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Soil organic matter stock and quality in agroforestry and full sun coffee systems
(Universidade Federal de Viçosa, 2009-06-26) Xavier, Francisco Alisson da Silva; Mendonça, Eduardo de Sá
A restauração dos níveis de matéria orgânica do solo (MOS) é considerada um dos mais importantes fatores para o aumento da qualidade do solo. A avaliação das mudanças nos níveis da MOS em função do manejo é fundamental para identificar estratégias para o aumento da produtividade, para evitar a degradação do solo e diminuir a emissão dos gases que proporcionam o aumento do efeito estufa. No Brasil, o manejo do solo com o plantio direto tem sido amplamente difundido como uma alternativa para o aumento do sequestro de C no solo em diferentes ecossistemas. Entretanto, pouca atenção tem sido voltada para outros tipos de uso do solo que promovem a restauração da MOS. O cultivo do café sob sistema agroflorestal (SAF) tem sido considerado uma opção de manejo do solo ideal para solucionar parte dos problemas agrícolas na região da Zona da Mata mineira, uma vez que tais sistemas contribuem para a redução da erosão do solo, melhoram a ciclagem de nutrientes e aumentam os teores de MOS. Em 1995, uma equipe composta por agricultores familiares e pesquisadores, com o apoio do Centro de Tecnologias Alternativas da Zona da Mata (CTA-ZM) em parceria com a Universidade Federal de Viçosa, especialmente com Departamento de Solos, iniciaram um processo de experimentação participativa com o cultivo de café sob SAFs. O potencial dos SAFs para o aumento dos estoques de C, N e P no solo e o efeito desse tipo de manejo sobre a qualidade da MOS não estão completamente elucidados em agroecossistemas específicos na região da Zona da Mata mineira. As hipóteses gerais envolvidas no presente estudo consideram que: (i) devido ao constante aporte de resíduos orgânicos derivados dos componentes arbóreos, os SAFs favorecem o aumento dos estoques de C, N e P do solo e nos diferentes compartimentos da MOS em comparação ao sistema de cultivo à pleno sol (PSOL); e que (ii) a diversidade e qualidade dos resíduos orgânicos nos SAFs afetam as características químicas e estruturais da MOS refletindo as diferentes formas com que esta atua na ciclagem de nutrientes. Os objetivos gerais deste estudo foram: (i) quantificar os estoques de C orgânico, N e P do solo e em diferentes compartimentos da MOS em áreas com cultivo de café sob SAF e PSOL, e (ii) avaliar a influência da diversidade e qualidade dos resíduos orgânicos sobre as características químicas e estruturais das substâncias húmicas em ambos os sistemas. O estudo foi conduzido em três propriedades de agricultores familiares em sistemas de cultivo de café sob SAF e PSOL em áreas situadas nos municípios de Divino e Araponga na região da Zona da Mata de Minas Gerais. Áreas sob fragmentos de mata nativa (MN) foram também amostradas e utilizadas como referência da condição de equilíbrio do solo. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm. O capítulo 1 apresenta a introdução geral enfatizando os principais problemas do estudo. No capítulo 2 avaliaram-se os estoques totais de C orgânico, N e P no solo e nas substâncias húmicas. Os estoques de C orgânico nas áreas cultivadas variaram de 1,36 a 3,92 kg m-2 entre os diferentes sítios de estudo. De modo geral, não houveram diferenças significativas nos estoques de C, N e P do solo entre os sistemas SAF e PSOL em todos as áreas avaliadas. Tal efeito parece estar relacionado com outras características físicas do solo. O cultivo do solo reduziu os estoques de C em relação à MN. Nos SAFs tal redução foi menor quando comparado aos sistemas PSOL. A adoção dos SAFs resultou no aumento do índice de manejo de C em todos os sítios avaliados, sugerindo a reabilitação dos níveis de SOM. O potencial dos SAFs para o aumento do estoque de C no solo depende das condições ambientais particulares de cada sítio de estudo. A dinâmica do C, N e P no solo foi diretamente influenciada pela qualidade dos resíduos orgânicos nos SAFs. O estudo da dinâmica do C e N em diferentes classes de agregados é apresentado no capítulo 3. O teor de C na fração 250–2000 μm representou a maior parte do C orgânico total do solo. Em Divino, o conteúdo de matéria orgânica particulada livre no SAF foi 2,8 e 2,0 vezes maior que no sistema PSOL nas camadas de 0-5 e 5-10, respectivamente. Em Araponga(I) tais proporções foram 1,3 e 1,8 vezes maior no SAF comparado ao PSOL. Em Divino e Araponga(I) os SAFs melhoraram a agregação do solo devido ao aumento dos macroagregados estáveis e promoveram o aumento da proteção de C e N nos microagregados formados no interior do macroagregados. Portanto, a estabilidade dos teores de C e N no solo à longo prazo nestes sítios parece estar muito associada com a continuidade do cultivo sob manejo agroflorestal. No capítulo 4 foi realizada a caracterização da distribuição das formas inorgânicas e orgânicas de P (Pi e Po) em diferentes compartimentos em áreas sob SAF e PSOL. Para tal, utilizou-se a técnica de fracionamento sequencial. A distribuição dos compartimentos de Pi e Po variaram entre os diferentes sítios estudados, sugerindo que a ciclo do P depende das características particulares de cada agroecossistema. A dinâmica das frações de P nos SAFs dependeu do compartimento orgânico de P. Em Divino e Araponga(I), os SAFs aumentaram o compartimento de Po mineralizável (NaHCO3-Po + HClconc.-Po), o que favorece os processos biológicos na ciclagem de P no solo. Em Araponga(II), o SAF aumentou o compartimento de Po moderadamente lábil (NaOH-Po), sugerindo que a ciclagem de P ocorre a médio prazo, uma vez que este compartimento é considerado como fonte de P quando formas de maior labilidade são utilizadas prioritariamente. A caracterização química e estrutural dos ácidos húmicos (AH) e ácidos fúlvicos (AF) foi o enfoque do capítulo 5. AH e AF foram extraídos das camadas de 0-5 e 5-10 cm e caracterizados comparativamente utilizando técnicas químicas e espectroscópicas específicas, incluindo: análise elementar (teores de C, H, N and O), análise dos grupamentos funcionais, termogravimetria (TG), espectroscopia na região do infra-vermelho transformada de Fourier (FTIR) e resonância magnética nuclear do 13 C (13C CP-MAS/NMR). Em superfície, SAF em Divino apresentou AH com maior razão atômica H/C e menor O/C em relação ao cultivo PSOL, indicando que o manejo agroflorestal favoreceu a formação de AH com menor grau de oxidação. A tendência dos resultados obtidos com a análise elementar foi comprovada com a termogravimetria. De modo geral, os espectros de FTIR dos AHs e AFs foram semelhantes entre os tipos de manejo SAF e PSOL. Em todos os sítios estudados, os espectros de 13 C NMR de AH foram dominados pelo grupamento O-alquil C seguido de grupos alquil-C. Os dados de 13 C CP-MAS/NMR confirmaram os resultados obtidos com as demais técnicas, indicando que AH extraído de solos sob SAFs em Divino e Araponga(I) apresentaram menor grau de humificação, enquanto que em Araponga(II) esta clara evidência não foi verificada. Em conclusão, as mudanças químicas na estrutura de AHs e AFs em função do uso do solo sob manejo agroflorestal dependem das características particulares do ambiente nas quais este tipo de manejo é implantado. Desta forma, o efeito do manejo agroflorestal sobre as características químico-estruturais das substâncias húmicas em comparação ao manejo a pleno sol não deve ser generalizado. Finalmente, o capítulo 6 apresenta o resumo geral e as considerações finais, apontando alguns aspectos importantes quanto às necessidades de pesquisas futuras considerando o cultivo do solo sob manejo agroflorestal na Zona da Mata.