Dinâmica da matéria orgânica do solo em sistemas de plantio direto a longo período
João Carlos de Moraes Sá
Universidade Estadual de Ponta Grossa - PR
Dr. Carlos C. Cerri – Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Dr. Warren A. Dick – Ohio State University
Dr. Rattan Lal – Ohio State University
Evolução do conhecimento da MOS
-1850 1850 - 1935
1935 - 1955
1955 - 1975
1975 - 1990
Primeiros trabalhos
Desenvolvimento da química
1990 -
Estrutura e modelos
Enfoque em sistemas de manejo
Schnitzer, 1978 and 1998; Jenkinson, 1976; Jastrow, 1998
Impacto de Sistemas agrícolas na matéria
orgânica do solo
Perda histórica de C = 66 a 90 Pg
(1 Pg = 1 x 1015g)
Devido a erosão 19 a 32 Pg
Fonte: Lal, 1999
O2
CO2 CO2
• Rompimento dos macroagregados
• Aumento da taxa de O2
• Aumento da atividade microbiana no solo
• Elevado fluxo de CO2 para a atmosfera
Devido a oxidação da M.O pelo preparo do solo
47 a 58 Pg
Fonte: Lal, 1999
1. Porque a MOS é o componente chave do sistema plantio direto?
2. Qual a contribuição dos resíduos culturais na MOS ?
3. Onde ocorre a maior contribuição dos resíduos culturais na MOS ?
4. Por que é fundamental manter o plantio direto permanente ?
Questionamentos gerais sobre o plantio direto
Programa de Pesquisa
Objetivo geral
Avaliar as mudanças nos compartimentos da MOS e o potencial de sequestro de C no sistema plantio direto
Descrição dos tratamentos
Composição da cronossequencia
Campo nativo (NF) constituindo a vegetação natural dessa região
Preparo do campo nativo (PNF-1)-representa a conversão para agricultura (1,5 anos)
Plantio direto há 10 anos (NT-10)
Plantio direto há 20 anos (NT-20)
Plantio direto há 22 anos (NT-22)
Preparo convencional há 22 anos (CT-22)
Solo, vegetação e clima
Latossolo vermelho escuro argiloso
Kaolinita, gibsita e óxidos de ferro
Vegetação natural de gramineas C4
Clima tipo cfb, com precipitação média de 1545 mm e altitude de 880 a 900 m
Áreas selecionadas na posição de topo
Rotação de culturas semelhante
Resultados
15
NF
0
30
60
90
120
150
NF
0
3
6
9
12
C (ton ha-1) N (ton ha-1)
Prof. (0-40 cm) Prof. (0-40 cm)
Estoque de C e N (linha vermelha representa o NF)
-2
0
2
4
6
8
10 C
(ton
ha-1
) 0-2.5 cm 2.5-5 cm 5-10 cm
LSD 0.05
1.0
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
N (t
on h
a-1)
LSD 0.05
Depth PNF-1 NT-10 NT-20 NT-22 CT-22
--------------------- % --------------------------
C para cada tratamento comparado ao campo nativo
(cm)
0-2.5
2.5-5
5-10
+ 6.9
+ 26.6
+ 26.1
+ 19.6
+ 8.8
- 2.5
+ 43.2
+ 35.1
+ 15.4
+ 75.4
+ 56.1
+ 15.8
- 13.5
- 7.2
- 1.6
Resíduos x Carbono
r = 0.86 **
Taxa de adição de palha = 8.8 ton ha-1 ano-1
Resíduos culturais
Carb
ono
y = 3.76x + 29.5
R2 = 0.70
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60
CTC
(mm
olc k
g-1 )
C (g kg-1)
Carbono orgânico x CTC
Ganho de CTC por ano
Camada de 0-2,5 cm: 1.1 cmolc kg-1 de solo
Camada de 2,5-5 cm: 0.3 cmolc kg-1 de solo
Camada de 5-10 cm: 0.28 cmolc kg-1 de solo
0
10
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-20
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
PNF-1
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NF
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-10 20
0-20
00
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-22
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
CT-22
0
10
20
30
40
50
0
15
30
45
60
75 0-2.5 cm
2.5-5 cm
FG (%
do
peso
sec
o)
C (g
kg-
1 )
Fração granulométrica (FG) da MOS e conteúdo de C
FGm
C derivado dos resíduos culturais
0
25
50
75
100
0-2.5 cm
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
PNF-1
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-10
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-20
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-22
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
CT-22
(%)
FGm
0
25
50
75
2.5-5 cm 100
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
PNF-1
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-10
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-20
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
CT-22
FGm
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-22
(%)
C derivado dos resíduos culturais
0
25
50
75
100
C derivado dos resíduos culturais
PNF-1
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-10
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-20 20
0-20
00
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
NT-22
200-
2000
53-2
00
20-5
3 2-
20
0-2
CT-22
10-20 cm
0
25
50
75
100
5-10 cm
(%)
FGm
Trigo
Soja Aveia Aveia
Milho
Sequencia = 3 anos
Jun - Out Abr - Ago Set - Abr Out - Abr
Mai - Out
Out - Abr
Soja
Rotação de culturas
1° ano 2° ano 3° ano
34 - 42 13 - 16 28 - 32 13 - 16 28 - 32 64 - 68
Ciclo da
cultura
Relação C/N
Taxa de sequestro de C
0-2.5 2.5-5 5-10 10-20 20-40 (0-40) ----------------------- Kg ha-1 ano-1 ---------------------- 319 212 125 151 187 994
Contribuição por prof., cm Total
Microagregados
20 - 90 and 90 - 250 m
Debris de fungos e vegetais
Microestruturas de argila
Partículas primárias
+
Microestruturas de argila
+ Debris de fungos e bacterias
Microagregados associados ao silte (2-20m)
+ Fragmentos de fungos e plantas
Microagregados
20 - 250 m
Agentes de ligação transientes e temporários
Tisdall and Oades , 1982; Dexter, 1988; Kay, 1990
+
Microagregados de silte com derivados de associações com microorganismos
Macroagregado
Sequestro de carbono – Proteção física da MOS
0
3
6
9
12
15
Total Lábil Total Lábil
C
a
b
b b a
a b
a
N.S
Polissacarídeos no solo
0 – 2,5 cm 2,5 – 5,0 cm
NF PD PC
(g k
g-1 )
Conteúdo de polissacarídeos total e lábil
N-Total = 0.083C – 0.388
R2 = 0.94***
n = 150
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0 10 20 30 40 50 60 70
C (g kg-1)
N-T
otal
(g k
g-1)
y = 0.0001x - 0.0015
R2 = 0.62 ***
0.000
0.002
0.004
0.006
0.008
0.010
0 10 20 30 40 50 60 70
SOC (g kg-1)
g
CO
2 h-1
g-1
soi
l Carbono do solo x Respiração basal
A
B
C
0 250 500 750 1000 1250
C
B
A
A
C
B
Depth (cm)
g C g-1 solo -1
NF
NT CT
NF
NT
CT
NF
NT
CT
D
B
A
0 50 100 150 200 250
A
B
C
A
B
C
g N g-1 solo
0 - 2,5
2,5 - 5
5 - 10
Biomassa microbiana de C e N
Taxa anual de incremento de P e K no sistema plantio direto para o sul do Brasil
P = 10,3 Kg ha-1 ano-1
K = 23,6 Kg ha-1 ano-1
82000 ton P
188000 ton K
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
Tempo (ano)
C (M
g ha
-1)
% d
a M
OS
do C
ampo
Nat
ivo
Steady-State
dC/dt = 0 C = K1A/K2
Campo Nativo
Con
vers
ão p
/ Agr
icul
tura
NT-10
NT-20
NT-22
50
100
Prep
aro
Con
venc
iona
l
150
± 40 anos
+ 28.19 Mg ha-1
Novo
Steady-state
Simulação para 0-20 cm
Potencial de sequestro de C para a região Sul do Brasil
7,9 a 10,6 milhões de toneladas de C por ano
29.3 a 38.9 milhões de toneladas de CO2 por ano que deixam de ser emitidas para a atmosfera
Equivale
Conclusões
A contribuição dos resíduos culturais foi maior nas frações mais oxidáveis da MOS (200-2000m, 53-200m e 20-53m);
O PD a longo período e associado ao retorno de resíduos culturais aumentou a MOS em 45 e 54% na camada de 0-10 cm em relação ao campo nativo e o preparo convencional, respectivamente;
Conclusões
A taxa de sequestro de C para a camada de 0-40 cm foi 994 kg ha-1 ano-1.
O potencial de sequestro de C estimado para a região Sul do Brasil é de 7.93 milhões ton C ano-1 (dados desse estudo) a 10.6 milhões de ton C ano-1 (dados de Bayer et al., 2000).
Conclusões
Esse potencial de sequestro de C para a região Sul do Brasil é equivalente a assimilação de 29.3 a 38.9 milhões de toneladas de CO2 ano
-1 (1 unidade de C é equivalente a 3.67 unidades de CO2)