com subdosagem de herbicida a fim de diminuir a competição com o milho e posterior pastejo pelos animais; TRATAMENTO 2 Sistema integrado com a utilização do consórcio em faixas das culturas do milho e do feijão na safra. O consórcio em faixa é bastante utilizado pelos produtores e consta do plantio de uma faixa de 5-10 m de milho e outra faixa de 5-10 m de feijão, intercalados em toda a extensão da área. Na faixa utilizada por milho será semeado em conjunto capim Urochloa ruziziensis a qual será manejada com subdosagem de herbicida a fim de diminuir a competição com o milho. Na faixa com feijão, a gramínea será semeada em sobressemeadura na fase de maturação dos grãos. Posteriormente, será realizado o pastejo pelos animais. TRATAMENTO 3 Sistema integrado semelhante ao TRATAMENTO 2, porém com a semeadura da gramínea juntamente com o Estilosantes Campo Grande e, subsequente, pastejo pelos animais. Os tratos culturais para as culturas agrícolas serão aqueles recomendados para a região, adotando-se todas as práticas de manejo como: adubação de base, adubação de cobertura, aplicação de herbicidas, fungicidas e inseticidas, etc. No entanto, a adubação não será formulada para uma cultura isoladamente e sim para o sistema. Isso porque o objetivo é provar que com o aumento da diversidade é possível produzir mais produtos comercializáveis com a mesma unidade de nutriente. Assim, nos dois primeiros anos de experimento será adubada a lavoura conduzida na safra e, a partir do terceiro ano, pretende-se adubar a pastagem e suplementar com nitrogênio a cultura de verão. O pastejo na área iniciará quando a pastagem atingir uma altura de 40 cm e será adotado o pastejo em faixa com taxa de lotação fixa. A lotação animal será tal que seja mantida a altura de pastejo acima de 20 cm. A altura da pastagem será acompanhada a cada 14 dias, pelo método da régua graduada. Serão utilizados ovinos provenientes da raça Santa Inês e provenientes de cruzamento de matrizes Santa Inês com reprodutores da raça Hampshire Dow. Os animais a serem avaliados serão cordeiros desmamados com peso médio de 18 kg, distribuídos em número igual em todos os tratamentos.

4 2.1. Estudos propostos ESTUDO 1: Dinâmica da correção da acidez do solo em Sistemas Integrados de Produção Agropecuária em Plantio Direto com calcário na superfície Será realizada a análise de caracterização da área experimental e, posteriormente, será aplicado calcário em superfície conforme as recomendações para a região, visando elevar a saturação por bases a 60%. Para a determinação dos atributos químicos relacionados com a acidez do solo, serão realizadas amostragens após os ciclos das culturas de verão e do pastejo. Nas amostras coletadas nas profundidades de: 0 a 5,0; 5,0 a 10,0; 10,0 a 20,0; 20,0 a 30,0; 30,0 a 40,0 cm, serão determinados o ph do solo (em H2O e CaCl2), cálcio, magnésio, alumínio (KCl 1,0 mol L -1 ), fósforo e potássio trocáveis (Mehlich-1) e carbono orgânico total, conforme metodologias descritas por Tedesco et al. (1995) ESTUDO 2: Dinâmica e proteção física da matéria orgânica do solo em Sistemas Integrados de Produção Agropecuária em Plantio Direto Serão avaliados os teores e os estoques de carbono e nitrogênio antes da instalação do experimento e posteriormente ao final de cada ciclo de pastejo nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, cm. O solo será seco em estufa a 50ºC, tamisado em peneira de 2 mm, para posterior análise dos teores de C orgânico e N total. O teor de C e N serão analisados por combustão via seca em analisador elementar. A amostragem do solo para avaliação dos estoques de C e N em frações lábeis da matéria orgânica será realizada pós-cultura de verão e ao final do ciclo de pastejo, anterior a implantação das culturas de verão. A amostragem do solo será manual, com auxílio de espátula, nas profundidades de 0-5, 5-10 e cm. As amostras serão secas em estufa, moídas e analisadas quanto aos teores de C e N na fração particulada (53 μm) da matéria orgânica. A fração particulada será obtida segundo o procedimento descrito por Cambardella e Elliot (1992). Os teores de C e N nas frações orgânicas serão analisados segundo as respectivas metodologias descritas anteriormente, e os estoques desses elementos nas frações lábeis da matéria orgânica calculados em massa equivalente de solo. As amostras de solo de 0-10 cm coletadas nas diferentes fases das culturas de verão e da pastagem, referenciadas anteriormente, serão analisadas em relação aos teores de C e N na biomassa microbiana, utilizando-se metodologias descritas em Vargas e Scholles (2000). A atividade microbiana potencial será avaliada pela evolução de dióxido de C por 48 horas em laboratório, sob condições ideais de temperatura e de umidade (Vargas e Scholles, 2000).

5 ESTUDO 3: Rendimento de culturas em Sistemas Integrados de Produção Agropecuária As avaliações serão efetuadas após os ciclos de pastejo no decorrer dos anos. Aos 30 dias após a emergência das culturas de verão será realizada uma avaliação do estande de plantas, contando-se o número de plantas existentes em um por metro linear em 10 pontos de cada parcela. No estádio de maturação fisiológica da cultura será avaliado o rendimento de grãos da cultura. Os grãos após sofrerem debulha serão secos em estufa a 60ºC até peso constante e será determinado o rendimento de grãos por área, com teor de umidade ajustado a 130 g kg -1. No caso da melancia será verificado o estande, considerando as covas. O rendimento será em função da quantidade de frutos em 10 covas multiplicado pelo peso dos frutos e convertido o rendimento por hectare. A cultura do milho será avaliada pelo número médio de grãos por espiga, número médio de grãos por fileira, número médio de fileiras por espiga, massa de mil grãos, sanidade de grãos da espiga e produtividade conforme descrito em (Tsumanuma, 2004). A cultura do feijão será avaliada em quatro amostras de 4,8 m 2 /parcela, fazendo-se a contagem das plantas para a obtenção da população. As mostras serão trilhadas para a obtenção do rendimento de grãos corrigidos para 13% de umidade. Os componentes do rendimento: legume por planta, grãos por legume e o peso de mil grãos serão avaliados em 5 amostras de 1 m de fileira em cada parcela com base na média da população calculada (Lunardi, 2005) ESTUDO 4: Decomposição de resíduos e ciclagem de nutrientes em Sistemas Integrados de Produção Agropecuária em Plantio Direto Durante os ciclos de pastejo serão feitas coletas do esterco ovino produzido e ao final do experimento será coletada matéria seca residual da pastagem, e, estes materiais serão após secos em estufa de circulação de ar forçado a 50 ºC. Posteriormente, será colocado 20 g dos materiais separadamente em sacos de tela de nylon com malha de 2 mm (Litter Bag), medindo 20 x 20 cm. Os Litter Bag (LB) serão distribuídos na área do experimento no dia da semeadura da cultura de verão e aos 15, 30, 45, 75, 120, 150, 180 e 210 dias após a alocação dos LB na área os mesmos serão coletados, secado e pesados, para posteriormente determinação de quantidade de matéria seca (MS) remanescente. Para avaliação da liberação dos nutrientes após a determinação de MS, o material será moído em moinho de faca tipo Willey (< 40 mesh) e realizada a digestão sulfúrica, sendo o N total determinado em destilador de arraste de vapor semi-micro Kjeldhal (Tedesco et al., 1995). Usando uma amostra da alíquota que será obtida na digestão, serão determinados os teores totais de P, K, Ca e Mg por fotocolorimetria, fotometria de chama e espectrofotometria de absorção atômica, respectivamente.

6 As taxas de decomposição da matéria seca (MS) e liberação dos nutrientes L(N, P, K, Ca e Mg) dos resíduos culturais das plantas de cobertura serão estimadas ajustando-se modelos de regressão não lineares aos valores observados conforme proposto por Wieder & Lang (1982). Os dois modelos ajustados têm a seguinte equação matemática: MSR e L(N, P, K, Ca e Mg)= A e-kat + (100-A) Equação 1 MSR e L(N, P, K, Ca e Mg)= A e-kat + (100-A) e-kbt Equação 2 Em que a MSR e L(N e K) = percentagem de MS remanescente ou percentagem do nutriente remanescente em tempo t (dias); ka e kb = taxas constantes de decomposição da MS ou liberação de nutrientes do compartimento mais facilmente decomponível (A) e do compartimento mais recalcitrante (100 A), respectivamente. Os dois modelos consideram que a MS dos resíduos das culturas ou a quantidade de nutrientes remanescente pode ser dividido em dois compartimentos. No modelo assintótico (Equação 1), apenas a MS ou os nutrientes remanescentes do compartimento mais facilmente decomponível é transformada, diminuindo exponencialmente com o tempo a uma taxa constante. A MS ou a quantidade de nutriente remanescente do segundo compartimento é considerada mais recalcitrante e, por isso, não sofre transformação no período de tempo considerado. No modelo exponencial duplo (Equação 2) a MS e os nutrientes dos dois compartimentos diminuem exponencialmente a taxas constantes, sendo que a primeira fração é transformada a taxas mais elevadas do que a segunda, que é de mais difícil decomposição (recalcitrante). A escolha do tipo de modelo de cada tratamento será feita com base nos valores do coeficiente de determinação (R²), o qual indica o grau de associação entre o modelo ajustado e os valores observados. A partir dos valores da constante de decomposição da MS ou de liberação de nutrientes de cada compartimento, calcula-se o tempo de meia vida (t1/2), ou seja, o tempo necessário para 50% da MS ou o nutriente daquele compartimento seja decomposta ou liberado. Para este cálculo utilizou-se a fórmula a seguir, cuja dedução é apresentada em Paul & Clark (1996): t1/2 = 0,693/k(a,b) Equação 3

7 Análises estatísticas As características avaliadas serão empregadas análises de variância e teste de médias comparando os tratamentos e correlações de Pearson. Como análise complementar verificará a possibilidade de utilização da técnica multivariada através da análise canônica envolvendo todas as variáveis no estudo a partir da qual será reduzido o conjunto de dados em combinações lineares gerando os escores das duas primeiras variáveis canônicas que explicam mais de 80% da variação total, conforme recomendado por Cruz & Regazzi (1994), esses escores serão projetados em gráficos bidimensionais. Além dessa técnica, será ainda, utilizado, com o propósito de discriminar os tratamentos que apresentarão maior similaridade, o método de agrupamento de Tocher e, para agrupar os diferentes tipos de manejo, a matriz de distâncias generalizada de Mahalanobis. O gráfico com base na análise canônica será gerado e os grupos formados através do agrupamento de Tocher. As análises serão realizadas de acordo com Cruz & Regazzi (1994), utilizando-se o programa Genes (Cruz, 1997). 3. RESULTADOS PARCIAIS Os diferentes níveis crescentes de diversidade promoveram alterações na população do milho, enquanto o estande manteve-se inalterado (Tabela 1 e 2). O estande de plantas de milho não apresentou diferença significativa entre os diferentes níveis crescentes de diversidade. Quando avaliada a população, observou-se uma redução na população do milho de 54 e 58% na média e alta diversidade, respectivamente, em relação a baixa diversidade. Esse comportamento é esperado uma vez que a área com milho no tratamento de média e alta é dividida com o feijão cultivado em consórcio. Tabela 1. Estande inicial e população de plantas de milho em 1/metro linear em Sistema de Integração Lavoura-Pecuária-Floresta sob Plantio Direto. TRATAMENTO ESTANDE POPULAÇÃO a a a b a b Médias em mesma coluna seguidas de mesma letra não se diferem pelo teste Tukey a 5% de significância. Tratamentos: 1 baixa diversidade, 2 média diversidade e 3 alta diversidade.

8 Tabela 2. Estande inicial e população de plantas de feijão em 1/metro linear em Sistemas de Integração Lavoura-Pecuária-Floresta sob Plantio Direto. TRATAMENTO ESTANDE POPULAÇÃO a a a a a a Médias em mesma coluna seguidas de mesma letra não se diferem pelo teste Tukey a 5% de significância. Tratamentos: 1 baixa diversidade, 2 média diversidade e 3 alta diversidade. Atualmente as culturas estão em campo consorciadas com a Uroclhoa ruziziensis com colheita prevista para o mês de maio. A região tem apresentado, excepcionalmente, nos últimos dois anos problemas climáticos gravíssimos, o que fez com que o grupo planejasse mudanças no manejo do sistema para o próximo ano agrícola a fim de se adaptar à essas adversidades. Em novembro de 2015 foi realizado a semeadura das culturas do milho e do feijão. Entretanto, houve uma falta de chuva por 15 dias, sendo refeito o plantio em dezembro de 2015, quando houve estabilização das chuvas. Por conta dos problemas climáticos encontrados na região está sendo conduzido um outro experimento com os mesmos tratamentos no Campus da UFMT em Rondonópolis em um Latossolo Vermelho e, atualmente, a cultura do milho e feijão estão no campo. Rondonópolis, 03 de março de Edicarlos Damacena de Souza