XV Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água Santa Maria 27/07/04

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1 Manejo do solo para altos rendimentos XV Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água Santa Maria 27/07/04 João Carlos de Moraes Sá Universidade Estadual de Ponta Grossa - PR

2 Indice Visão conceitual dos sistemas de produção Porquê a MOS é a componente chave dos sistemas de produção? Processos de transformação e impacto nos sistemas Alterações em atributos do solo Estudo de caso Considerações finais

3 Um sistema de produção sustentável é aquele que se satisfaz sem interferir nas oportunidades do amanhã

4 H 2 O C AR NUTRIENTES

5 Sistem a Os efeitos da interação entre os atributos são maisimportantes do que os efeitos isolados de cada

6 O s sistem as de produção são dinâm icos O s m ecanism os e processos de transform ação não se

7 Impacto do preparo convencional associado a monocultura na perda do C original do Solo em regiões sob clima temperado, sub-tropical e tropical Anos de cultivo Perda de C (%) Canadá EUA 48 a 58 % (trigo) Campbell & Souster, 1982; Mann, Pergamino/C. Sarmiento-ARG % (trigo) Michelena, 1989; Casas, Ponta Grossa - PR 35 % (Soja-Trigo) Sá et al., Cerrado GO; MT 35 a 69 % (Soja) Resck, 1998 Seguy & Bouzinac, 2002 Latitude 42 N Latitude 32 S Latitude 25 S Latitude 13 a 16 S 0,96 a 1,2% aa 1,2 a 3,0% aa 3,5% aa 7 a 13,8 % aa

8 Decomposição da palhada de aveia preta + resíduos anteriores durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra (Piraí do Sul-PR) Ventania-PR 29,95 kg dia -1 MS (kg/ha) y = ,95x R 2 = 0, Semeadura (05/10/03) Florescimento DAE de Milho Grão Farináceo Colheita (14/03/04) Fonte: Sá, et al, 2004

9 Decomposição da palhada de Braquiária durante o ciclo de desenvolvimento do milho na safra (Rio Verde-Montividiu/GO) Montividiu-GO MS (kg/ha Semeadura (19/10/03) (8,16 Mg ha -1 ) y = ,26x R 2 = 0, Florescimento DAE de Milho 58,26 kg dia -1 Grão Farináceo (1,16 Mg ha -1 ) Colheita (16/02/04) Fonte: Sá, et al, 2004 (Dados não publicados)

10 Porquê a matéria orgânica do solo é a componente chave dos sistemas de produção?

11 Carcterísticas gerais da mineralogia nos solos brasileiros Equador > 70 % caulinita e/ou oxidos Fe e Al Argila de baixa atividade Carga Variável Capricornio Elevada acidez, presença de Al tóxico, baixo conteúdo de bases trocáveis

12 Clima sub-tropical e tropical > Temperatura; > Tx. decomposição da MOS; > perda de MOS Microagregação x (Fe, Al); Macroagregação x MOS) Ox. Fe, Al Ca 2+ Calagem Pontes de H CH-CH 2 CH N O H O O Minerais + de argila H R-C00 - H H OH - - O O O M HO - O H O OH H O C O C O O M OH 2 OH 2

13 A recuperação da M O S com aadoção do SPD Proporciona Rearanjo dos agregados e estabilidade estrutural,m a nutenção dos fluxos de água e gases nos poros e afertilidade

14 Macroagregado de µm (tecido vegetal pouco biodegradado); Foto: Dr. Christian Feller, Microagregado de µm (tecido vegetal decomposto); 3. Microagregado µm organo-mineral; 4. Microagregado 2-20 µm; 5. Fração argila (0-2 µm); 6. Complexo organo-argila

15 Compartimentos da matéria orgânica do solo CO 2 2 Energia Luminosa Resíduos culturais Rizodepósitos Frações leves Reservatório ativo H22O + CO Biomassa microbiana + Húmus Subst. Húmicas Subst.Não Húmicas Reservatório estável

16 Fluxo do Carbono em função do sistema de produção Milho Soja Soja Trigo Aveia Aveia Resíduos culturais Fluxo contínuo de C Reservatório de C no solo Pool ativo Pool lento Pool passivo Propriedades químicas, físicas e biológicas Compostos orgânicos Dens. Solo; C e N total; Estoque BMC e BMN; substâncias húmicas C; ph; CTC; P e K

17 Sequencia = 3 anos Milho Trigo Soja Aveia Soja Aveia Relação C/N Ciclo da cultura I M M/I Mai - Out M M/I Abr - Ago I 1 ano 2 ano 3 ano Jun - Out Out - Abr Out - Abr Set - Abr Rotaçã ção de culturas = base de sustentaçã ção do siste m a

18 Taxa de rizodeposição de algumas culturas Espécies Tipo de Rizodepósito Taxa de rizodeposição Referência Milho Glicose Frutose Sucrose maltose amino ácidos Compostos - N 8,76 mg g -1 raiz dia -1 0,88 mg g -1 raiz dia -1 1,30 mg g -1 raiz dia -1 2,04 mg g -1 raiz dia -1 0,80 µg g -1 raiz h µg -1 raiz dia -1 Shonwitz & Ziegler, 1982 Shonwitz & Ziegler, 1982 Shonwitz & Ziegler, 1982 Shonwitz & Ziegler, 1982 Jones & Darrah, 1993 Matsumoto et al., 1979 Trigo C solúvel (exsudatos) mg g -1 raiz dia -1 Prikryl & Vancura, 1980 Legum. Gram./ Past. Exsudatos (amino- Compostos) 250 mg g -1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985 Exsudatos solúveis 500 mg g -1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985

19 H 2 O Qualidade e Quantidade da MOS Biomassa Microbiana => Taxa de mineralização C-Lábil => Fluxo de N, P e S => Reciclagem Plantio Direto => Palha + Raiz C Exsudatos => agregação => Bioporos Macroagregação => Proteção Física do C Porosidade de aeração e fluxo de H2 O Desenvolvimento radicular (ocupação do espaço poroso) AR Tipos de raízes => Estabilidade estrutural NUTRIENTES Quant. de raízes => Exsudação

20 Estoque de C na camada de 40 cm em um Latossolo Vermelho argiloso após 22 anos sob plantio direto e convencional (Ponta Grossa-PR) Sá et al., 2001 Estoque de COT (Mg ha -1 ) Camada amostrada, cm 0-2,5 2,5-5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 9,2 8,4 14,1 * 14,8 17,4 18,7 * * 26,2 (NS) 26,6 PC 22 PD 22 20,0-40,0 40,8 (NS) 41,7 Estoque total PC = 99,4 Mg ha -1 PD = 119,0 Mg ha -1

21 Fluxo de N mic em Latossolo Vermelho argiloso há longo período sob PD PD 12 anos PD 22 anos. Set/00 Out/00 Nov/00 Fev/01 Maio/01 Jun/01 Ago/01 Out/01 Fev/02 Fonte: Venske-Filho et al. 2003

22 COT x Nmic 58, ,2 32,3 44,7 50, COT (Mg ha -1 ) = 0,323N mic + 3,06 r 2 = 0,68*** N mic (kg ha -1 ) PD-10 PD-20 PD-22 PC-22 Nmic (kg ha -1 ) COT (Mg ha -1 ) COT (Mg ha -1 )

23 H 2 O Qualidade e Quantidade da MOS Biomassa Microbiana => Taxa de mineralização C-Lábil => Fluxo de N, P e S => Reciclagem Plantio Direto => Palha + Raiz C Exsudatos => agregação => Bioporos Macroagregação => Proteção Física do C Porosidade de aeração e fluxo de H2 O Desenvolvimento radicular (ocupação do espaço poroso) AR Tipos de raízes => Estabilidade estrutural NUTRIENTES Quant. de raízes => Exsudação

24 Correlação linear entre o COT e a CTC em um experimento há 22 anos sob sistemas de manejo do solo CTC = 35,4 + 3,55COT R 2 = 0.64*** n = 150 (mmolc kg -1 )

25 Contribuição da matéria orgânica do solo na CTC Solos do Estado de São Paulo 70 a 74% da CTC proveniente da MOS (Raij, 1969) Solos do Estado do Paraná 75 a 90% da CTC proveniente da MOS (Pavan, 1985) Solos da Região do Cerrado 75 a 85% da CTC proveniente da MOS (Lopes, 1978; Resck, 1998)

26 Aum e nto da C T C devido ao incre m ento de 1 g dm -3 de Carbono Region Aumento da CTC References 1 g dm -3 de C Sul (RS) cmol c dm -3 Burle et al., ,0 Sul (PR) Cerrado (GO) 0,32 0,42 Sá, 2001 Resck, 1998

27 Correlação linear entre o carbono orgânico total (COT) e atributos da fertilidade do solo em um experimento de longa duração (16 anos) sobre sistemas de manejo do solo CTC (cmol dm -3 ) r = 0,80 *** V % r = 0,82 *** K (cmol dm -3 ) 1,0 0,8 0,6 0,4 0, r = 0,86 *** P (mg dm -3 ) r = 0,79 *** 0, COT (g dm -3 )

28 Aumento do armazenamento de água devido ao ganho de 1g dm -3 de C na camada de 0 a 10 cm 3 a 5 mm Após 10 anos de PD aumentou 13 a 18 g dm -3 Sá, 2002

29 O aumento na retenção de água devido ao incremento de 13 a 18 g dm -3 de C (camda de 0 a 10 cm) Retenção de água 65 a 90 mm Sá, 2002

30 O aumento na retenção de água devido ao incremento de 13 a 18 g dm -3 de C (camada de 0 a 10 cm) Pode aumentar a produção de milho em 5 a 10 % e a de soja em 7 a 12% Sá, 2002

31 O retorno econômico devido ao aumento do C pode representar US$ 40 a 80/ha Sá, 2002

32 Fertilização para trigo e Soja (à lanço) Forma de Aplicação No sulco À Lanço Trigo ( kg ha -1 ) K Soja NPK (No sulco) Aveia Produção (No sulco) Kg/ha ** (Sig. P<0,05) Soja K (à lanço) NPK Aveia NPK (No sulco) + N cob. Milho Tendência da mineralização Out - Abr Out - Abr Set - Abr Jun I - Out M M/I Mai - Out M M/I Abr - Ago I

33 60 Média geral Prof. = 0-10 cm N + P (Aveia) 51,5 COT (g kg -1 ) ,1 34,6 35,4 41, Ano de amostragem

34 Evolução do conteúdo de Carbono Orgânico Total (COT) na Fazenda Paiquerê no período de 1995 a y = 2,17x + 28,27 50 R 2 = 0,824*** COT (g dm -3 ) Taxa de enriquecimento anual , g dm Tempo (Ano)

35 Estoque de Carbono Orgânico Total (COT) na Fazenda Paiquerê (0 10 cm) no período de 1995 a 2003 Estoque COT (Kg ha -1 ) Estoque COT (Kg ha -1 ) = 2752,9Tempo R 2 = 0, Taxa anual 97 2,75 ton ha -1 de COT Período (anos)

36 Nabo Aveia Trigo Milho

37 ± 22 DAE Pré-Floração 9980 kg/ha Milho DAM Aveia DAE

38 Fertilização do sistema Estoque COT (Kg ha -1 ) R Aplicação de N na aveia 2 = 0, preta aumentou a produção de fitomassa contribuindo para o aumento de COT. Além disso, proporcionou um fluxo contínuo de N para atender a demanda de N pela cultura de Milho. O ganho anual em produtividade de milho período de a 2003 foi de 888 kg/ha COT (Kg ha -1 ) = 2752,9Tempo A maior produtividade 0 de milho e a estratégia de adubação visando o sistema trigo-soja, resultou no ganho de 162 kg ha -1 ano -1 Período (anos) de grãos de soja no mesmo período y = 888,1x ,5 R 2 = 0,86*** 1000 y = 162,6x ,5 R 2 = 0,956***

39 Produtividade da cultura da soja em três sistemas de rotação de culturas (PD = 17 anos) Produtividade (kg/ha) ,7 sc/ha ± US$ 85,50/ha 4,3 sc/ha ± US$ 64,50/ha So/Av/So So/Tr/So Mi/Tr/So Rotação de culturas Fornari & Sá, 2004

40 Efeito da cobertura na produção de grãos de soja Pousio Milheto + 5 sc/ha Soja Soja 51 sc/ha 56 sc/ha

41 Soja Precoce Sistem a Plantio Direto 52 a 55 sc/ha Milho safrinh a 60 a 80 sc/ha Milheto Soja Ciclo médio Ganho de 4 a 6 sc/ha de soja com a rotação com milho e o ciclo do cultivar 4,5 ton PA + 1,5 ton raízes/ha 62 a 65 sc/ha

42 Períodos de chuva e seca S O N D J F M Palhada de Milho Milheto M J Milho Safrinha + Braquiária Soja ciclo precoce (± 20%) Milheto A Soja ciclo médio (± 10%) Soja ciclo médio (± 20%) J A S Palhada de Milho Milho Safrinha (± 10%) Palhada de Milho Sorgo Duplopropósito Safrinha (± 20%) Milheto Soja ciclo Médio (± 25%) Milheto sobresemeadura Milheto Soja ciclo Tardio (± 25%) Pousio + Manejo Pós-colheita

43 Considerações finais Os atributos do solo estão estreitamente relacionados com a MOS A sustentabilidade do sistema de produção está na estratégia de desenvolver uma agricultura com base no carbono