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Universidade de São Paulo
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”
Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de
integração lavoura-pecuária na Amazônia e no Cerrado
João Luís Nunes Carvalho
Tese apresentada para obtenção do título de Doutor em
Ciências. Área de concentração: Solos e Nutrição de
Plantas
Piracicaba
2010
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João Luís Nunes Carvalho
Engenheiro Agrônomo
Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de integração lavoura-
pecuária na Amazônia e no Cerrado
Orientador:
Prof. Dr. CARLOS CLEMENTE CERRI
Tese apresentada para obtenção do título de Doutor em
Ciências. Área de concentração: Solos e Nutrição de
Plantas
Piracicaba
2010
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Dados
Internacionais de Catalogação na Publicação
DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP
Carvalho, João Luis Nunes
Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de
integração lavoura-pecuária na Amazônia e no Cerrado / João Luis Nunes
Carvalho. - - Piracicaba, 2009.
141 p. : il.
Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” , 2009.
1. Amazônia 2. Carbono 3. Cerrado 4. Efeito estufa 5. Fluxo de gases 6.
Lavoura 7. Pecuária 8. Uso do solo I. Título
CDD 631.4
C331d
“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”
3
A Deus pela vida
DEDICO
Aos meus pais Antônio e Vera Lúcia, à minha madrinha Chiquinha,
pelo apoio irrestrito e incentivo em todos
os momentos de minha vida.
OFEREÇO.
4
5
AGRADECIMENTOS
Ao orientador Dr. Carlos Clemente Cerri pelo apoio incondicional em todas as fases desta
pesquisa, pelos ensinamentos e principalmente amizade concedida;
Ao Dr. Carlos Eduardo Cerri, pelas longas horas de conversa e participação direta na realização
deste trabalho;
Ao Dr. Martial Bernoux, Institute Recherche pour le Développement (IRD-França) pelo apoio
concedido no período de estágio no exterior;
À Dra. Brigitte Josefine Feigl por toda amizade e auxílio nesse perírodo de pós-graduação;
Ao bolsista de iniciação científica e “fiel escudeiro” no desenvolvimento dessa pesquisa
Guilherme Silva Raucci pela dedicação, eficiência e amizade em todos os momentos;
À coordenação do Programa de Pós-Graduação do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas
(ESALQ/USP), pela oportunidade concedida;
À FAPESP pelo apoio financeiro na execução deste projeto de pesquisa;
À Fundação de Apoio à Pesquisa e Desenvolvimento Agropecuário de Goiás (Fundação GO) e
Fundo de Incentivo da Cultura do Algodão em Goiás (FIALGO) pelo apoio financeiro
disponibilizado.
Ao CAPES e à FAPESP pelas bolsas de estudo concedidas;
Aos proprietários das Fazendas Juliana, Dona Isabina e Agropecuária Peeters por ceder as áreas
de estudo e por todo apoio na condução dos estudos;
6
Aos pesquisadores da Embrapa Dr. Vicente Godinho e Ms. Flávio Wruck por toda colaboração
nessa pesquisa;
Aos colegas do Laboratório de Biogeoquíca Ambiental: Maísa Belizário, Marcos Siqueira,
Carolina Lisboa, Francisco Fujita, Stoécio Maia, Marcelo Galdos, Leidivan Frazão, André
Mazzeto, Marília Chiavegato, Ciniro Costa, Angélica Jaconi, Felipe Cury, Daniel Lammel, Cindy
Moreira, Gregori Ferrão e Adriana pela convivência e amizade;
Aos colegas do Programa de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas;
Aos funcionários do Laboratório de Biogeoquímica Ambiental: Mara; Zezinho, Lílian, Sandra e
Dagmar por todo auxílio nas análises laboratoriais;
Ao pessoal do setor de transportes do CENA/USP, em especial aos amigos José Odake e Luiz
Cláudio Paladini por todo apoio concedido nas viagens de campo.
Aos grandes companheiros de república: Barizon, Henrique, Ademir, Purpurina, Mineiro, Shimu,
Voluntário, Neto, Sãdulin e Meddog por todos os momentos compartilhados;
Aos tios Raul (em memória), Neuza, Pedro Cezar e Marisa por todo apoio concedido;
Aos meus irmãos, sobrinhos e demais familiares pelo incentivo nessa jornada;
Aos amigos de São Gonçalo do Sapucaí, os quais eu tenho a honra de conviver nesta vida;
Um agradecimento especial à colega de pós-graduação, amiga e companheira Bruna Oliveira, por
todo carinho e compreensão durante o desenvolvimento desta tese. Obrigado, sem você as coisas
seriam mais dificeis!
Enfim, agradeço a todos aqueles que, de alguma forma, contribuíram para a realização deste
trabalho, muito obrigado!
7
“O solo não é uma herança que recebemos de nossos pais,
mas sim um patrimônio que tomamos
emprestados de nossos filhos”.
L. Brown
“Ninguém ignora tudo, ninguém sabe tudo.
Por isso, aprenderemos sempre”
Paulo Freire
8
9
SUMÁRIO
RESUMO ........................................................................................................................................ 13
ABSTRACT .................................................................................................................................... 15
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 17
Referências ...................................................................................................................................... 20
2 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO SOLO SOB DIFERENTES USOS DA TERRA NOS
BIOMAS AMAZÔNIA E CERRADO ........................................................................................... 23
Resumo ............................................................................................................................................ 23
Abstract ............................................................................................................................................ 24
2.1 Introdução .................................................................................................................................. 25
2.2 Material e Métodos .................................................................................................................... 26
2.2.1 Localização e escolha das áreas de estudo ............................................................................. 26
2.2.2 Descrição detalhada das áreas avaliadas ................................................................................ 28
2.2.3 Amostragem de solo ............................................................................................................... 31
2.2.4 Análises químicas do solo ...................................................................................................... 31
2.2.5 Analises estatísticas dos dados ............................................................................................... 31
2.3 Resultados .................................................................................................................................. 32
2.3.1 Modificação dos atributos químicos do solo .......................................................................... 32
2.3.1.1 Município de Chupinguaia, RO ........................................................................................... 32
2.3.1.2 Município de Santa Carmem, MT ....................................................................................... 34
2.3.1.3 Município de Montividiu, GO ............................................................................................. 36
2.4 Discussão ................................................................................................................................... 39
2.4.1 Conversão de vegetação nativa para pastagens ...................................................................... 39
2.4.2 Conversão de vegetação nativa e de pastagens para lavouras ................................................ 39
2.4.3 Conversão de sucessão de cultivos para integração lavoura-pecuária ................................... 40
2.5 Conclusões ................................................................................................................................. 41
Referências ...................................................................................................................................... 41
3 IMPACTOS DE PASTAGENS, AGRICULTURA E SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO
LAVOURA-PECUÁRIA NOS ESTOQUES DE CARBONO DO SOLO ..................................... 45
Resumo ............................................................................................................................................ 45
10
Abstract ........................................................................................................................................... 46
3.1 Introdução ................................................................................................................................. 47
3.2 Material e Métodos ................................................................................................................... 49
3.2.1 Localização e escolha das áreas de estudo ............................................................................. 49
3.2.2 Descrição detalhada das áreas avaliadas ................................................................................ 49
3.2.3 Amostragem de solos e análises químicas ............................................................................. 53
3.2.4 Cálculo dos estoques de carbono do solo............................................................................... 53
3.2.5 Estimativas da origem do carbono do solo ............................................................................ 54
3.2.6 Analises estatísticas dos dados ............................................................................................... 55
3.3 Resultados ................................................................................................................................. 55
3.3.1 Densidade do Solo ................................................................................................................. 55
3.3.2 Teores de carbono do solo ..................................................................................................... 56
3.3.3 Estoques de carbono do solo .................................................................................................. 58
3.3.4 Variação isotópica do carbono do solo .................................................................................. 60
3.4 Discussão .................................................................................................................................. 61
3.4.1 Densidade do solo .................................................................................................................. 61
3.4.2 Teores de carbono do solo ..................................................................................................... 62
3.4.3 Estoques de carbono do solo .................................................................................................. 63
3.4.3.1 Conversão de vegetação nativa para pastagens ................................................................... 63
3.4.3.2 Conversão de vegetação nativa e pastagens para agricultura ............................................. 65
3.4.3.3 Conversão de agricultura para sistemas de integração lavoura-pecuária ............................ 66
3.4.4 Variação isotópica do carbono do solo .................................................................................. 69
3.4.5 Fonte ou dreno de CO
2
: Qual o papel do solo na mudança de uso da terra? ......................... 72
3.5 Conclusões ................................................................................................................................ 74
Referências ...................................................................................................................................... 74
4 USO DA MODELAGEM MATEMÁTICA PARA AVALIAÇÃO DOS ESTOQUES DE
CARBONO DO SOLO NO PROCESSO DE MUDANÇA DE USO DA TERRA ....................... 81
Resumo............................................................................................................................................ 81
Abstract ........................................................................................................................................... 82
4.1 Introdução ................................................................................................................................. 83
4.2 Material e Métodos ................................................................................................................... 84
11
4.2.1 Localização e descrição das áreas de estudo .......................................................................... 84
4.2.2 O Century Ecosystem Model .................................................................................................. 85
4.2.3 Simulação das condições iniciais sob Cerradão ..................................................................... 86
4.2.4 Simulação da conversão de Cerradão para pastagem e sucessão de cultivos ......................... 88
4.2.5 Simulação da conversão da sucessão de cultivos para sistemas de ILP ................................. 88
4.2.5 Validação das simulações ....................................................................................................... 89
4.3 Resultados e discussão .............................................................................................................. 89
4.3.1 Condições iniciais sob vegetação nativa ................................................................................ 89
4.3.2 Conversão de vegetação nativa para pastagem e agricultura ................................................. 91
4.3.2 Conversão de sucessão de cultivos para sistemas de integração lavoura-pecuária ................ 93
4.4 Conclusões ................................................................................................................................. 95
Referências ...................................................................................................................................... 96
5 IMPACTOS DA IMPLANTAÇÃO DE PASTAGENS, AGRICULTURA E SISTEMAS DE
INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NOS FLUXOS DE GASES DO EFEITO NA
REGIÃO DO CERRADO ............................................................................................................. 103
Resumo .......................................................................................................................................... 103
5.1 Introdução ................................................................................................................................ 105
5.2 Material e Métodos .................................................................................................................. 107
5.2.1 Localização e descrição da área de estudo ........................................................................... 107
5.2.2 Amostragem e análises dos gases do efeito estufa ............................................................... 111
5.2.3 Analises estatísticas dos dados ............................................................................................. 112
5.3 Resultados ................................................................................................................................ 112
5.3.1 Avaliação dos diferentes usos da terra ................................................................................. 112
5.3.1.1 Umidade e temperatura do solo ......................................................................................... 112
5.3.1.2 Fluxos de CO
2
.................................................................................................................... 114
5.3.1.3 Fluxos de N
2
O ................................................................................................................... 116
5.3.1.4 Fluxos de CH
4
.................................................................................................................... 117
5.3.2 Avaliação dos diferentes métodos de manejo da soqueira do algodoeiro ............................ 119
5.3.2.1 Umidade e temperatura do solo ......................................................................................... 119
5.3.2.2 Fluxos de CO
2
.................................................................................................................... 121
5.3.2.3 Fluxos de N
2
O ................................................................................................................... 123
12
5.3.2.4 Fluxos de CH
4
................................................................................................................... 124
5.4 Discussão ................................................................................................................................ 125
5.4.1 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de CO
2
........................................................ 125
5.4.2 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de N
2
O........................................................ 127
5.4.3 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de CH
4
........................................................ 129
5.4.4 Balanço de GEE no processo de mudança do uso e manejo do solo ................................... 130
5.5 Conclusões .............................................................................................................................. 132
Referências .................................................................................................................................... 132
Considerações finais ..................................................................................................................... 138
13
RESUMO
Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de integração lavoura-
pecuária na Amazônia e no Cerrado
Mudanças de uso e manejo influenciam o acúmulo de carbono (C) no solo e o fluxo de
gases do efeito estufa (GEE). No Brasil, sobretudo nos biomas Amazônia e Cerrado,
historicamente vegetações nativas são convertidas em pastagens e agricultura emitindo
consideráveis quantidades de GEE para a atmosfera. Áreas sob pastagens e agricultura vêm sendo
convertidas em sistemas mais intensificados e tecnicamente mais avançados, tais como os
sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP), os quais têm a capacidade de acumular C no solo
e mitigar as emissões de GEE para atmosfera. O objetivo deste estudo foi avaliar as modificações
nos estoques de C do solo e nos fluxos de GEE em áreas sob mudança de uso da terra nos biomas
Amazônia e Cerrado. Foram avaliadas áreas sob vegetação nativa, pastagens, sucessão de
cultivos e ILP em diferentes condições edafoclimáticas. O manejo da fertilidade do solo sob
pastagem afeta produção de biomassa, que por sua vez influencia o acúmulo ou perda de C.
Pastagem cultivada em solo fértil acumulou 0,46 Mg de C ha
-1
ano
-1
. Sob baixa fertilidade
natural, obsrvou-se perdas de 0,15 e 1,53 Mg de C ha
-1
ano
-1
, respectivamente para pastagem não
degradada e degradada. A conversão de vegetação nativa e pastagem para agricultura, mesmo
cultivada sob SPD, reduziu o estoque de C, exibindo perdas de 0,69 a 1,44 Mg ha
-1
ano
-1
. A
implantação de sistemas de ILP em áreas sob sucessão de cultivos aumentou os estoques de C no
solo, com taxas varaindo de 0,82 a 2,58 Mg ha
-1
ano
-1
. Aplicando a modelagem matemática, com
o modelo Century, verificou-se as mesmas tendências de acúmulo ou perdas de C no solo.
Entretanto, o modelo subestimou os estoques de C em todas as áreas avaliadas. Em Montividiu, a
avalaição do fluxo de GEE em diferentes usos e manejos da terra, evidenciou maior emissão C-
CO
2
na pastagem (10820 kg ha
-1
) e esta foi significativamente maior em relação à sucessão de
cultivos (4987 kg ha
-1
) e ILP (6565 kg ha
-1
). Emissão de N-N
2
O foi maior em ILP (2,00 kg ha
-1
ano
-1
) e menor na vegetação nativa (0,35 kg ha
-1
ano
-1
). Os fluxos de C-CH
4
resultaram em
emissão de 1,67 kg ha
-1
ano
-1
na pastagem e em absorção nas demais áreas. Em ILP, os manejos
aplicados à soqueira do algodoeiro, resultaram em diferenças nos fluxos de GEE. O manejo
químico, sem perturbação do solo, reduziu a emissão de CO
2
, aumentou a emissão de N
2
O e não
influenciou os fluxos de CH
4
. Utilizando as taxas de acúmulos de C e os fluxos de GEE obteve-se
o seqüestro de C no solo. As taxas de seqüestro, expressas em C equivalente, evidenciaram
perdas da ordem de 0,43 e 0,77 Mg ha
-1
ano
-1
, respectivamente para a conversão de Cerrado para
pastagem e sucessão de cultivos. Implantação de ILP em áreas sob sucessão de cultivos resultou
em seqüestro de C pelo solo, independente do manejo aplicado. Manejo químico seqüestrou 1,05
Mg de C ha
-1
ano
-1
. Manejo mecânico com o equipamento Cotton 1000 e grade aradora
seqüestraram 0,58 e 0,71 Mg de C ha
-1
ano
-1
, respectivamente. A implantação de sistemas ILP se
mostrou uma excelente alternativa para acumular C no solo e mitigar as emissões de GEE para
atmosfera.
Palavras-chave: Mudança do uso da terra; Carbono do solo; Amazônia; Cerrado; Integração
lavoura-pecuária; Emissão de gases do efeito estufa
14
15
ABSTRACT
Carbon dynamics and greenhouse gas fluxes in integrated crop-livestock systems in
Amazonia and Cerrado
Changes on land use and management influence the accumulation of carbon (C) in soil
and the greenhouse gas (GHG) fluxes. In Brazil, especially in Amazonia and Cerrado‟s biomes,
the native vegetation has been historically converted in pastures and agriculture causing
considerable amount of GHG emissions to the atmosphere. Recently, pastures and agricultural
activities have been adopting more intensified and technically advanced land management
systems, such as the integrated crop-livestock (ICL) system, which has the capacity to increase
soil C accumulation and promote GHG mitigation. The objective of this study was to evaluate the
alterations in soil C stock and GHG fluxes in areas under land use changes in the Amazonia and
Cerrado‟s biomes. The study focused on areas under native vegetation, pasture, crop succession
and ICL under different edaphoclimatic conditions. The fertility management of soil under
pasture affects the biomass production which, in turn, influences not only the soil C accumulation
but also the C loss. This study showed that pasture cultivated in fertile soil presented an
accumulation of 0.46 Mg of C ha
-1
year
-1
.
Under naturally low soil fertility, losses of 0.15 and
1.53 Mg of C ha
-1
year
-1
were observed in non-degraded and degraded pastures, respectively.
Conversion of native vegetation and pasture to agriculture, even when cultivated under no-tillage,
caused the reduction of C stock and showed losses from 0.69 to 1.44 Mg ha
-1
year
-1
. The
implementation of ICL systems in crop succession areas caused the increase of soil C stock with
rates ranging from 0.82 to 2.58 Mg ha
-1
year
-1
. By applying the Century model, the same
tendencies in soil C accumulation and C loss were observed. However, the model underestimated
the C stock in all areas under evaluation. In Montividiu, Goiás State, the evaluation of GHG
fluxes from different land uses and management showed that pasture produced higher C-CO
2
emissions (10829 kg ha
-1
year
-1
) than crop succession (4987 kg ha
-1
year
-1
) and ICL (6565 kg ha
-
1
year
-1
). The N-N
2
O emission was higher from ICL (2.00 kg ha
-1
year
-1
) and lower from native
vegetation (0.35 kg ha
-1
year-
1
). Regarding the C-CH
4
emissions from pastures, the fluxes were in
the order of 1.67 kg ha
-1
year
-1
while the other areas showed sink. In ICL, the soil management
applied to the cotton stalk resulted in GHG flux differences. Chemical management with no soil
disturbance reduced the CO
2
emissions, increased N
2
O emissions and showed no influence on
CH
4
fluxes. Carbon sequestration rates, expressed in C equivalent, showed losses in the order of
0.43 and 0.77 Mg ha
-1
year
-1
, respectively, from the conversion of Cerrado to pasture and crop
succession. The implementation of ICL in areas under crop succession resulted in C sequestration
in soil, regardless the type of management applied. Chemical management produced C
sequestration of 1.05 Mg ha
-1
year
-1
. Mechanical management with Cotton 1000 equipment and
full tillage produced the sequestration of 0.58 and 0.71 Mg of C ha
-1
year
-1
, respectively. The
implementation of ICL systems showed to be an excellent alternative for soil C accumulation and
mitigation of GHG emission.
Keywords: Land use change; Soil carbon; Amazonia; Cerrado; Crop-livestock systems;
Greenhouse gases emissions
16
17
1 INTRODUÇÃO
Tem sido crescente a preocupação mundial em relação às mudanças do clima no planeta,
decorrentes, principalmente das emissões de dióxido de carbono (CO
2
) e outros gases de efeito
estufa (GEE), tais como o óxido nitroso (N
2
O) e o metano (CH
4
) (INTERGOVERNMENTAL
PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC, 2007)
.
Nas últimas décadas, as atividades antrópicas têm provocado uma série de alterações na
paisagem terrestre e, mais recentemente, na atmosfera. O mais recente relatório do IPCC (2007)
estima que as emissões globais anuais de GEE de caráter antrópico cresceram 70% entre 1970 e
2004 e resultou em aumento na temperatura média da superfície terrestre de 0,55
o
C.
Esse aumento da emissão de GEE e conseqüente aquecimento global do planeta vêm
acarretando a busca por estratégias que visem à redução das fontes destes gases. Sabe-se que
alguns usos da terra e condições de manejos adotados podem potencializar ou mitigar a emissão
de GEE para a atmosfera.
Estimativas apontam que a conversão de ecossistemas nativos para agrossistemas, somada
ao setor agropecuário, contribuem atualmente, com aproximadamente 24 % das emissões
mundiais de CO
2
, 55 % das emissões de CH
4
e 85 % das emissões de N
2
O para atmosfera (IPCC,
2007). Já no Brasil, as emissões de GEE oriundas da mudança de uso da terra e da agropecuária
são bem mais acentuadas percentualmente, representando aproximadamante 75, 91 e 94 % do
total das emissões de CO
2
, CH
4
e N
2
O, respectivamente (CERRI et al., 2009). Entretanto, a
análise da contribuição da mudança de uso da terra e do setor agropecuário no aquecimento
global são mais difíceis de serem quantificadas quando comparadas por exemplo ao setor
industrial, pois os GEE são provenientes de fontes difusas e sistemas mais complexos. As
principais estratégias para mitigar a emissão de GEE resultantes de atividades antrópicas no setor
agrícola consistem na redução das taxas de desmatamento e queima de material vegetal, melhor
uso da terra, e por fim, estratégias para maximização do seqüestro de carbono (C) no solo e na
vegetação.
O solo representa o principal reservatório terrestre de C orgânico, globalmente contêm
aproximadamente 1550 Pg C (10
12
kg) (LAL, 2008), e atrai considerável atenção devido ao seu
potencial para seqüestrar C atmosférico (BAKER et al., 2007). A conversão de ecossistemas
nativos para fins agrícolas é reconhecidamente uma prática que causa grandes perdas de C,
18
sobretudo devido ao desmatamento e queima de biomassa vegetal. Por outro lado, o solo quando
manejado adequadamente pode atuar como sumidouro de C, dependendo das práticas de cultivo e
manejo aplicados (OGLE; PAUSTIAN, 2005; DOLAN et al., 2006).
No Brasil, a mudança de uso e manejo da terra vem ocorrendo de forma dinâmica e com
elevada intensidade, sobretudo nos biomas Amazônia e Cerrado, o que pode resultar em fonte ou
dreno de GEE para atmosfera. Áreas sob vegetações nativas estão sendo ocupadas por pastagens
e agricultura e emitem quantidades consideráveis de GEE, principalmente devido ao
desmatamento e queima da biomassa aérea. Áreas sob pastagens são convertidas em agricultura
ou inseridas em sistemas integrados de cultivo, tais como os sistemas de integração lavoura-
pecuária (ILP). As áreas sob agricultura convencional, baseadas principalmente no binômio
soja/milho, por sua vez também são convertidas em sistemas mais intensificados e tecnicamente
mais avançados (ILP), podendo resultar em importante sumidouro de C atmosférico.
Os sistemas de ILP propõem a diversificação estratégica das atividades agricultura e
pecuária no sentido de beneficiar ambos. Nas áreas de pecuária, a introdução da lavoura tem sido
utilizada principalmente para reforma e ou recuperação de pastagens degradadas ou com baixa
produtividade. Nas áreas de agricultura sob sucessão de cultivos, os principais objetivos da
implantação de sistemas de ILP são produção de forragem para os animais no período da
entressafra (estação seca) e a formação de palha visando conferir sustentabilidade ao sistema de
plantio direto (SPD). Nos biomas Amazônia e Cerrado a agricultura convencional, baseada
principalmente na soja como cultura principal em SPD, apesar de apresentar inúmeros benefícios
quando comparada aos sistemas de cultivo baseados em revolvimento do solo, não resultam em
quantidade de palha suficiente para conferir sustentabilidade à produção agrícola.
Nesses sistemas integrados de cultivo, o efeito sinérgico entre pastagens e lavouras
apresenta potencial para aumentar os estoques de C no solo, reduzir as emissões de GEE para
atmosfera, verticalizar a produção agropecuária, reduzir as pressões de desmatamento nas áreas
de expansão agrícola e conseqüentemente conferir a sustentabilidade ao sistema produtivo.
Entretanto existem poucos estudos avaliando a dinâmica do C e o fluxo desses GEE no processo
de mudança do uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado, sobretudo avaliando a implantação
de sistemas integrados de cultivo.
A presente pesquisa baseia-se nas seguintes hipóteses: i) mudanças de uso e manejo do
solo nos biomas Amazônia e Cerrado resultam em modificações nos estoques de C do solo e nos
19
fluxos de GEE para a atmosfera; ii) a implantação de sistemas de ILP em áreas anteriormente sob
sucessão de cultivos aumenta os estoques de C no solo e modifica os fluxos de GEE para a
atmosfera; iii) nas áreas sob ILP, a aplicação de manejo químico com herbicida, em substituição
aos manejos mecânicos, baseados em revolvimento do solo, resultam em sequestro de C pelo solo
e mitigação da emissão de GEE para atmosfera.
Para testar tais hipóteses foram estabelecidos os seguintes objetivos:
O objetivo central dessa pesquisa foi avaliar as variações nos estoques de C do solo e nos
fluxos de GEE no processo de mudança do uso e manejo do solo nos biomas Amazônia e
Cerrado. Para tanto foram traçados os seguintes objetivos específicos:
- Avaliar as modificações nos atributos químicos do solo provocadas pela mudança de uso
da terra, para assim melhor entender as variações do C no solo e dos fluxos de GEE para
atmosfera.
- Estimar as taxas de acúmulo ou perda de C do solo nos principais processos de mudança
de uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado.
- Simular por modelagem matemática as variações no C do solo após os processos de
mudanças do uso da terra em Santa Carmem, região norte do estado do Mato Grosso.
- Avaliar os fluxos de GEE (CO
2
, N
2
O e CH
4
) nos principais processos de mudança de
uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado e expressá-los na forma de C equivalente.
- Avaliar os fluxos de GEE (CO
2
, N
2
O e CH
4
) em sistema de ILP sob diferentes métodos
de manejo da soqueira do algodoeiro no bioma Cerrado e expressá-los na forma de C equivalente.
- Fazer uma análise crítica da implantação de sistemas de ILP frente aos demais usos da
terra nos biomas Amazônia e Cerrado.
Diante do exposto, para alcançar os objetivos a presente tese é composta por cinco
capítulos. O primeiro capítulo constitui uma breve introdução sobre o assunto abordado. O
segundo capítulo avalia as modificações nos atributos químicos do solo em diferentes cenários de
mudanças de uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado. O terceiro capítulo aborda as
variações no C do solo em diferentes áreas inseridas no processo de mudança do uso da terra. O
quarto capítulo utiliza modelagem matemática para fazer simulações da dinâmica do C no solo
em áreas sob mudanças do uso da terra em Santa Carmem, região norte do estado de Mato
Grosso. E o quinto capítulo aborda os fluxos de GEE em diferentes usos e manejos no solo em
20
Montividiu, estado de Goiás. Por fim, serão apresentadas ainda as considerações finais sobre os
principais resultados observados na presente tese.
Os resultados obtidos nos referidos capítulos estão e serão apresentados nos seguintes
artigos científicos:
CARVALHO, J.L.N.; RAUCCI, G.S.; CERRI, C.E.P.; CERRI, C.C.; FEGIL, B.J.; WRUCK, F.J.
Changes of soil chemical atritutes under different land uses in Amazonia and Cerrado biomes.
Em preparação para submissão à revista Scientia Agricola.
CARVALHO, J.L.N.; RAUCCI, G.S.; BERNOUX, M.; CERRI, C.E.P.; FEGIL, B.J.; CERRI,
C.C.Impact of pasture, agriculture and crop-livestock systems on soil C stocks and changes in
Brazil. Submetido para à revista Soil & Tillage Research.
CARVALHO, J.L.N.; RAUCCI, G.S.; BERNOUX, M.; CERRI, C.E.P.; FEGIL, B.J.; CERRI,
C.C. Impact of pasture, agriculture and crop-livestock systems on greenhouse gas fluxes in
Brazilian Cerrado. Em revisão para ser submetido à revista Agriculture, Ecosystems &
Environment.
CARVALHO, J.L.N.; RAUCCI, G.S.; BERNOUX, M.; CERRI, C.E.P.; FEGIL, B.J.; CERRI,
C.C. Greenhouse gases fluxes in crop-livestock systems under diferents soil management in
Brazilian Cerrado. Em revisão para ser submetido à revista Agriculture, Ecosystems &
Environment.
CARVALHO, J.L.N.; RAUCCI, G.S.; BERNOUX, M.; CERRI, C.E.P.; CERRI, C.C. Uso do
modelo Century para avaliação do carbono no solo em diferentes cenários de mudança do uso da
terra nos biomas Amazônia e Cerrado. Em preparação para ser submetido à Revista Brasileira de
Ciência do Solo.
Referências
21
BAKER, J.M.; OCHSNER, T.E.; VENTEREA, R.T.; GRIFFIS, T.J. Tillage and soil carbon
sequestration – What do we really know? Agriculture, Ecosystems and Environment,
Amsterdam, v. 118, p. 1-5, 2007.
CERRI, C.C.; MAIA, S.M.F.; GALDOS, M.V.; CERRI, C.E.P.; FEIGL, B.J.; BERNOUX, M.
Brazilian greenhouse gas emissions: the importance of agriculture and livestock. Scientia
Agricola, Piracicaba, v. 66, n. 6, p. 831-843, 2009.
DOLAN, M.S.; CLAPP, C.E.; ALLMARAS, R.R.; BAKER, J.M.; MOLINA, J.A.E. Soil organic
carbon and nitrogen in a Minnesota soils as related to tillage, residue and nitrogen management.
Soil & Tillage Research, Amsterdam, v. 89, p. 221-231, 2006.
LAL, R. Carbon sequestration. Philosophical Transactions of The Royal Society B. London, v.
363, p. 815- 830, 2008.
INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE. Climate change 2007: the
physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge: Cambridge University Press,
2007.
OGLE, S.M.;PAUSTIAN, K. Soil organic carbon as an indicator of environmental quality at the
national scale: monitoring methods and policy relevance. Canadian Journal of Soil Science,
Ottawa, v. 85, p.531-540, 2005.
22
23
2 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO SOLO SOB DIFERENTES USOS DA TERRA
NOS BIOMAS AMAZÔNIA E CERRADO
Resumo
Atualmente, muito se discute sobre possíveis impactos ambientais decorrentes das
atividades agrícolas pela expansão de lavouras e pastagens nos biomas Amazônia e Cerrado,
sobretudo aspectos relacionados à dinâmica do carbono (C) e emissão de gases do efeito estufa
(GEE) para atmosfera. Após a mudança de uso da terra, a dinâmica do C no solo é regulada por
diversos fatores, onde um dos mais importantes é a fertilidade do solo. A fertilidade do solo afeta
a produção das culturas e conseqüentemente a entrada de matéria orgânica do solo (MOS), tanto
via parte aérea quanto sistema radicular. Por sua vez a MOS está associada à fertilidade do solo,
principalmente em solos com cargas variáveis e baixa fertilidade natural. Dessa forma, os
sistemas de uso e manejo da terra que visam o aumento da MOS estão associados a melhorias dos
atributos químicos do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações nos atributos
químicos do solo sob diferentes usos da terra nos biomas Amazônia e Cerrado. Foram avaliadas
áreas sob vegetação nativa, pastagens, sucessões de cultivos e integração lavoura-pecuária (ILP).
A conversão de solo com alta fertilidade natural sob floresta para pastagem e cultivo agrícola
resultou em redução da fertilidade do solo. A conversão de solos distróficos sob vegetações
nativas para pastagens resultou em comportamento distinto dependendo do manejo aplicado.
Quando bem manejado, solo sob pastagem resultou em melhoria dos atributos químicos do solo e
redução da acidez, enquanto que aquele mal manejado resultou em redução da fertilidade do solo
e degradação da pastagem. Após a conversão de vegetação nativa para lavouras, a aplicação de
fertilizantes e calcário melhorou a fertilidade do solo e reduziu a acidez. Apesar das áreas sob ILP
apresentarem maior extração de nutrientes quando comparada com as áreas de sucessão de
cultivos, que ficam parte do ano em pousio, não foram observadas diferenças significativas entre
esses dois usos da terra.
Palavras-chave: Mudança do uso da terra; Fertilidade do solo; Amazônia; Cerrado; Integração
lavoura-pecuária
24
CHEMICAL CHARACTERIZATION OF SOIL UNDER DIFFERENT LAND USES IN
THE AMAZONIA AND CERRADO BIOMES
Abstract
Currently, there is a lot of discussion on the possible environmental impacts of
agricultural activities caused by the expansion of croplands and pastures in the Amazonia and
Cerrado biomes, especially those related to the carbon dynamics and emissions of greenhouse
gases (GHG) to the atmosphere. Land use changes can impact the C soil dynamics causing it to
be regulated by several factors such as the soil fertility, one of the main regulating factors. Soil
fertility affects the crop production and, as a consequence, the soil organic matter (SOM) entry to
both the aerial part and the radicular systems. In addition, the SOM is associated with soil
fertility, mainly in soils with variable charges and low natural fertility. Thus, the land use and
management systems that produce the increase of SOM are associated with the enhancement of
soil chemical attributes. The objective of this study was to evaluate the alterations of soil
chemical attributes under different land uses in the Amazonia and Cerrado‟s biomes. Native
areas, pastures, crop successions and integrated crop-livestock system (ICL) were evaluated. The
conversion of a high natural fertility soil under the Forest to pasture and cropland resulted in the
reduction of soil fertility. The conversion of dystrophic soils under native vegetation to pasture
resulted in distinct behavior of the soil chemical attributes depending on the management applied.
When well-managed, the soil under pasture showed an improvement of its chemical attributes as
well as a reduction in its acidity. On the other hand, poorly-managed soils showed a reduction of
soil fertility and pasture degradation. After the conversion of native vegetation to croplands, the
application of fertilizers and lime improved the soil fertility and reduce acidity. Although the ICL
areas presented a higher extraction (absorption) of nutrients when compared to areas under crop
succession with fallow during part of the year, the ICL areas did not present significant
differences.
Keywords: Land use change; Soil fertility; Amazonia; Cerrado; Crop-livestock systems
25
2.1 Introdução
O Brasil contém a maior fronteira agrícola mundial, localizada principalmente nos biomas
Amazônia e Cerrado, que correspondem a 400 e 200 milhões de hectares do território brasileiro,
respectivamente (PROJETO DE CONSERVAÇÃO E UTILIZAÇÃO SUSTENTÁVEL DA
DIVERSIDADE BIOLÓGICA BRASILEIRA - PROBIO, 2004).
Nos biomas Amazônia e Cerrado, a expansão agrícola inicialmente se deu baseada em
pecuária extensiva. No entanto, durante a década de 80 percebeu-se que o Cerrado era viável para
produção agrícola intensiva, desde que associado à correção da acidez e adubações adequadas
(JANTALIA et al., 2007), e atualmente, a área cultivada no Cerrado brasileiro é de 21,5 milhões
de hectares (PROBIO, 2004). Na Amazônia, as pastagens continuam como principal uso da terra
entre as áreas já desmatadas, mas na última década expressivas áreas de culturas anuais estão
sendo implantadas (MAIA, 2009). Apesar da imensa área explorada, os impactos dos diferentes
usos e manejos do solo nos atributos químicos e na matéria orgânica do solo (MOS) ainda não
são completamente entendidos.
Estudos de Volkoff (1984) para a Amazônia e de Lopes (1983) para o Cerrado indicam
que a maioria dos solos nestes biomas são altamente intemperizados, pobres em nutrientes e
naturalmente ácidos. Entretanto, levantamentos de solos realizados nessas regiões indicam haver
presença de solos com alta fertilidade natural em menor proporção (INSTITUTO BRASILEIRO
DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA - IBGE, 2009). Solos com diferentes níveis de fertilidade
devem ser usados e manejados de formas distintas, para que assim se explore de forma racional
as suas potencialidades sem resultar em degradação e perdas de produtividade.
Os efeitos do sistema de uso e manejo do solo sobre a MOS têm apresentado direta e
indiretamente reflexos nos atributos químicos do solo (CARVALHO et al., 2007). O incremento
de MOS resulta no aumento da capacidade de troca catiônica (CTC) (BAYER; MIELNICZUK,
1997) e em maior disponibilidade de nutrientes, principalmente em solos com baixa fertilidade
natural.
Na maioria dos solos encontrados nos biomas Amazônia e Cerrado a MOS é de
fundamental importância para a CTC do solo. Segundo Raij (1969) e Silva (1994), em solos com
carga variável, tal como os Latossolos altamente intemperizados predominantes nesses biomas, a
MOS é responsável por 70 a 85 % da CTC total.
26
No processo de mudança do uso da terra, quando a vegetação nativa é convertida em
pastagem geralmente observa-se aumento temporário da fertilidade do solo, resultante
principalmente da decomposição da MOS do sistema nativo (MULLER et al., 2004) e
disponibilização dos nutrientes para as plantas. Entretanto, quando não se aplica manejo
adequado e reposição dos nutrientes extraídos pela pastagem observa-se um declínio da
fertilidade do solo, resultando em degradação do solo e da forrageira (SERRÃO et al., 1982).
No processo de conversão de vegetação nativa com baixa fertilidade natural em
agricultura sob sistema de plantio direto (SPD), a aplicação de corretivos e fertilizantes têm
resultado na melhoria dos atributos químicos do solo (CARVALHO et al., 2007). A conversão de
solos naturalmente férteis sob vegetação nativa para agricultura pode acarretar resultados bastante
distintos no que se referem aos atributos químicos do solo.
A conversão de lavouras em SPD para sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP) pode
resultar em expressivos aumentos nos teores de nutrientes do solo, principalmente pelo fato deste
sistema integrado de uso da terra resultar em maior conteúdo de MOS. Por outro lado, o cultivo
mais intensivo do solo pode resultar em maior extração de nutrientes nas áreas sob ILP. Contudo,
existem poucos estudos conclusivos enfocando as mudanças nos atributos químicos e na MOS
após a implantação destes sistemas de ILP.
O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações nos atributos químicos do solo após a
mudança de uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado. Foram avaliadas a conversão de
vegetação nativa (Floresta, Cerradão e Cerrado) para pastagens e agricultura, a conversão de área
de pastagem para agricultura, tal como a conversão de áreas sob agricultura para sistemas de ILP
sob plantio direto.
2.2 Material e Métodos
2.2.1 Localização e escolha das áreas de estudo
Neste trabalho foram avaliados três estudos de caso enfocando o processo de mudança de
uso da terra nas regiões centro-oeste e norte do Brasil. Estes estudos estão localizados: i) Fazenda
Juliana (12º 38‟ S, 60º 53‟ W) município de Chupinguaia, região sul do estado de Rondônia; ii)
Fazenda Dona Isabina (12º 04‟ S, 55º 21‟W) município de Santa Carmem, região norte do estado
27
de Mato Grosso; iii) Agropecuária Peeters (17º 22‟ S, 51º 29‟ W), município de Montividiu,
região sudoeste do estado de Goiás (Figura 1).
Figura 1 - Mapa do Brasil com a localização das áreas de estudo
Estas propriedades foram escolhidas por exibirem situações representativas da mudança
de uso da terra nos biomas Cerrado e Amazônia, num gradiente de vegetações nativas
predominantes, temperatura e precipitação. Em cada um dos locais foram avaliadas áreas sob
vegetação nativa, pastagens, sucessão de cultivos e ILP.
As vegetações nativas (Floresta, Cerradão e Cerrado) foram avaliadas por representarem a
situação anterior ao processo de mudança de uso da terra e foram utilizadas como linha de base
neste estudo. Avaliaram-se as áreas de pastagens por representarem determinante fase de
mudança no uso da terra no Brasil, tanto no que se referem à conversão de ecossistemas nativos
para pastagens, como também na conversão de áreas de pastagens para agricultura. Áreas sob
agricultura em sucessão de cultivos, tendo a soja como cultura principal em SPD, foram avaliadas
por representarem o principal modelo da produção agrícola nessas regiões. Por fim, avaliou-se
neste estudo a conversão de áreas sob soja em sucessão de cultivos para sistemas de ILP, ambos
28
em SPD. As áreas em avaliação nesse estudo com as respectivas datas de mudança de uso da
terra estão apresentadas na figura 2.
1984 1986 1994 1996 1999 2003 2005 2009
Montividiu, Goías, Agropecuária Peeters
Santa Carmem, Mato Grosso, Fazenda Dona Isabina
Chupinguaia, Rondônia, Fazenda Juliana
Vegetação Nativa
Integração Lavoura-Pecuária
Pastagem
Sucessão de Cultivos
Figura 2 - Esquematização dos usos e processos de mudanças de uso da terra, com as respectivas datas de
implantação nas três áreas de estudo
2.2.2 Descrição detalhada das áreas avaliadas
A seguir são descritas as áreas avaliadas e suas respectivas datas de mudança do uso da
terra: i) No município de Chupinguaia, na Fazenda Juliana, a área de vegetação nativa avaliada
foi classificada como Floresta Ombrófila densa (VNju). No ano de 1994 foi realizado o
desmatamento e queima da vegetação nativa e em seguida efetuou-se o plantio da pastagem de
Brachiaria brizantha (PAju), sem a aplicação de corretivos e fertilizantes. No momento da coleta
de solo (ano de 2006) a pastagem foi classificada de acordo com o grau de degradação, como não
degradada. No ano de 2003, parte da área sob pastagem foi convertida em agricultura com a
implantação da sucessão de cultivos soja/sorgo em SPD (SCju). Em 2005, essa área sob
agricultura foi subdividida, onde uma parte se manteve em SCju e outra foi convertida em ILP,
tendo ainda a cultura da soja como cultura principal em sucessão com a Brachiaria ruziziensis
(ILPju); ii) em Santa Carmem, região norte do estado de Mato Grosso, a área sob vegetação
29
nativa avaliada é composta por uma vegetação intermediária entre Cerrado e Floresta e foi
classificada como Cerradão (VNdi). O desmatamento e queima desse Cerradão foi realizado em
1996. Nesse mesmo ano foi realizado e plantio de Brachiaria brizantha em parte da área (PAdi),
sem a aplicação de insumos. No momento das coletas de solo (ano de 2007) esta pastagem foi
classificada como altamente degradada. Outra parte dessa área desmatada foi cultivada com a
cultura arroz em sistema de cultivo convencional por um ano, e em seguida foi implantada a
cultura da soja em SPD (SCdi). Desde então, a área se manteve com a sucessão de cultivos
soja/milho até o ano de 2005. No ano de 2005, esta área foi subdividida, sendo que uma parte
continuou a ser cultivada em SCdi e outra parte foi convertida em sistemas de ILP. Foram
introduzidos dois sistemas de ILP distintos (ILP1di e ILP2di). A descrição detalhada das rotações
de cultivos realizadas nessas áreas sob ILP estão apresentadas na tabela 1.
Na terceira área de estudo, localizada na Agropecuária Peeters, no município de
Montividiu, a vegetação nativa avaliada era composta de uma vegetação mais arbustiva,
classificada como Cerrado stricto sensu (VNap). O desmatamento e queima desta vegetação
nativa foi realizado em 1986. Em seguida foi realizado implantação da pastagem de Brachiaria
decumbens (PAap) sem aplicação de insumos em uma parte da área. No ano de 2005 foi aplicado
três toneladas de calcário dolomítico por hectare. No momento da coleta de solo (ano de 2007) a
área sob pastagem foi classificada como não degradada. Outra parte da área desmatada foi
destinada para agricultura. No primeiro ano de plantio foi cultivado arroz em sistema de cultivo
convencional. No ano seguinte foi realizado o plantio da soja. A soja se manteve como cultura
principal e seguida de milho, sorgo, milheto ou pousio com cultura de sucessão até 2007 (SCap).
Em 1999, parte dessa área (SCap) foi convertida em ILP (ILPap) e se manteve com a mesma
rotação de cultivos até o ano de 2007. A descrição detalhada da rotação de cultivos em ILPap está
apresentada na tabela 1.
A descrição detalhada da vegetação nativa predominante, da caracterização climática, e da
caracterização dos solos avaliados nas áreas em estudo está apresentada na tabela 1.
30
Tabela 1 – Vegetação nativa predominante, caracterização climática, caracterização dos solos e descrição das sucessões e rotações de cultivos nas
áreas sob integração lavoura-pecuária em seus respectivos anos agrícolas
Características gerais
Áreas em estudo
Chupinguaia, RO
Santa Carmem, MT
Montividiu, GO
Vegetação nativa predominante
Floresta Ombrófila Densa
Cerrado – Subgrupo Cerradão
Cerrado – Subgrupo Cerrado
Stricto Sensu
Caracterização climática
Classificação climática
Tropical úmido
Tropical úmido
Tropical úmido
Precipitação média
2200 mm
2000 mm
1500-1800 mm
Temperatura anual média
26º C
28º C
23º C
Características do solo
Classificação do Solo
Nitossolo Vermelho eutrófico
Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico
Latossolo Vermelho distrófico
Textura do Solo (0-20 cm)
Argiloso (610 g de argila kg
-1
)
Argiloso (520 g de argila kg
-1
)
Argiloso (560 g de argila kg
-1
)
Rotação de cultivos em ILP
Ano Agrícola
ILPju
ILP1di
ILP2di
ILPap
1999/00
-
-
-
Soja/Milho+Brachiaria brizantha
2000/01
-
-
-
Algodão/Pousio
2001/02
-
-
-
Soja/Milho+Brachiaria brizantha
2002/03
-
-
-
Algodão/Pousio
2003/04
-
-
-
Soja/Milho+Brachiaria brizantha
2004/05
-
-
-
Algodão/Pousio
2005/06
Soja/
Braquiária ruziziensis
Soja/Sorgo + Braquiária
ruziziensis
Soja/ Sorgo +
Brachiaria brizantha
Soja/Milho+Brachiaria brizantha
2006/07
Soja/
Braquiária ruziziensis
Soja/Milheto +
Brachiaria ruziziensis
Brachiaria brizantha
Algodão/Pousio
30
31
2.2.3 Amostragem de solo
As amostragens de solos foram realizadas em épocas distintas em cada uma das três áreas
avaliadas. Em Chupinguaia a amostragem foi realizada em julho de 2005. Já em Santa Carmem
coletou-se amostras de solo em janeiro de 2007. Em Montividiu a amostragem foi realizada em
março de 2007.
A amostragem de solos foi realizada considerando delineamento inteiramente casualisado
para cada um dos estudos de caso. Foram coletadas amostras de solo em cinco trincheiras em
cada área, avaliando as camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm.
2.2.4 Análises químicas do solo
As amostras de solo foram secas ao ar, destorroadas e peneiradas a 2 mm para posterior
análise. Uma porção da amostra foi moída e passada completamente em peneira de 100 mesh
(0,150 mm) e encaminhadas ao Laboratório de Biogeoquímica Ambiental (CENA-USP) para
determinação do conteúdo de C orgânico total. As demais amostras foram enviadas ao
Departamento de Solos e Nutrição de Plantas (ESALQ-USP) para análise química do solo.
Determinou-se o pH do solo na solução de CaCl
2
0,01 mol L
-1
. Para obtenção do COT, utilizou-
se método de combustão seca (NELSON; SOMMERS, 1982) utilizando o Carbon Analyzer –
LECO
®
CN 2000. O fósforo (P) e os cátions trocáveis (Ca
2+
, Mg
2+
, K
+
) foram extraídos pelo
método da resina trocadora de cátions e ânions, de acordo com a descrição de Raij e Quaggio
(1983). Na determinação da acidez potencial do solo utilizou-se o método descrito pela Embrapa
(1979), extraindo o H
+
+ Al
3+
com uma solução de Ca(OAc)
2
1 N tamponada a pH 7,0. A CTC
potencial a pH 7,0 (T) e saturação por bases (V%) foram obtidas a partir de cálculos.
2.2.5 Analises estatísticas dos dados
A análise estatística dos dados foi realizada considerando um delineamento inteiramente
casualizado, com cinco pseudo-repetições em cada uma das áreas avaliadas. Dentro de cada uma
das propriedades avaliadas, as áreas estão sob as mesmas condições topográficas e
32
edafoclimáticas, diferindo apenas no uso da terra. Os resultados de densidade do solo, teores de C
e estoques de C do solo foram submetidos á analise de variância (ANOVA).
Foi aplicado um teste de Tukey (p<0,05) para comparação das médias entre as áreas
avaliadas dentro de cada estudo de caso. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando
o programa SAS (versão 6).
2.3 Resultados
2.3.1 Modificação dos atributos químicos do solo
2.3.1.1 Município de Chupinguaia, RO
A conversão do Nitossolo Eutrófico sob floresta para pastagem e cultivo agrícola alterou
os valores de pH do solo. Foram observadas diferenças significativas (p<0,05) nas camadas 0-5 e
5-10 cm entre os diferentes usos da terra. Nas áreas sob agricultura (SCju e ILPju) foram
verificados os menores valores de pH do solo, variando de 4,8 à 5,6. As áreas sob pastagem
(PAju) e vegetação nativa (VNju) não apresentaram diferenças nos valores de pH. Não foram
verificadas variações significativas nos valores de pH no perfil do solo em todas as áreas
avaliadas.
A mudança de uso da terra alterou significativamente o teor de C orgânico no solo em
Chupinguaia, RO. Na camada de 0-5 cm o maior teor de C foi observado em VNju (41,1 g kg
-1
) e
menor em ILPju (19,6 g kg
-1
). Nas demais camadas de solo observou-se maiores teores de C em
VNju e PAju e menores nas áreas sob cultivo agrícola. Observaram-se maiores teores de C na
camada superficial do solo, sendo que essas diferenças foram significativas (p<0,05)
principalmente nas áreas onde não foi implementado cultivo agrícola (VNju e PAju).
A implantação do cultivo agrícola reduziu significativamente os teores de P trocável no
solo (p<0,05). A extração de P trocável pelas culturas (soja e sorgo) associada à baixa reposição
do nutriente em adubações fosfatadas resultou em redução dos teores de P nas áreas sob cultivo
agrícola (SCju e ILPju). Apesar deste solo apresentar elevada fertilidade natural, observou-se
gradiente de P no perfil do solo e os maiores teores foram encontrados nas camadas superficiais.
Quando se avaliou os teores de K disponível no solo foi observada diferença significativa
(p<0,05) apenas entre as camadas 0-5 e 10-20 cm no solo sob sucessão de cultivos (SCju).
33
Entretanto, observa-se uma clara tendência de maior conteúdo de K no solo sob pastagem de
Brachiaria brizantha (PAju).
Os teores de Ca disponível até 10 cm de profundidade foram significativamente maiores
em VNju quando comparados com as áreas sob cultivo agrícola (SCju e ILPju). Apesar do teor de
Ca disponível em VNju ser praticamente o dobro do observado em PAju, não foram observadas
diferenças significativas. Observou-se tendência de maior conteúdo de Ca disponível nas
camadas mais superficiais do solo (0-5 e 5-10 cm), todavia não foram verificadas diferenças
significativas.
Os conteúdos de Mg disponível seguiram praticamente as mesmas tendências verificadas
para o Ca. Com exceção da camada mais superficial em PAju (0-5 cm), a VNju exibiu maiores
teores de Mg no solo (p<0,05). Na camada mais superficial do solo (0-5 cm) o teor de Mg foi
maior em PAju em relação à ILPju.
As áreas sob cultivo agrícola (SCju e ILPju) exibiram maior acidez potencial, e estas
foram significativamente maiores até 10 cm de profundidade (p<0,05). O solo sob pastagem
(PAju) exibiu valor intermediário de acidez potencial entre as áreas sob agricultura e vegetação
nativa. Na camada de 5-10 cm de solo, PAju exibiu menor H+Al em relação à SCju e ILPju.
De acordo com os resultados apresentados anteriormente, foi observado maior CTC
potencial (T) em VNju em relação às áreas sob agricultura (SCju e ILPju). A saturação por bases
(V %) foi significativamente maior em VNju em relação à SCju e ILPju nas camadas mais
superficiais. A área sob pastagem apresentou valores intermediários de V % e foi
significativamente maior na camada de 0-5 cm de solo em relação à SCju e ILPju. Já na camada
de 5-10 cm, PAju exibiu maior V % em relação à SCju.
34
Tabela 2 - Valores de pH em CaCl
2
, C total, P, K, Ca, Mg, H + Al, CTC potencial (T) e saturação por
bases (V%) nas respectivas camadas de solo. Valores são médias de cinco repetições ± desvio
padrão
Atributos
químicos
Prof.
(cm)
Usos da terra
VNju
PAju
SCju
ILPju
pH
CaCl
2
0-5
6,8 Aa
6,3 Aa
5,5 Ba
5,6 Ba
5-10
6,4 Aa
6,4 ABa
5,1 Ca
5,4 BCa
10-20
6,2 Aa
6,2 Aa
4,8 Aa
5,3 Aa
C total
(g kg
-1
)
0-5
41,1 A a
36,8 ABa
20,7 BCa
19,6 Ca
5-10
23,0 ABb
28,4 Aab
19,5 Ba
18,4 Ba
10-20
16,3ABb
20,3 Ab
14,5 B a
11,84 Bb
P
(mg dm
-3
)
0-5
33,0 Aa
20,0 ABa
13,0 Ba
10,7 Ba
5-10
10,0 Aab
9,7 Aab
10,3 Aa
9,7 Aa
10-20
7,0 Ab
5,3 Ab
3,7 Ab
2,7 Ab
K
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,59 Aa
1,14 Aa
0,50 Aa
0,50 Aa
5-10
0,39 Aa
0,85 Aa
0,26 Aab
0,42 Aa
10-20
0,29 Aa
0,93 Aa
0,17 Ab
0,36 Aa
Ca
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
17,03 Aa
9,07 ABa
4,93 Ba
3,33 Ba
5-10
11,23 Aa
8,50 ABa
4,07 Ba
3,57 Ba
10-20
8,37 Aa
6,13 Aa
2,57 Aa
2,47 Aa
Mg
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
2,87 Aa
2,17 ABa
1,47 BCa
1,10 Ca
5-10
3,10 Aa
1,67 Ba
1,10 Ba
1,07 Ba
10-20
2,73 Aa
1,30 Ba
0,77 Ba
0,87 Ba
H+Al
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
1,50 Ba
2,90 ABa
4,50 Aa
3,53 Aa
5-10
2,33 Ba
2,63 Ba
4,70 Aa
3,53 ABa
10-20
2,83 Aa
2,63 Aa
4,90 Aa
3,30 Aa
T
(mol
c
dm
-3
)
0-5
21,99 Aa
15,27 AB a
11,40 Ba
8,46 Ba
5-10
17,06 Aa
13,65 ABa
10,12 Ba
8,59 Ba
10-20
14,2 Aa
11,09 ABa
8,40 Aba
6,99 Ba
V
(%)
0-5
93,0 Aa
80,7 Aa
60,0 Ba
58,0 Ba
5-10
86,0 Aa
79,3 ABa
52,3 Ca
58,0 BCa
10-20
77,7 Aa
75,3 Aa
38,7 Aa
49,7 Aa
VNju = vegetação nativa (Floresta); PAju = pastagem contínua, SCju = sucessão de cultivos soja/sorgo
ILPju = ILP com a sucessão de cultivos soja/Brachiaria ruziziensis.
2.3.1.2 Município de Santa Carmem, MT
A implantação de agricultura em um solo sob Cerradão com baixa fertilidade natural em
Santa Carmem, região norte do estado do Mato Grosso, resultou em maiores valores de pH do
solo. Os menores valores de pH foram observados nas áreas que não receberam calagem (VNdi e
PAdi). Em SCdi e ILP1di foram observadas menores valores de pH na camada 10 a 20 cm de
solo (p<0,05).
Os teores de C orgânico nas camadas mais superficiais do solo (0-5 e 5-10 cm) foram
maiores em VNdi e menores em PAdi e SCdi (p<0,05). Com exceção da área sob pastagem
35
(PAdi), nas demais áreas observaram-se maiores teores de C nas camadas mais superficiais do
solo.
A aplicação de fertilizante fosfatado resultou em maiores conteúdos de P trocável nos
solos sob cultivo agrícola (SCdi, ILP1di e ILP2di). Tais diferenças foram mais evidentes e
significativas (p<0,05) nas camadas de 0-5 e 5-10 cm de solo. Com exceção de PAdi, nas demais
situações observou-se gradiente de P trocável no perfil do solo, com maiores teores nas camadas
superficiais (p<0,05).
Apesar de haver aplicação anual de fertilizante potássico no solo, não foram observadas
muitas diferenças significativas entre VNdi e áreas sob agricultura (SCdi, ILP1di e ILP2di). A
única diferença significativa foi verificada entre ILP2di e PAdi na camada mais superficial do
solo (0-5 cm). Em VNdi observou-se maior teor de K na camada de 0-5 cm de solo, o que
provavelmente está associado à ciclagem de K resultante da decomposição do material orgânico
(liteira).
Os teores de Ca disponível foram maiores nas áreas sob cultivo agrícola (SCdi, ILP1di e
ILP2di), e estes valores foram significativamente maiores nas camadas mais superficiais do solo
(0-5 e 5-10 cm), o que está associado a aplicação de calcário sem prévia incorporação em áreas
sob SPD. Os teores de Mg tiveram comportamento bastante similar aos observados para o Ca.
Com exceção da camada 10-20 cm de solo, nas demais os teores de Mg diponível foram maiores
nas áreas sob cultivo agrícola (SCdi, ILP1di e ILP2di) as quais receberam calagem.
A acidez potencial (H+Al) foi significativamente maior em VNdi. Nas áreas sob
agricultura observou-se menor acidez. Em SCdi e ILP1di observou-se maior acidez potencial na
camada de 10 a 20 cm de solo. A CTC potencial do solo foi maior no solo sob vegetação nativa
(VNdi), todavia a maioria das cargas do solo (aproximadamente 90 %) nesse solo está preenchida
com componentes ácidos (H
+
e Al
3+
). Em alguns casos foram observados maiores valores de T
nas camadas superficiais do solo, o que provavelmente está associado ao maior conteúdo de MOS
nestas camadas de solo.
A calagem associada à aplicação de fertilizantes potássicos no solo resultou em maior
saturação por bases (V %) nos solos sob cultivo agrícola (SCdi, ILP1di e ILP2di). O maior
conteúdo de bases trocáveis nas camadas mais superficiais dos solos sob cultivo agrícola (SCdi,
ILP1di e ILP2di) resultou em maior valor de V % nas camadas mais superficiais do solo. Já em
VNdi, apesar de o V % ser baixo em todas as camadas de solo, observou-se maior valor na
36
camada superficial, o que está associado à ciclagem de nutrientes em função da decomposição de
MOS.
Tabela 3 - Valores de pH em CaCl
2
, C total, P, K, Ca, Mg, H + Al, CTC potencial (T) e saturação por
bases (V%) nas respectivas camadas de solo. Valores são médias de cinco repetições ± desvio
padrão
Atributos
químicos
Prof.
(cm)
Usos da terra
VNdi
PAdi
SCdi
ILP1di
ILP2di
pH
CaCl
2
0-5
3,9 Ba
4,2 Ba
5,9 Aa
5,7 Aa
6,0 Aa
5-10
3,9 Ba
4,1 Ba
5,3 Aa
5,5 Aa
5,6 Aa
10-20
3,9 Ba
4,1 Ba
4,9 Ab
4,4 ABb
5,2 Aa
C total
(g kg
-1
)
0-5
46,1 Aa
26,0 Ba
31,3 Ba
33,0 ABa
34,4 Aba
5-10
33,1 Aab
25,4 Ba
26,6 B ab
28,5 ABab
27,1 ABab
10-20
24,3 Ab
22,6 Aa
20,9 A b
21,2 Ab
19,5 Ab
P
(mg dm
-3
)
0-5
5,3 Ba
2,0 Ba
34,7 Aa
32,7 Aa
28,3 Aa
5-10
4,3 BCa
2,0 Ca
22,7 Aa
19,7 Aa
15,7 Aab
10-20
2,3 Ab
1,3 Aa
7,1 Ab
6,3 Ab
5,0 Ab
K
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,12 Aba
0,07 Ba
0,46 Aa
0,24 ABa
0,88 Aa
5-10
0,08 Ab
0,05 Aa
0,36 Aa
0,16 Aa
0,43 Aa
10-20
0,06 Ab
0,04 Aa
0,13 Aa
0,11 Aa
0,08 Aa
Ca
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,73 Ba
0,43 Ba
3,36 Aa
2,97 Aa
3,60 Aa
5-10
0,30 Bb
0,27 Ba
2,90 Aa
2,60 Aa
3,93 Aa
10-20
0,13 Bb
0,20 Ba
1,36 Ab
0,83 ABb
1,70 Ab
Mg
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,37 Ba
0,30 Ba
1,44 Aa
1,50 Aa
1,67 Aa
5-10
0,17 Bb
0,17 Bab
1,13 Aa
1,23 Aa
1,60 Aa
10-20
0,10Bb
0,10 Bb
0,45 ABb
0,40 ABb
0,73 Aa
H+Al
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
11,07 Aa
7,00 Ba
2,82 Cb
3,43 Cb
3,00 Ca
5-10
9,83 Aa
7,20 Ba
3,30 Cb
3,70 Cb
3,33 Ca
10-20
7,47 Aa
6,73 ABa
4,33 Ca
5,03 BCa
4,13 Ca
T
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
12,29 Aa
7,80 Ba
8,08 Ba
8,14 Ba
9,15 ABab
5-10
10,38 Aab
7,68 Ba
7,69 Ba
7,69 Ba
9,29 Aba
10-20
7,76 Ab
7,08 Aa
6,27 Ab
6,38 Ab
6,65 Ab
V
(%)
0-5
10,0 Ba
10,3 Ba
65,1 Aa
57,7 Aa
67,3 Aa
5-10
5,0 Bab
6,3 Ba
57,1 Aa
52,0 Aa
63,0 Aab
10-20
3,7 Bb
5,0 Ba
30,1 Ab
21,3 ABb
37,3 Ab
VNdi = vegetação nativa (Cerradão); PAdi = pastagem contínua, ILP1di = ILP com a rotação de cultivos
soja/sorgo pastejo + Braquiária ruziziensis/soja/milho + Brachiaria ruziziensis; ILP2di = ILP com a
rotação de cultivos soja/sorgo pastejo + Braquiária brizantha/pastagem.
2.3.1.3 Município de Montividiu, GO
As áreas que receberam calagem superficial (PAap, SCap e ILPap) exibiram maiores
valores de pH do solo (p<0,05) nas camadas superficiais do solo (0-5 e 5-10 cm). Nas áreas sob
cultivo agrícola (SCap e ILPap) foi verificado maior pH na superfície do solo (camada de 0-5
cm).
37
Não foram verificadas diferenças significativas entre os teores de C na camada mais
superficial do solo (0-5 cm). Na camada de 5-10 cm de solo, maior teor de C foi observado em
PAap e menor em ILPap. Já na camada de 10-20 cm de solo observou-se maior teor de C em
VNap e menor em ILPap. Com exceção de VNap, nas demais áreas avaliadas observou-se maior
teor de C nas camadas superficiais (p< 0,05).
A conversão da vegetação nativa (VNap) em pastagens e em cultivo agrícola influenciou
significativamente (p<0,05) o conteúdo de P trocável. Na camada 0-5 cm de solo observou-se
menor teor de P em VNap. Já nas demais camadas de solo (5-10 e 10-20 cm) maiores teores
foram observados em ILPap. Observou-se gradiente de P no perfil do solo, situando os maiores
teores nas camadas mais superficiais do solo. De modo geral, foi verificada alta variabilidade
espacial nos teores de P trocável do solo.
Os teores de K disponível foram maiores (p<0,05) no solo sob ILPap em todas as camadas
avaliadas. As áreas PAap e SCap exibiram maiores teores de K na camada 0-5 cm de solo. Com
exceção da área ILPap, nas demais foram observados maiores teores de K disponível na camada
superficial do solo (0-5 cm).
SCap exibiu maior conteúdo de Ca disponível em relação à PAap e VNap na camada 0-5
cm de solo. Nas demais camadas de solo apenas VNap exibiu menores teores de Ca disponível.
Nas áreas que receberam calagem superficial (PAap, SCap e ILPap) foi observado gradiente
significativo de Ca no perfil do solo, com menores teores na camada mais profunda. Na camada
de 0-5 cm de solo, menor Mg disponível foi observado em VNap enquanto que os maiores estão
associados à PAap e SCap. Na camada de 5-10 cm maior teor de Mg foi observado em PAap e
menor em VNap, enquanto que as áreas sob cultivo agrícola apresentaram teores intermediários.
Considerando a camada 10-20 cm, observou-se maiores teores de Mg disponível nas áreas sob
cultivo agrícola (SCap e ILPap) e este foi significativamente maior que as demais áreas. De modo
geral, observou-se maiores teores de Mg nas camadas superficiais, o que está associado com
aplicação superficial de calcário em PAap, SCpa e ILPap, e ainda ao turnover de Mg via
decomposição da MOS sob vegetação nativa (VNap).
Conforme esperado, maior acidez potencial (H + Al) foi observada em VNap. Entretanto,
nas camadas de 5-10 e 10-20 cm não foram verificadas diferenças significativas entre VNap e as
áreas sob cultivo agrícola (SCap e ILPap). Em SCap e ILPap observou-se maior acidez potencial
com aumento da profundidade.
38
Tabela 4 - Valores de pH em CaCl
2
, C total P, K, Ca, Mg, H + Al, CTC potencial (T) e saturação por
bases (V%) nas respectivas camadas de solo. Valores são médias de cinco repetições ± desvio
padrão
Atributos químicos
Prof.
(cm)
Usos da terra
VNap
PAap
SCap
ILPap
pH
CaCl
2
0-5
4,1 Ba
5,9 Aa
6,3 Aa
5,9 Aa
5-10
3,9 Ba
5,6 Aa
5,0 ABb
4,8 ABb
10-20
4,0 Ba
5,6 Aa
4,4 Bb
4,4 Bb
C
(g kg
-1
)
0-5
39,6Aa
40,6Aa
36,5Aa
34,2Aa
5-10
31,7ABa
39,1Aa
27,1Bab
26,0Bab
10-20
27,6Aa
25,0ABb
23,4Bb
23,3 Bb
P
(mg dm
-3
)
0-5
6,7 Ba
27,3 Aa
36,3 Aa
35,3 Ab
5-10
4,3 Aab
7,0 Ab
39,3 ABa
82,7 Aa
10-20
3,0 Bb
6,3 Bb
20,7 Aba
37,7 Ab
K
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,14 Ca
0,26 Ba
0,25 BCa
0,38 Aa
5-10
0,08 Bb
0,14 Ab
0,15 Bab
0,40 Aa
10-20
0,07 Bb
0,09 Bb
0,11 Bb
0,26 Aa
Ca
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,63 Ca
4,77 Ba
9,50 Aa
6,10 ABa
5-10
0,10 Ba
3,03 Aa
3,33 Ab
2,73 Ab
10-20
0,10 Ba
2,07 Aa
1,30 ABb
1,33 ABb
Mg
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
0,40 Ba
2,50 Aa
2,13 Aa
1,77 Aba
5-10
0,10 Cb
1,40 Aab
0,83 ABb
0,67 BCb
10-20
0,10 Bb
0,10 Bb
0,43 Ab
0,37 Ab
H+Al
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
9,83 Aa
3,10 Ba
1,73 Bb
2,90 Bb
5-10
9,47 Aa
3,47 Ba
5,37 Aba
6,20 ABab
10-20
8,53 Aa
3,47 Ba
6,93 Aa
7,47 Aa
T
(cmol
c
dm
-3
)
0-5
11,01 Aa
10,62 Aa
13,62 Aa
11,14 Aa
5-10
9,74 ABab
8,04 Bab
9,68 ABb
10,00 Aa
10-20
8,80 Ab
6,65 Bb
8,77 Ab
9,43Aa
V
(%)
0-5
11,0 Ba
68,7 Aa
87,3 Aa
73,7 Aa
5-10
3,0 Ba
57,0 Aa
45,3 Ab
38,7 Ab
10-20
3,0 Ba
48,0Aa
20,3 Bb
21,0 Bb
VNap = vegetação nativa (Cerrado); PAap = pastagem contínua, SCap = sucessão de cultivos soja/milho;
ILPap = ILP com a rotação de cultivos soja/milho+Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio.
A CTC potencial não se alterou significativamente (p<0,05) na camada de 0-5 cm de solo.
Entretanto, enquanto que em VNap a CTC potencial está preenchida quase que exclusivamente
com H +Al, nos demais solos a maior parte da CTC está preenchida por bases trocáveis. Com
exceção de ILPap, nos demais usos da terra observou-se maior CTC na camada superficial,
devido a aplicação superficial de calcário no solo e ainda ao maior teor de C nas camadas
superficiais do solo. A porcentagem de saturação por bases (V %), conforme esperado foi maior
nas áreas que receberam calagem, e estas foram mais acentuadas na camada superficial do solo.
39
2.4 Discussão
2.4.1 Conversão de vegetação nativa para pastagens
Os atributos químicos do solo, após a conversão da vegetação nativa em pastagens,
exibiram comportamento distinto entre solos com alta e baixa fertilidade natural.
A implantação de pastagens no solo com alta fertilidade natural (Nitossolo Vermelho
Eutrófico) resultou em tendências de redução do pH do solo, aumento da acidez potencial,
redução dos teores de P trocável, redução do conteúdo de bases trocáveis e conseqüentemente
menor saturação por bases.
Em solos de baixa fertilidade natural, a conversão de vegetação nativa para pastagens
resultou em comportamento distinto, variando de acordo com o manejo da pastagem. Pastagem
mal manejada, sem aplicação de insumos não resultou em melhorias significativas nos atributos
químicos do solo, e em alguns casos resultou em empobrecimento do solo. Vegetações nativas
convertidas em pastagens mal manejadas e com baixa produtividade, normalmente resultam em
redução dos teores de C orgânico do solo (FUJISAKA et al., 1998), menor ciclagem de nutrientes
(OLIVEIRA et al., 2004; SOUZA et al., 2008; VOLPE et al., 2008) e conseqüentemente redução
da fertilidade do solo. O esgotamento da fertilidade química natural do solo e o manejo
inadequado do rebanho estão entre as principais causas da perda de produtividade das pastagens e
conseqüente degradação do solo e da forrageira (BARCELLOS et al., 2001). Já quando a
pastagem foi implantada em solo de baixa fertilidade natural seguida de um manejo adequado da
forrageira e do solo, de modo geral, observou-se melhoria da fertilidade do solo.
2.4.2 Conversão de vegetação nativa e de pastagens para lavouras
A implantação da sucessão de cultivos (soja/sorgo) por quatro anos em um Nitossolo
Vermelho Eutrófico, anteriormente sob pastagem, reduziu a fertilidade do solo. A extração e
exportação de nutrientes pela soja e sorgo somada às adubações deficitárias resultaram em
redução do pH do solo, redução dos teores de P trocável, redução dos teores de bases trocáveis,
aumento da acidez potencial, redução do C total do solo e conseqüentemente redução da CTC
potencial e da saturação por bases. Foi realizado nessa propriedade estudo avaliando a resposta da
soja à adubação fosfatada e potássica e não foram verificadas diferenças significativas entre as
40
áreas fertilizadas e não fertilizadas. Em função desses resultados, os responsáveis técnicos da
fazenda reduziram os níveis de adubação da cultura da soja e indicaram ainda o cultivo do sorgo
safrinha sem aplicação de fertilizantes. Tais atitudes associadas às baixas entradas de C via
resíduos culturais resultaram no empobrecimento da fertilidade do solo.
Já a conversão de solos distróficos sob vegetação nativa com baixa fertilidade natural para
sucessão de cultivos, tendo a soja como cultura principal, melhorou a fertilidade do solo em todas
as áreas avaliadas. Estes resultados estão de acordo com outros estudos evidenciados na
literatura. Estudo avaliando a conversão de Cerradão em sucessão de cultivos (soja/milho)
observou que a aplicação de corretivos e fertilizantes para as culturas agrícolas altamente
tecnificadas resultaram em enriquecimento da fertilidade do solo, principalmente quando a
agricultura foi cultivada em SPD (CARVALHO et al., 2007).
2.4.3 Conversão de sucessão de cultivos para integração lavoura-pecuária
A implantação de sistemas de ILP em substituição às lavouras em sucessões de cultivos,
ambos em SPD, não modificou significativamente os atributos químicos do solo. É importante
salientar que as culturas implantadas tanto na sucessão de cultivos como nas áreas sob ILP
receberam adubações semelhantes. Apesar das áreas sob ILP apresentarem um uso mais intensivo
da terra, com maior extração de nutrientes em relação às sucessões de cultivo, não foi verificado
empobrecimento da fertilidade do solo em nenhum dos casos avaliados. Provavelmente ocorreu
um efeito sinérgico entre lavoura e pastagem. A pastagem forneceu maior conteúdo de C para
solo, melhorando assim os atributos físicos e biológicos e por sua vez foi beneficiada pelos
elevados níveis de fertilidade exigidos pelas culturas agrícolas altamente tecnificadas nos biomas
Amazônia e Cerrado. Segundo Machado et al. (1998) o sistema de ILP pode ser definido como:
“Sistema que integra as duas atividades objetivando maximizar racionalmente o uso da terra, de
infra-estrutura e de mão-de-obra; diversificar e verticalizar a produção; minimizar custos; diluir
riscos e agregar valor aos produtos, através de recursos e benefícios que uma atividade
proporciona à outra”.
41
2.5 Conclusões
A conversão de um Nitossolo Vermelho Eutrófico sob vegetação nativa para pastagem de
Brachiaria brizantha reduziu a fertilidade do solo.
O comportamento dos atributos químicos do solo após a conversão de vegetação nativa
para pastagem depende do manejo do solo e da forrageira. Pastagem bem manejada aumenta a
fertilidade do solo, enquanto pastagem mal manejada empobrece o solo.
Em solos de alta fertilidade natural, a maior extração de nutrientes somada a adubações
deficitárias nas áreas de sucessão soja/sorgo resulta em empobrecimento da fertilidade do solo. Já
em solos de baixa fertilidade natural, a implantação de cultivos somada à aplicação de
fertilizantes e corretivos aumenta consideravelmente a fertilidade do solo.
A maior extração de nutrientes nas áreas sob ILP devido ao uso mais intensivo da terra
não resulta em redução da fertilidade do solo em relação às áreas sob sucessão de cultivos.
Referências
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forrageiras dos gêneros Stylosanthes, Arachis e Leucaena. In: SIMPÓSIO SOBRE MANEJO DE
PASTAGENS, 2001, Piracicaba. Anais... Piracicaba: FEALQ, 2001. p. 365-425.
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vegetation for agricultural use in Vilhena, Rondonia State, Brazil. Soil & Tillage Research,
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42
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44
45
3 IMPACTOS DE PASTAGENS, AGRICULTURA E SISTEMAS DE INTEGRAÇÃO
LAVOURA-PECUÁRIA NOS ESTOQUES DE CARBONO DO SOLO
Resumo
Mudanças de uso da terra podem resultar em importante fonte ou dreno de carbono (C) da
atmosfera, dependendo do manejo aplicado. Os mais importantes exemplos de mudança de uso
da terra no Brasil são a conversão de vegetações nativas para pastagens e agricultura, conversão
de pastagem para agricultura e mais recentemente a conversão de pastagem e agricultura para
sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP). A implantação de sistemas de ILP propõe a
incorporação estratégica de pastagem à agricultura de modo a beneficiar ambos. Em áreas de
agricultura a implantação de sistemas de ILP tem como premissas básicas produzir forragem de
qualidade para os animais no período da entressafra e ainda fornecer palha para conferir
sustentabilidade ao sistema de plantio direto (SPD). O objetivo desse estudo foi avaliar as
modificações nos estoques de C do solo nos principais processos de mudança de uso da terra nos
biomas Amazônia e Cerrado, e compará-los com a implantação de sistemas de ILP. Para efeito de
comparações foram avaliadas áreas sob vegetação nativa, pastagens, sucessão de cultivos e ILP
em diferentes condições edafoclimáticas nos biomas Amazônia e Cerrado. O presente estudo
verificou que na conversão de vegetação nativa para pastagem o solo pode atuar como fonte ou
dreno de CO
2
da atmosfera, dependendo do manejo aplicado. Pastagem não degradada em solo
fértil acumulou 0,46 Mg C ha
-1
ano
-1
. Pastagem implantada em solo de baixa fertilidade natural
emitiu C para atmosfera, com taxas de perda variando de 0,15 e 1,53 Mg ha
-1
ano
-1
,
respectivamente para pastagem não degradada e degradada. Ao converter vegetação nativa para
agricultura, mesmo cultivada sob SPD, resultou em perdas de C da ordem de 1,31 e 0,69 Mg ha
-1
ano
-1
em áreas implantadas à 6 e 21 anos, respectivamente. Já a conversão de uma pastagem não
degradada para lavoura (soja/sorgo) emitiu em média 1,44 Mg de C ha
-1
ano
-1
. A implantação de
sistemas de ILP em áreas sob agricultura atuou como dreno de C da atmosfera, exibindo taxas de
acúmulo variando de 0,82 a 2,58 Mg ha
-1
ano
-1
. A implantação de sistemas de ILP em áreas
anteriormente cultivadas sob lavoura se mostrou uma excelente estratégia visando o acúmulo de
C no solo e conseqüente redução da concentração de CO
2
na atmosfera. A magnitude do acúmulo
de C no solo depende das culturas implantadas, das condições edafoclimáticas e ainda do tempo
implantação do sistema de ILP.
Palavras-chave: Mudança do uso da terra; Estoques de carbono do solo; Amazônia; Cerrado;
Integração lavoura-pecuária
46
IMPACT OF PASTURE, AGRICULTURE AND CROP-LIVESTOCK SYSTEMS ON
SOIL CARBON STOCKS
Abstract
Changes in the land use can result in important sources or sinks of carbon (C) to/from the
atmosphere, depending on the land use management. The most relevant examples of land use
changes in Brazil are the conversion of native vegetation to pasture and agriculture, conversion of
pasture to agriculture and, more recently, the conversion of pasture and agriculture to integrated
crop-livestock systems (ICL). The implementation of ICL proposes the strategic incorporation of
pasture to agriculture so as to benefit both. In agricultural areas the implementation of ICL
presupposes the production of quality forage for animals between crops period and also to
produce straw to facilitate the sustainability of no-tillage (NT). The objective of this study was to
evaluate the modifications in soil C stocks resulting from the main processes of land use changes
in Amazonia and Cerrado‟s biomes and to compare them with the implementation of ICL. For
comparison purposes, areas under native vegetation, pastures, crop succession and ICL and
considering different edapho-climatic conditions in Amazonia and Cerrado biomes were
evaluated. This study demonstrated that in the conversion of native vegetation to pasture the soil
can act either as a source or sink of atmospheric CO
2
,
depending on the land management
applied. Non-degraded pasture under fertile soil showed a mean accumulation of 0.46 Mg ha
-
1
year
-1
. Pastures implemented in naturally low-fertile soil released C to the atmosphere with loss
rates ranging from 0.15 and 1.53 Mg ha
-1
year
-1
, respectively, for non-degraded and degraded
pasture. The conversion of native vegetation to agriculture, even when cultivated under NT,
resulted in C losses in the order of 1.31 and 0.69 Mg ha
-1
in areas implemented for 6 and 21
years, respectively. The conversion of a non-degraded pasture to cropland (soybean/sorghum)
released, in average, 1.44 Mg of C ha
-1
year
-1
. The implementation of ICL in agriculture areas
acted always as a sink of C from the atmosphere with accumulation rates ranging from 0.82 to
2.58 Mg ha
-1
year
-1
. The application of ICL in areas formerly cultivated under crop succession
can be strategic for soil C accumulation and, consequently, for reducing CO
2
concentration in the
atmosphere. However, the magnitude of C accumulation in soil depends on the crops
implemented, edapho-climatic conditions as well as the period of time under ICL.
Keywords: Land use change; Soil carbon stocks; Amazon; Cerrado; Crop-livestock system.
47
3.1 Introdução
O interesse crescente pelas conseqüências do aquecimento global devido ao aumento da
emissão de gases do efeito estufa tem levado a comunidade científica a estudar mais
intensamente o ciclo global do carbono (C) (FELLER; BERNOUX, 2008; LAL, 2008). O C
orgânico do solo representa o maior reservatório terrestre de C contendo aproximadamente 1550
Pg (10
9
toneladas) (ESWARAN; VAN DEN BERG; REICH, 1993; LAL, 2004; LAL, 2008), o
que equivale a mais de duas vezes a quantidade estocada na vegetação ou na atmosfera (CERRI,
C.C. et al., 2006; ANDERSON-TEIXEIRA et al., 2009).
Mudanças de uso e manejo do solo podem resultar em importante fonte ou dreno de C da
atmosfera (BAKER et al., 2007, CERRI et al., 2009). Os mais importantes exemplos de mudança
de uso da terra no Brasil são a conversão de ecossistemas nativos para pastagens (MORAES et
al., 1996; FEARNSIDE; BARBOSA, 1998; CERRI et al., 1999) e para cultivo agrícola (BAYER
et al., 2006; CARVALHO et al., 2009a; 2009b). O Brasil contém a maior fronteira agrícola
mundial, localizada principalmente nos biomas Amazônia e Cerrado. Os biomas Amazônia e
Cerrado correspondem a 400 e 200 milhões de hectares do território brasileiro, respectivamente
(PROBIO, 2004), e podem ser considerados fonte ou dreno de C atmosférico, dependendo do uso
e do manejo aplicado ao solo.
O efeito da conversão de ecossistemas nativos em pastagens nos estoques de C do solo,
nos biomas Amazônia e Cerrado, têm apresentado resultados contrastantes dependendo do
manejo aplicado à pastagem (MAIA et al., 2009). Em pastagens bem manejadas, diversos estudos
têm demonstrado aumento dos estoques de C (MORAES et al., 1996; NEILL et al., 1997;
BERNOUX et al., 1998; CERRI et al., 1999; CERRI et al., 2003, 2004; DESJARDINS et al.,
2004; BUSTAMANTE et al., 2006; MAIA et al., 2009), enquanto outros têm verificado perdas
de C do solo (FEARNSIDE; BARBOSA, 1998; HUGHES; KAUFFMAN; CUMMINGS, 2002).
A conversão de vegetação nativa em áreas sob cultivo agrícola é mais importante no
bioma Cerrado, entretanto na ultima década observou-se avanço da agricultura no bioma
Amazônia. Diversos estudos têm chegado à conclusão que a conversão de ecossistemas nativos
(Floresta e Cerrado, por exemplo) em agricultura resulta em redução dos estoques de C do solo,
principalmente em conseqüências das operações de cultivos do solo associada à baixa quantidade
de resíduos adicionada ao solo (DAVIDSON; ACKERMAN, 1993; GUO; GIFFORD, 2002;
48
DIEKOW et al., 2009). Entretanto, estudos avaliando a conversão de ecossistemas nativos em
agricultura sob sistema de plantio direto (SPD) com plantas de cobertura têm demonstrado não
haver diferenças significativas e em alguns casos observaram aumento dos estoques de C no solo
com esta prática (ROSCOE; BUURMAN, 2003; D‟ANDREA et al., 2004; BAYER et al., 2006;
BERNOUX et al., 2006; CARVALHO et al., 2009a). Apesar de haver muitas evidências de que o
SPD geralmente aumenta os estoques de C do solo podendo chegar ao nível ou até superar o C
estocado no solo sob vegetação nativa, existe estudos mostrando o contrário.
Estimativas indicam que 80 % da área de agricultura sob SPD nos biomas Amazônia e
Cerrado tem a soja como cultura principal, e este percentual se mantém estável no tempo, então
deduz-se que a utilização de rotação de culturas, ocorra no máximo em 20% da área (SALTON,
2005). O sucesso do SPD em regiões de clima tropical, tais como as do presente estudo, está
relacionado com rotações de cultivos capazes de fornecer uma quantidade de cobertura vegetal
que mantenha o solo coberto durante todo o ano. As sucessões de cultivo mais utilizadas nessa
região, apesar de apresentarem diversos benefícios em relação aos sistemas de manejo baseados
em cultivo convencional do solo (RESCK et al., 2000; BAYER et al., 2006; CARVALHO et al.,
2007; 2009a; JANTALIA et al., 2007), vêm exibindo resultados insatisfatórios no que se refere a
produção e manutenção de cobertura vegetal no solo durante todo o ano agrícola. Neste contexto,
a incorporação estratégica de pastagens intercaladas com áreas de lavoura em sistemas de
integração lavoura-pecuária (ILP) surge como uma real alternativa para conferir sustentabilidade
à produção agrícola sob SPD e ainda aumentar os estoques de C no solo em regiões de clima
tropical.
Os sistemas de ILP propõem a diversificação de atividades pela incorporação estratégica
de pastagens à agricultura de modo a beneficiar ambos. Associando os níveis de fertilidade
adequados do solo das áreas de lavoura altamente tecnificadas em SPD nos biomas Cerrado e
Amazônia, com a alta capacidade das pastagens em estocar C no solo é previsível que resulte em
aumentos nos estoques de C do solo e conseqüente redução de emissão de CO
2
para atmosfera.
Apesar dos sistemas de ILP surgirem como uma das principais alternativas visando à
sustentabilidade da agricultura em regiões de clima tropical, existem poucos estudos científicos
sobre os benefícios deste sistema em relação à agricultura convencional, principalmente no que
se referem à variação nos estoques de C do solo e emissão de CO
2
para atmosfera. O objetivo
deste estudo foi avaliar as modificações nos estoques de C do solo, com este sistema inovador, e
49
com comparação com os principais processos tradicionais de mudança de uso da terra nos biomas
Amazônia e Cerrado. Foi avaliada a conversão de vegetação nativa (Floresta, Cerradão e
Cerrado) para pastagens e agricultura, conversão de área de pastagem em agricultura, tal como a
conversão de áreas sob agricultura para sistemas de ILP sob plantio direto.
3.2 Material e Métodos
3.2.1 Localização e escolha das áreas de estudo
A localização e escolha das áreas de estudo estão apresentadas no item 2.2.1.
3.2.2 Descrição detalhada das áreas avaliadas
No município de Chupinguaia, na Fazenda Juliana, a área de vegetação nativa avaliada foi
classificada como Floresta Ombrófila Densa (VNju). No ano de 1994 foi realizado o
desmatamento e queima da vegetação nativa e em seguida efetuou-se o plantio da pastagem de
Brachiaria brizantha (PAju), sem a aplicação de corretivos e fertilizantes. Durante as coletas de
solos realizadas em 2005 (PAju 11 anos) e 2009 (PAju 15 anos) a pastagem foi classificada de
acordo com o grau de degradação, como não degradada. No ano de 2003, parte da área sob
pastagem foi convertida em agricultura com a implantação da sucessão de cultivos soja/sorgo em
SPD (SCju). Em 2005, essa área sob agricultura foi subdividida, onde uma parte se manteve em
SCju e outra foi convertida em ILP, tendo ainda a cultura da soja como cultura principal em
sucessão com a Brachiaria ruziziensis (ILPju). Nessas áreas sob cultivo agrícola foi realizado
amostragem de solo em 2005 (SCju 2 anos e ILPju implantação) e em 2009 (SCju 6 anos e ILPju
4 anos). Nessa fazenda não foi necessário a aplicação de calcário nas áreas sob pastagem e
cultivo agrícola devido à elevada saturação por bases e à baixa acidez do solo.
Em Santa Carmem, na Fazenda Dona Isabina, a área sob vegetação nativa avaliada é
composta por uma vegetação intermediária entre Cerrado e Floresta e foi classificada como
Cerradão (VNdi). O desmatamento e queima desse Cerradão foi realizado em 1996. Nesse
mesmo ano foi realizado o plantio de Brachiaria brizantha em parte da área (PAdi), sem a
aplicação de insumos. Nessa área, a coleta de solos foi realizada em 2006 (PAdi 10 anos) e em
2009 (PAdi 13 anos) e a pastagem foi avaliada e classificada como altamente degradada. Outra
50
parte dessa área desmatada em 1996 foi cultivada com a cultura do arroz em sistema de cultivo
convencional por um ano, e em seguida foi implantada a cultura da soja em SPD (SCdi). Desde
então, a área se manteve com a sucessão de cultivos soja/milho até o ano de 2009. A coleta de
solos nessa área foi realizada em 2009 (SCdi 13 anos). No ano de 2005, esta área foi subdividida,
de forma que uma parte continuou a ser cultivada em SCdi e outra parte foi convertida em
sistemas de ILP. Foram implantados dois sistemas de ILP distintos (ILP1di e ILP2di). As
amostragens de solos nessas áreas de ILP foram realizadas em 2007 (ILP1di 2 anos e ILP2di 2
anos) e 2009 (ILP1di 4 anos e ILP2di 4 anos). A descrição detalhada das rotações de cultivos
realizadas nessas áreas sob ILP estão apresentadas na tabela 1.
Tabela 1 – Descrição das sucessões e rotações de cultivos nas áreas sob integração lavoura-pecuária em
seus respectivos anos agrícolas
Ano
agrícola
Chupinguaia, RO
Santa Carmem, MT
Montividiu, GO
ILPju
ILP1di
ILP2di
ILPap
1999/00
-
-
-
Soja/Milho +
Brachiaria brizantha
2000/01
-
-
-
Algodão/ Pousio
2001/02
-
-
-
Soja/ Milho +
Brachiaria brizantha
2002/03
-
-
-
Algodão/ Pousio
2003/04
-
-
-
Soja/ Milho +
Brachiaria brizantha
2004/05
-
-
-
Algodão/ Pousio
2005/06
Soja/Brachiaria
ruziziensis
Soja/Sorgo +
Brachiaria ruziziensis
Soja/Sorgo +
Brachiaria brizantha
Soja/ Milho +
Brachiária brizantha
2006/07
Soja/ Brachiaria
ruziziensis
Soja/Milheto + Brachiaria
ruziziensis
Brachiaria brizantha
Algodão/ Pousio
2007/08
Soja/ Brachiaria
ruziziensis
Soja/ Milho +
Brachiaria ruziziensis
Brachiaria brizantha
-
2008/09
Soja/ Brachiaria
ruziziensis
Soja/ Milho +
Brachiaria ruziziensis
Soja/ Milho +
Brachiaria ruziziensis
-
Na terceira área de estudo, localizada na Agropecuária Peeters, no município de
Montividiu, a vegetação nativa avaliada é composta de uma vegetação mais arbustiva,
classificada como Cerrado stricto sensu (VNap). O desmatamento e queima desta vegetação
nativa foi realizado em 1986. Em seguida foi realizado implantação da pastagem de Brachiaria
decumbens (PAap) sem aplicação de insumos em uma parte da área. No ano de 2005 foram
aplicadas 3 t ha
-1
de calcário dolomítico nessa área. No momento da coleta de solo (ano de 2007)
a pastagem foi classificada como não degradada. Em outra parte da área desmatada foi
implantada agricultura. No primeiro ano de plantio foi cultivado arroz em sistema de cultivo
51
convencional. No ano seguinte foi realizado o plantio da soja. A soja se manteve como cultura
principal em sucessão com milho, milheto ou pousio até 2007 (SCap). Em 1999, parte dessa área
(SCap) foi convertida em ILP (ILPap) e se manteve com a mesma rotação de cultivos até o ano
de 2007. A descrição da rotação de cultivos em ILPap está apresentada na tabela 1.
A descrição detalhada da vegetação nativa predominante, da caracterização climática, da
caracterização química e granulométrica dos solos avaliados está apresentada na tabela 2.
52
Tabela 2 – Vegetação nativa predominante, caracterização climática e caracterização dos solos avaliados em Chupinguaia, Santa Carmem e
Montividiu
Características gerais
Áreas em estudo
Chupinguaia, RO
Santa Carmem, MT
Montividiu, GO
Vegetação nativa predominante
Floresta Ombrófila Densa
Cerrado – Subgrupo Cerradão
Cerrado – Subgrupo Cerrado Stricto
Sensu
Caracterização climática
Classificação climática
Tropical úmido
Tropical úmido
Tropical úmido
Precipitação anual média
2200 mm
2000 mm
1500-1800 mm
Temperatura anual média
26º C
28º C
23º C
Características do solo
Classificação do Solo
Nitossolo Vermelho eutrófico
Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico
Latossolo Vermelho distrófico
Textura do Solo (0-20 cm)
(1)
Muito argiloso (610 g de argila kg
-1
)
Argiloso (520 g de argila kg
-1
)
Argiloso (560 g de argila kg
-1
)
Variaveis de Fertilidade do solo (0-20 cm)
VNju
PAju
SCju
ILPju
VNdi
PAdi
SCdi
ILP1di
ILP2di
VNap
PAap
SCap
ILPap
pH CaCl
2
6,4
6,3
5,3
5,4
3,9
4,1
5,1
5,0
5,5
4,0
5,7
5,0
4,9
P (mg dm
-3
)
14,3
10,1
8,4
6,4
3,6
1,7
15,4
16,3
13,5
4,3
11,8
55,3
48,3
K (mmol
c
dm
-3
)
3,9
9,6
3,8
4,1
0,8
0,5
1,8
1,5
3,7
0,9
1,4
3,2
3,3
Ca (mmol
c
dm
-3
)
112,5
74,6
32,6
29,6
3,3
2,8
22,4
18,1
27,3
2,3
29,8
32,2
28,8
Mg (mmol
c
dm
-3
)
28,6
16,1
10,0
9,8
1,8
1,7
10,3
8,8
11,8
1,8
14,9
8,8
7,9
T (mmol
c
dm
-3
)
168,7
127,3
85,1
77,6
95,5
74,1
70,0
71,5
79,3
95,9
79,9
99,8
100,0
V (%)
83,6
77,7
53,2
53,8
5,6
6,7
49,1
38,1
51,3
5,0
55,4
42,8
38,6
(1)
Média de cinco repetições do solo sob vegetação nativa em cada uma das áreas em estudo. VNju (Floresta), PAju (pastagem de Brachiaria
brizantha), SCju (sucessão soja/sorgo), ILPju (ver tabela 1), VNdi (Cerradão), PAdi (pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão
soja/milho), ILP1di e ILP2di (ver tabela 1), VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio),
ILPap (ver tabela 1).
52
53
3.2.3 Amostragem de solos e análises químicas
As amostragens de solos foram realizadas em épocas distintas em cada uma das três áreas
avaliadas. Em Chupinguaia as amostragens foram realizadas em julho de 2005 e fevereiro de
2009. Já em Santa Carmem coletou-se amostras de solo em janeiro de 2007 e março de 2009. Em
Montividiu a amostragem foi realizada em março de 2007.
A amostragem de solos foi realizada considerando delineamento inteiramente casualisado
para cada um dos estudos de caso. Foram coletadas amostras de solo em cinco trincheiras em
cada área, avaliando as camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm. Foram coletadas amostras de
solo para quantificação de teores de C total, composição isotópica do C do solo, densidade do
solo, além de amostras para caracterização química e física do solo. Para determinação da
densidade do solo foram coletadas amostras indeformadas de solo usando um cilindro de aço
inox (5 x 5 cm). Nas camadas de solo 10-20 e 20-30 cm a amostragem foi realizada na porção
média da camada.
As amostras de solo foram secas em estufa à 30º C, passadas em peneiras de 2 mm. Em
seguida, parte dessa amostra de solo foi moída e passada em peneira de 100 mesh (0,150 mm)
para determinação do teor de C total e composição isotópica do C do solo. A determinação do
teor de C total do solo foi realizada por combustão a seco de acordo com Nelson e Sommers
(1982) usando um Carbon Analyzer – LECO
®
CN-2000. Para a determinação da composição
isotópica do C foram utilizadas apenas as amostras de solo coletadas em julho de 2005, janeiro de
2007 e março de 2007, respectivamente para Chupinguaia, Santa Carmem e Montividiu. A razão
isotópica
13
C/
12
C do solo foi determinada a partir da liberação de CO
2
devido a combustão a 550º
C, em tubos pirex selados, na presença de CuO, no analisador elementar Carbo Erba EA-110. Os
gases gerados nessa combustão foram separados por cromatografia gasosa e, carreados por fluxo
contínuo até o espectrômetro de massa Finnigam Delta Plus no Laboratório de Ecologia Isotópica
(CENA/USP). Os valores foram calculados em unidade delta por mil (‰).
3.2.4 Cálculo dos estoques de carbono do solo
Para cada camada de solo amostrada (0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm de profundidade)
calculou-se os estoques (em Mg ha
-1
), multiplicando a concentração de C (em %) pela densidade
54
aparente do solo (g cm
-3
) e pela espessura da camada (cm). Vale ressaltar que as frações maiores
que 2 mm foram insignificantes nos solos avaliados. Como as amostras foram coletadas no
campo sempre em camadas fixas, pode-se incorrer em erros na interpretação dos estoques de C,
em razão de variação nos valores de densidade do solo devido à mudança de uso da terra
(MORAES et al., 1996). Portanto, os estoques foram corrigidos para cada área avaliada usando-
se como referencia a massa de solo equivalente à camada 30 cm do solo sob vegetação nativa
(referência) de acordo com a seqüência de cálculo que corrige a equivalência de massa total de
solo (DAVIDSON; ACKERMAN, 1993; VELDKAMP, 1994; ELLER; BETTANY, 1996;
ELLERT; JANZEN; ENTZ, 2002).
3.2.5 Estimativas da origem do carbono do solo
A origem fotossintética do C do solo foi avaliada pela contribuição do tipo de vegetação
(C3 ou C4) no estoque de C em todas as camadas de solo. As quantidades de C oriundas de
plantas C3 e C4 foram calculadas a partir dos estoques de C do solo, composição isotópica do C
na camada de solo e da composição isotópica das vegetações C3 e C4 predominante em cada uma
das áreas, conforme detalhado por Bernoux et al. (1998b).
δ
13
Ct x Ct = δ
13
C3 x C3 + δ
13
C4 x C4
Sendo:
δ
13
Ct = composição isotópica do C total do solo;
Ct = C total do solo;
δ
13
C3 = composição isotópica das plantas C3 do local;
C3 = C do solo proveniente das plantas C3
δ
13
C4 = Composição isotópica das plantas C4 do local;
C4 = C do solo proveniente das plantas C4;
Os valores de δ
13
C das plantas do local (C3 e C4) foram obtidos na literatura relatando
estudos realizados nas mesmas regiões e com as mesmas espécies de plantas ou associações (caso
da vegetação nativa) avaliadas no presente estudo. Para a região de Chupinguaia, área típica de
Floresta Amazônica os valores de δ
13
C foram obtidos em Moraes et al. (1996). Em Santa
55
Carmem, onde a vegetação nativa típica foi classificada como Cerradão foram utilizados
resultados observados por Perrin (2003) no município de Sinop. Em Montividiu, região típica de
Cerrado stricto sensu, os valores δ
13
C das plantas C3 e C4 utilizados para o cálculo nesse estudo
foram obtidos em Roscoe et al. (2000).
3.2.6 Analises estatísticas dos dados
A análise estatística dos dados foi realizada considerando um delineamento inteiramente
casualizado, com cinco pseudo-repetições em cada uma das áreas avaliadas. Dentro de cada uma
das propriedades avaliadas, as áreas estão sob as mesmas condições topográficas e
edafoclimáticas, diferindo apenas no uso da terra. Os resultados de densidade do solo, teores de C
e estoques de C do solo foram submetidos á analise de variância (ANOVA).
Foi aplicado um teste de Tukey (p<0,05) para comparação das médias entre as áreas
avaliadas dentro de cada estudo de caso. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando
programa SAS (versão 6).
3.3 Resultados
3.3.1 Densidade do Solo
Considerando a densidade média para a camada de 0-30 cm de solo, os valores foram de
0,98; 0,93 e 0,85 g cm
-3
, respectivamente para Floresta (VNju), Cerradão (VNdi) e Cerrado
stricto sensu (VNap). A mudança do uso da terra alterou os valores de densidade do solo nas três
áreas avaliadas (Tabela 3). As densidades nas áreas sob cultivo e pastagem, foram superiores em
14, 21 e 15 %, respectivamente para os solos sob vegetação nativa em Chupinguaia, Santa
Carmem e Montividiu (média dos usos da terra e profundidades). Em Chupinguaia, de modo
geral, maior densidade do solo (p<0,05) foi associada às áreas sob cultivo agrícola (SCju e ILPju)
e menor em VNdi. Nas áreas avaliadas em Santa Carmem, as diferenças na densidade foram
menos acentuadas entre VNdi e áreas sob pastagem e agricultura. VNdi exibiu menor densidade
do solo em todo perfil, apesar de não haver diferenças significativas em alguns casos. Em
Montividiu, GO, observou-se, de modo geral, menores valores de densidade, tanto em VNap
como nas áreas sob pastagem e cultivo agrícola em relação à outras duas áreas anteriores.
56
Tabela 3 - Densidade do solo (g cm
-3
) nas respectivas camadas de solo em Chupinguaia, Santa Carmem,
Montividiu. Valores representam média de cinco repetições. Médias na linha seguidas pela
mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5 %
Chupinguaia, RO
Camada de
solo (cm)
VNju
PAju
SCju
ILPju
11 anos
15 anos
2 anos
6 anos
Início
4 anos
0-5
0,82 d
1,00 bcd
0,91 cd
1,29 a
1,13 abc
1,17 ab
1,19 ab
5-10
1,00 b
0,98 b
1,04 b
1,32 a
1,17 ab
1,25 a
1,25 a
10-20
1,01 b
1,02 b
1,01 b
1,19 ab
1,16 ab
1,34 a
1,12 ab
20-30
1,02 c
1,06 abc
1,05 bc
1,07 abc
1,07 abc
1,25 a
1,23 ab
Santa Carmem, MT
Camada de
solo (cm)
VNdi
PAdi
SCdi
ILP1di
ILP2di
10 anos
13 anos
13 anos
2 anos
4 anos
2 anos
4 anos
0-5
0,84 c
1,15 a
1,09 ab
1,14 a
0,94 bc
1,03 ab
1,02 ab
1,08 ab
5-10
0,90 c
1,08 ab
1,08 ab
1,12 ab
1,00 bc
1,14 ab
1,05 ab
1,16 a
10-20
0,93 b
1,06 ab
1,11 a
1,10 a
1,05 ab
1,06 ab
1,06 ab
1,06 ab
20-30
0,99 a
1,01 a
1,06 a
1,01 a
1,07 a
1,09 a
1,06 a
1,06 a
Montividiu, GO
Camada de
solo (cm)
VNap
PAap
SCap
ILPap
0-5
0,81 c
0,97 ab
1,01 a
0,85 bc
5-10
0,89 a
0,98 a
0,99 a
0,97 a
10-20
0,88 b
1,01 a
0,95 ab
1,01 a
20-30
0,81 b
0,98 a
0,96 a
0,99 a
VNju (Floresta), PAju (pastagem de Brachiaria brizantha), SCju (sucessão soja/sorgo), ILPju (ver tabela
1), VNdi (Cerradão), PAdi (pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão soja/milho), ILP1di e
ILP2di (ver tabela 1), VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho,
milheto ou pousio), ILPap (ver tabela 1).
3.3.2 Teores de carbono do solo
Para todas as áreas e usos do solo, os perfis apresentaram uma acentuada diminuição do
teor de C com a profundidade como é comumente observado em diversos estudos na literatura
(SÁ et al., 2001; BAYER et al., 2006; CARVALHO et al., 2009a). Os maiores teores de C no
solo em Chupinguaia, de modo geral, foram observados nas áreas sob pastagem e vegetação
nativa. Em 2005, a área sob pastagem durante 11 anos (PAju 11) apresentou maiores teores de C
em relação as áreas de SCju e ILPju, em todas as camadas de solo avaliadas (Figura 1). Em VNju
observou-se maior conteúdo de C no solo apenas na camada de 0-5 cm. Não foram observadas
diferenças significativas entre os teores de C entre VNju e PAju.
57
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50
Profundidade do solo (cm)
C (g kg
-1
)
VNju
PAju 15 anos
SCju 6 anos
ILPju 4 anos
*
*
ns
ns
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50
Profundidade do solo (cm)
C (g kg
-1
)
VNap
PAap
SCap
ILPap
ns
*
*
ns
ns
*
*
ns
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50
Profundidade do solo (cm)
C (g kg
-1
)
VNdi
PAdi 10 anos
ILP1di 2 anos
ILP2di 2 anos
*
ns
ns
ns
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50
Profundidade do solo (cm)
C (g kg
-1
)
VNdi
PAdi 13 anos
SCdi 13 anos
ILP1di 4 anos
ILP2di 4 anos
*
ns
ns
ns
Chupinguaia, RO
Santa Carmem, MT
Montividiu, GO
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50
Profundidade do solo (cm)
C (g kg
-1
)
VNju
PAju 11 anos
SCju 2 anos
ILPju
*
*
*
*
Figura 1 - Teores de carbono no solo (g kg
-1
) nas respectivas camadas de solo em Chupinguaia, Santa
Carmem e Montividiu. Valores representam média de cinco repetições.* representa diferenças
significativas pelo teste de Tukey ao nível de 5 %. ns
representa diferenças não significativas.
Barras se referem à diferença mínima significativa entre os dados. VNju (Floresta), PAju
(pastagem de Brachiaria brizantha), SCju (sucessão soja/sorgo), ILPju (ver tabela 1), VNdi
(Cerradão), PAdi (pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão soja/milho), ILP1di e
ILP2di (ver tabela 1), VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão
soja/milho, milheto ou pousio), ILPap (ver tabela 1)
58
Em concordância com a primeira amostragem, na segunda coleta de solos, quatro anos
depois, não foram observadas diferenças significativas entre VNju e PAju 15 anos. Os teores de
C foram maiores em PAju e ILPju apenas nas camadas superficiais (0-5, 5-10 cm). Apesar de não
ter sido verificada diferença significativa, após quatro anos de implantação da ILP é observada
uma clara tendência de aumento nos teores de C no solo em relação à área sob sucessão de
cultivos (SCju 6 anos).
Já em Santa Carmem, estado de Mato Grosso, nas duas épocas amostradas, os teores de C
no solo foram maiores em VNdi. Entretanto, esta diferença foi significativa (p<0,05) apenas na
camada de solo mais superficial (0-5 cm). Em Montividiu, não foram observadas diferenças
significativas na camada de 0-5 cm de solo. As diferenças ficaram restritas as camadas de 5-10 e
10-20 cm. Na camada de 5-10 cm os teores de C foram maiores em VNap e PAap em relação à
SCap, enquanto que na camada de 10-20 cm maior conteúdo de C foi verificado em VNap em
relação as áreas de agricultura (SCap e ILPap).
3.3.3 Estoques de carbono do solo
Os estoques de C nas respectivas camadas de solos e em todas as áreas avaliadas estão
apresentados na tabela 4. Na camada mais superficial do Nitossolo Vermelho Eutrófico em
Chupinguaia, RO, foram verificadas diferenças significativas entre os estoques de C no solo. Os
maiores estoques de C no solo, de modo geral, foram verificados nas áreas de pastagem (PAju) e
vegetação nativa (VNju). Menores estoques de C no solo foram obtidos em SCju 6 anos e na área
sob ILPju no momento da implantação do sistema. Considerando a camada de 5-10 cm, o solo
sob ILPju 4 anos apresentou maior estoque de C em relação à SCju 6 anos e ILPju início. Na
camada de 10-20 cm de solo não foram verificadas diferenças significativas entre áreas avaliadas.
Na camada de 20-30 cm os menores estoques de C foram observados em SCju 2 anos.
Quando avaliou-se a camada de solo equivalente a 30 cm de solo sob Floresta (VNju),
foram observadas diferenças significativas entre os estoques de C do solo. Os maiores estoques
de C do solo foram obtidos em PAju 11 anos, ILPju 4 anos e PAju 15 anos, enquanto que os
menores foram observados em SCju 2 anos e ILPju no momento da implantação.
O solo sob Cerradão (VNdi) exibiu tendência de maior estoque de C em relação aos
demais usos da terra avaliados em Santa Carmem. Na camada superficial de solo (0-5 cm) o
59
maior teor de C foi verificado em VNdi e os menores em PAdi 13 anos, SCdi 13anos e ILP1di 2
anos. Nas camadas de 5-10 e 10-20 cm não foram verificadas diferenças significativas. Já na
camada de 20-30 cm, com exceção de ILP2di 2 anos, VNdi exibiu o maior estoque de C no solo.
Apesar de apresentar menor estoque de C em relação à VNdi, a área sob ILP2di 4 anos, a qual
teve a soja e a Braquiária brizantha como culturas principais (ver tabela 1), exibiu maiores
estoques de C no solo dentre as áreas que passaram por mudança do uso da terra. De modo geral,
observou-se tendência de aumento dos estoques de C no solo com o tempo de implantação dos
sistemas de ILP.
Tabela 4 - Estoques de carbono no solo (Mg ha
-1
) nas respectivas camadas de solo em Chupinguaia, Santa
Carmem e Montividiu. Valores representam média de cinco repetições.
Médias na linha
seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5 %
Chupinguaia, RO (Mg ha
-1
)
Camada de
solo (cm)
VNju
PAju
SCju
ILPju
11 anos
15 anos
2 anos
6 anos
Início
4 anos
0-5
16,9 ab
19,6 a
16,6 ab
14,2 bc
12,1 c
11,4 c
14,8 bc
5-10
11,5 ab
12,7 ab
12,5 ab
12,2 ab
10,9 b
10,8 b
13,9 a
10-20
16,1 a
19,1 a
17,8 a
16,7 a
19,9 a
17,2 a
19,3 a
20-30
11,8 ab
14,4 a
14,3 a
6,1 b
10,6 ab
10,6 ab
13,5 a
0 – 30
56,3 bcd
65,8 a
61,2 abc
49,2 d
53,4 cd
50,1 d
61,4 ab
Santa Carmem, MT (Mg ha
-1
)
Camada de
solo (cm)
VNdi
PAdi
SCdi
ILP1di
ILP2di
10 anos
13 anos
13 anos
2 anos
4 anos
2 anos
4 anos
0-5
19,0 a
15,5 ab
13,3 b
14,9 b
14,3 b
16,1 ab
15,8 ab
16,2 ab
5-10
14,4 a
12,8 a
12,8 a
12,4 a
12,7 a
15,4 a
12,5 a
14,5 a
10-20
23,2 a
20,8 a
20,0 a
21,1 a
20,7 a
20,8 a
19,8 a
23,5 a
20-30
17,5 a
8,1 b
8,2 b
8,0 b
10,4 b
9,2 b
11,0 ab
8,6 b
0 – 30
74,1 a
57,1 cd
54,3 d
56,4 cd
59,3 bcd
61,5 bc
59,1 bcd
62,8 b
Montividiu, GO (Mg ha
-1
)
Camada de
solo (cm)
VNap
PAap
SCap
ILPap
0-5
17,4 ab
19,8 a
15,7 b
15,5 b
5-10
14,0 a
15,7 a
12,7 a
13,3 a
10-20
24,4 a
25,2 a
21,7 a
23,2 a
20-30
19,6 a
11,6 b
10,8 b
21,0 a
0 – 30
75,4 a
72,3 a
60,9 b
73,0 a
VNju (Floresta), PAju (pastagem de Brachiaria brizantha), SCju (sucessão soja/sorgo), ILPju (ver tabela
1), VNdi (Cerradão), PAdi (pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão soja/milho), ILP1di e
ILP2di (ver tabela 1), VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho,
milheto ou pousio), ILPap (ver tabela 1).
60
Na Agropecuária Peeters, em Montividiu, GO, onde a mudança de uso da terra é mais
antiga, observou-se diferenças significativas nos estoques de C do solo (p<0,05). Na camada
superficial de solo (0-5 cm) maior estoque foi observado no solo sob pastagem (PAap) e menores
nas áreas sob cultivo agrícola (SCap e ILPap). Nas camadas de 5-10 e 10-20 cm de solo não
foram verificadas diferenças significativas entre os usos da terra avaliados. Já na camada de 20-
30 cm, os maiores estoques de C foram observados em VNap e ILPap. Quando se avaliou a
camada de 0-30 de solo, verificou-se menor estoque de C em SCap (p<0,05). Entre as demais
situações não foram verificadas diferenças significativas.
3.3.4 Variação isotópica do carbono do solo
Os valores de δ
13
C foram menores no solo sob Floresta em Chupinguaia, variando de -
27,8 a -25,8 ‰, respectivamente para as camadas de 0-5 e 20-30 cm (Tabela 5). A maior
presença de plantas C4 nas áreas sob pastagens e agricultura influenciou nos valores de δ
13
C do
solo. Após um ano de implantação de ILP já foi possível verificar diferença nos valores de δ
13
C
quando comparado com SCju. Os valores em ILPju variaram de -22,5 a -21,5 ‰, enquanto que
em SCju os valores foram menores variando de -23,9 a -23,0 ‰, o que provavelmente está
relacionado com grande quantidade de material vegetal adicionado ao solo pela Brachiaria
ruziziensis em ILPju. Os valores de δ
13
C em PAju variaram de -22,7 a -20,5 ‰. As maiores
variações de δ
13
C foram observadas na camada mais superficial, a qual é mais influenciada pela
entrada de material orgânico.
O δ
13
C no solo sob Cerradão (VNdi) foi similar ao observado em VNju, variando de -28,0
a -25,0 ‰ nas camadas avaliadas. Foram observadas diferenças nas variações isotópicas de C
apenas até 20 cm de profundidade, abaixo houve uma tendência dos valores se igualarem. Em
PAdi o δ
13
C do solo variou de -24,4 a -22,3 ‰. Já nas áreas sob ILP os valores variaram de -24,7
a -21,9 ‰.
O processo de mudança de uso da terra na região de Cerrado stricto sensu resultou
modificação dos valores de δ
13
C do solo. Os menores valores de δ
13
C foram observados na área
sob vegetação nativa (VNap), variando de -21,9 a -18,3 ‰. A presença de Brachiaria decumbens
por 21 anos aumentou consideravelmente os valores de δ
13
C no solo em PAap, situando os
61
valores entre -16,7 a -14,9 ‰ em todo o perfil do solo avaliado. Em SCap os valores de δ
13
C do
solo variaram de -15,5 a -12,9 ‰. Na área sob ILP os valores de δ
13
C variaram de -19,1 a -15,7
‰ e este foram menores em relação à PAap na camada mais superficial do solo (0-5 e 5-10 cm) e
menor que os observados em todas as camadas de solo em SCap.
Tabela 5 - Valores de δ
13
C do solo (‰) nas respectivas camadas de solo em Chupinguaia, Santa Carmem e
Montividiu. Valores representam média de cinco repetições
Chupinguaia, RO
Camada de solo
(cm)
Vnju
PAju
SCju
ILPju
0-5
-27,8 ± 0,8
-20,5 ± 3,0
-23,0 ± 0,3
-21,5 ± 0,7
5-10
-26,6 ± 0,5
-21,7 ± 1,5
-23,0 ± 0,3
-21,9 ± 0,5
10-20
-26,2 ± 0,4
-22,5 ± 1,0
-23,5 ± 0,3
-22,3 ± 1,1
20-30
-25,8 ± 0,3
-22,7 ± 0,6
-23,9 ± 0,2
-22,5 ± 1,3
Santa Carmem, MT
Camada de solo
(cm)
VNdi
PAdi
SCdi
ILP1di
ILP2di
0-5
-28,0 ± 0,6
-22,3 ± 0,7
-21,6 ± 0,4
-21,9 ± 0,8
-23,6 ± 3,8
5-10
-27,3 ± 0,1
-23,9 ± 0,7
-22,1 ± 1,1
-23,1 ± 1,1
-22,3 ± 0,8
10-20
-26,7 ± 0,4
-23,9 ±0,7
-23,2 ± 0,2
-24,7 ± 0,2
-24,0 ± 0,9
20-30
-25,0 ± 1,8
-24,4 ± 0,2
-24,1 ± 0,3
-24,6 ± 0,3
-24,6 ± 0.2
Montividiu, GO
Camada de solo
(cm)
Vnap
PAap
SCap
ILPap
0-5
-21,9 ±1,8
-14,9 ± 0,2
-15,6 ± 2,1
-19,1 ± 0,3
5-10
-19,6 ± 1,8
-16,1 ± 0,6
-15,5 ± 1,3
-18,3 ± 1,1
10-20
-18,8 ± 0,2
-16,7 ± 0,7
-14,4 ± 0,1
-17,1 ± 0,1
20-30
-18,3 ± 0,1
-16,2 ± 0,7
-12,9 ± 0,5
-15,7 ± 0,1
VNju (Floresta), PAju (pastagem de Brachiaria brizantha), SCju (sucessão soja/sorgo), ILPju (ver tabela
1), VNdi (Cerradão), PAdi (pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão soja/milho), ILP1di e
ILP2di (ver tabela 1), VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho,
milheto ou pousio), ILPap (ver tabela 1)
3.4 Discussão
3.4.1 Densidade do solo
A densidade do solo é dependente da textura, do conteúdo de matéria orgânica e da
estrutura do solo (RAWLS, 1983). Os valores de densidade média na camada de 0-30 cm
observados nos solos sob vegetação nativa variaram de 0,85 a 0,98 g cm
-3
, e estão de acordo com
62
outros estudos da literatura para solos argilosos. Carvalho et al., (2009b) observou densidade de
0,77 g cm
-3
para um Latossolo Distrófico argiloso sob Cerradão em Rondônia. Densidade média
de 0,93 g dm
-3
foi observada para um Latossolo Eutrófico argiloso sob Cerradão em Goiás
(ROSA; OLSZEVSKI; MENDONÇA, 2003). Bayer et al. (2006) avaliando a camada de 0-20 cm
de um solo argiloso sob Cerrado no Mato Grosso do Sul, observaram densidade de 0,98 g cm
-3
,
enquanto que Resck et al. (2000) obtiveram em um Latossolo sob Cerrado stricto sensu
densidade de 0,97 g cm
-3
na camada de 30 cm de solo. Em concordância com os dados
observados nesse estudo, aumento da densidade do solo após mudança do uso da terra tem sido
observado em vários Latossolos nos biomas Amazônia e Cerrado, tanto em solos sob pastagens
(MORAES et al., 1996; BALBINO et al., 2004; LEÃO et al.,2004), como em cultivo agrícola
(TORMENA; SILVA; LIBARDI,1999; JANTALIA et al., 2007; CARVALHO et al., 2009b).
Balbino et al. (2002) interpretaram o aumento da densidade em Latossolos como resultado da
redução da microagregação do solo quando a vegetação nativa é substituída por pastagens e
agricultura sob SPD.
3.4.2 Teores de carbono do solo
A variação dos teores de C no solo após a conversão de vegetação nativa para pastagem
foi altamente influenciada pelo manejo da forrageira. Lilienfein et al (2003), ao compararem
pastagens de Brachiaria decumbens, degradadas e não degradadas verificaram que os teores de C
na camada de 0 a 15 cm de solo foram de 22 e 27 g kg
-1
, respectivamente. Nas pastagens que não
apresentavam características de degradação (PAju e PAap), os teores de C foram semelhantes ou
até superiores àqueles observados no solo sob vegetação nativa. Já quando a pastagem estava
com elevado grau de degradação (PAdi) os teores foram significativamente inferiores aos da
vegetação nativa.
Redução nos teores de C do solo após a conversão de vegetação nativa para agricultura,
com a sucessão de cultivos (soja/milho, milheto, sorgo ou pousio) foi claramente evidenciada
neste estudo. Outros estudos da literatura têm relatado a mesma tendência, independente se os
solos estão sob SPD ou cultivo convencional (GUO; GIFFORD, 2002; DIEKOW, 2009). Por
outro lado, Carvalho et al. (2007) observaram teores semelhantes de C no solo ao compararem
Cerradão e a sucessão de culturas soja/milho em SPD. Já Bayer et al. (2006) obtiveram maiores
63
teores de C no solo sob lavoura em SPD na camada superficial (0-5 cm), abaixo dessa camada
não verificaram diferenças significativas.
A conversão de áreas sob sucessão de cultivos para ILP, apesar de não apresentarem
diferenças significativas, exibiu tendência de aumento dos teores de C nas camadas superficiais
do solo em todas as áreas avaliadas. Fabrício e Salton (1999) observaram aumento nos teores de
C do solo de 30 para 40 g kg
-1
na camada 0 a 5 cm de solo, após três anos de implantação de
sistemas de ILP (um ano de lavoura e dois anos de pastagem). De acordo com Kluthcouski, Stone
e Aidar (2006), a utilização de Brachiarias spp em ILP, seja em consorciação, sucessão ou
rotação com culturas anuais minimiza a degradação do solo e resulta em aumento dos teores de C
do solo.
3.4.3 Estoques de carbono do solo
3.4.3.1 Conversão de vegetação nativa para pastagens
As variações nos estoques de C do solo após a conversão de vegetação nativa para
pastagem estão de acordo com outros estudos observados na literatura (CONANT; PAUSTIAN;
ELLIOT, 2001; DESJARDINS et al., 2004; MAIA et al., 2009). Foi observado comportamento
distinto do C do solo em áreas de pastagens degradadas e não degradadas. Pastagem não
degradada em um solo de alta fertilidade, por 15 anos (PAju 15 anos) resultou em aumento dos
estoques de C no solo, acumulando uma taxa média de 0,44 Mg ha
-1
ano
-1
(Figura 2). Já quando a
pastagem foi cultivada em solo com baixa fertilidade natural, após 21 anos de implantação em
área anteriormente sob Cerrado, observou-se redução de 0,15 Mg ha
-1
ano
-1
nos estoques de C no
solo. Roscoe et al. (2001) não observaram diferenças significativas nos estoques de C entre
Cerrado e pastagem de Brachiaria spp com 23 anos de implantação em um Latossolo argiloso.
Por outro lado, Corazza et al., (1999) ao avaliar o efeito de 18 anos da conversão de áreas sob
Cerrado em pastagem de Brachiaria decumbens em Latossolo observaram acúmulo de 0,13 Mg
C ha
-1
ano
-1
. Quando se avaliou a implantação da pastagem em um solo com baixa fertilidade
natural, anteriormente sob Cerradão e seguida de um manejo inadequado da forrageira por 13
anos, observou-se redução de 1,53 Mg ha
-1
ano
-1
nos estoques de C do solo. O grau de degradação
da pastagem pode variar de moderada a alta, e é plausível que perdas de C variem de acordo com
este grau de degradação (MAIA et al., 2009). Pastagem degradada em solos com baixos níveis de
64
fertilidade resulta em baixa produção de biomassa, baixa entrada de material orgânico no solo e
conseqüentemente em redução dos estoques de C do solo (SILVA et al., 2004). Por outro lado,
Cerri, C.E.P et al. (2006) avaliando dados da literatura relataram que aproximadamente dois
terços das pastagens aumentaram os estoques de C no solo em relação a vegetação nativa na
Amazônia. Acúmulos de C no solo na ordem de 2,7 a 6,0 Mg ha
-1
ano
-1
tem sido relatados em
pastagens bem manejadas na região amazônica (MORAES et al., 1996; NEILL et al., 1997;
BERNOUX et al., 1998; CERRI, C.C. et al., 1999; CERRI, C.E.P. et al., 2003). Para o bioma
Cerrado, Bustamante et al. (2006) em uma compilação de dados observou que a conversão de
vegetação nativa para pastagem, em média, acumula no solo 1,3 Mg ha
-1
ano
-1
de C, com
amplitude de -0,9 a 3,0 Mg ha
-1
ano
-1
. Os autores associaram tal discrepância nos resultados ao
manejo do solo e da forrageira. Muitos resultados divergentes têm sido observados para
pastagens degradadas. O fato de pastagens degradadas às vezes não apresentarem redução nos
estoques de C do solo pode estar relacionado com a grande quantidade de biomassa radicular
presente nos solos sob pastagens e ainda com fatores tais como, a grande subjetividade quando se
classifica a pastagem como degradada ou não degradada (MAIA et al., 2009). Maia et al. (2009)
avaliaram 63 áreas sob pastagens nos biomas Amazônia e Cerrado, mais especificamente nos
estados de Mato Grosso e Rondônia. Os autores observaram que as variações dos estoques de C
do solo após a conversão de vegetação nativa em pastagem é influenciada pelo manejo da
forrageira, manejo do solo e ainda pelo tipo de solo. Em pastagens degradadas observaram perdas
de 0,28 Mg C ha
-1
ano
-1
. Para pastagens não degradadas os autores observaram taxa de perda de C
de 0,03 Mg ha
-1
ano
-1
em Latossolos e acúmulo de 0,72 Mg ha
-1
ano
-1
em outros solos (grande
maioria composta por Ultissolos). Os autores associaram a grande discrepância nos resultados
para estes dois solos, os quais apresentam características químicas e mineralógicas bastante
semelhantes, ao gradiente textural observado nos Ultissolos. O gradiente textural nos Ultissolos
tem papel importante na retenção de água no solo (GAISER; GRAEF; CORDEIRO, 2000), no
acúmulo de base trocáveis (NUMATA et al., 2007), resultando em maior crescimento da
forrageira, maior produção de biomassa e conseqüentemente acúmulo de C no solo (MAIA et al.,
2009).
65
3.4.3.2 Conversão de vegetação nativa e pastagens para agricultura
A conversão de vegetação nativa para agricultura é conhecida por reduzir os estoques de
C no solo, entretanto a magnitude destas perdas depende das práticas de manejo, das plantas
cultivadas (BAYER et al., 2006; DOLAN et al., 2006) e da intensidade de cultivos. Neste estudo
avaliou-se a conversão de Cerradão, Cerrado e pastagem de Brachiaria brizantha para lavoura
em sucessão de cultivos sob SPD nos biomas Amazônia e Cerrado. Apesar das áreas de lavoura
(SCju, SCdi e SCap) estarem cultivadas em SPD, foi verificado perdas significativas de C em
todas as áreas avaliadas (Figura 2). A conversão de um Nitossolo Eutrófico sob pastagem de
Brachiaria brizantha para a agricultura (SCju) durante seis anos, reduziu o estoque de C do solo
a uma taxa de 1,31 Mg ha
-1
ano
-1
. Após 13 anos de conversão do Cerradão para a agricultura
(SCdi) foi observado perda média anual de 1,44 Mg C ha
-1
. Quando avaliou-se a conversão de
um Cerrado stricto sensu para sucessão de cultivos (soja/milho, milheto ou pousio) por 21 anos
obtiveram-se perdas de 0,69 Mg C ha
-1
ano
-1
. Por outro lado, diversos estudos conduzidos nos
biomas Amazônia e Cerrado não observaram perdas de C do solo após a conversão de vegetação
nativa em agricultura sob SPD (ROSCOE; BUURMAN, 2003; D‟ANDREA et al., 2004;
BAYER et al., 2006; CARVALHO et al., 2009a). A discrepância entre os resultados tem sido
atribuída aos sistemas de manejo, à rotação de cultivos, a intensidade de cultivos e ainda a
algumas características inerentes ao solo (por exemplo: textura e mineralogia).
Nas últimas décadas diversos estudos no Brasil têm evidenciado os vários benefícios de
sistemas de manejos conservacionistas, tal como o SPD. Apesar de não haver unanimidade
quanto a todos os benefícios do SPD, é evidente o grande avanço tecnológico e ambiental que a
substituição das operações de cultivo (aração e gradagem) pela adoção maciça do SPD pelos
agricultores resultou. A adoção do SPD aumenta os teores de nutrientes no solo (CARVALHO et
al., 2007), mantém a integridade estrutural dos agregados do solo (SIX et al., 2002), reduz a
oxidação da matéria orgânica (CASTRO FILHO et al., 2002), favorece o acúmulo de C no solo
(BAYER; MIELNICZUK, 1999; RESCK et al., 2000) e conseqüentemente reduz a emissão de
CO
2
para a atmosfera (CARVALHO et al., 2009b). Diversos estudos evidenciam aumento
significativo de C do solo em SPD comparado ao cultivo convencional nos biomas Amazônia e
Cerrado (CORAZZA et al., 1999; RESCK et al., 2000; BAYER et al., 2006; BERNOUX et al.,
2006; JANTALIA et al., 2007; CARVALHO et al., 2009a).
66
As áreas com adoção do SPD no Brasil aumentaram em 132 vezes entre estimativas
realizadas no ano de 1974 e 1992. Durante a década de 90 a expansão foi de cerca de 11 milhões
de hectares, atingindo 14,3 milhões em 2000. No período de 2000 a 2009, a expansão do SPD foi
ainda maior, a área cultivada é de aproximadamente 26 milhões de hectares (FEDERAÇÃO
BRASILEIRA DE PLANTIO DIRETO NA PALHA - FEBRAPDP, 2009). Apesar dos inegáveis
benefícios proporcionados pela expansão do SPD no Brasil, apenas uma pequena parcela desses
milhões de hectares que atualmente utilizam semeadoras de plantio direto, executam de fato o
SPD de forma correta e sustentável. O SPD com qualidade, quando executado corretamente, deve
estar baseado em três pilares básicos: não revolvimento do solo, rotação de culturas e cobertura
do solo. Nas regiões centro-oeste e norte do Brasil as condições climáticas que aceleram a
decomposição da matéria orgânica, somada às sucessões de cultivos soja/milho, milheto, sorgo
ou pousio, com insuficiente aporte de material orgânico resultam em uma cobertura insatisfatória
do solo.
Partindo do pressuposto que 80 % da área de agricultura sob SPD nos biomas Amazônia e
Cerrado tem a soja como cultura principal, e este percentual se mantém estável no tempo, a
rotação de culturas poderia ocorrer no máximo em 20% da área (SALTON, 2005). A principal
alternativa adotada por produtores e pesquisadores visando adequada cobertura do solo e
manutenção desse solo coberto durante todo ano agrícola, tem sido a implantação de sistemas
integrados de cultivo, tal como a ILP.
3.4.3.3 Conversão de agricultura para sistemas de integração lavoura-pecuária
Neste estudo, a conversão de áreas de agricultura para ILP (ambas sob SPD) resultou, em
todos os casos avaliados, em acúmulo de C no solo (Figura 2). No solo com alta fertilidade
natural, a implantação de ILP por quatro anos (ILPju) resultou em acúmulo de C de 2,85 Mg ha
-1
ano
-1
. Em Santa Carmem, região norte do estado do Mato Grosso, foi realizada a conversão de
lavoura em dois sistemas de ILP distintos. No primeiro sistema (ILP1di) onde a soja foi a cultura
principal nos quatro anos de implantação (descrição da rotação de cultivos na tabela 1) observou-
se acúmulo de 1,03 Mg ha
-1
ano
-1
de C no solo. Em ILP2di, o qual teve com culturas principais
soja e a Brachiaria brizantha (descrição da rotação de cultivos na tabela 1) observou-se acúmulo
de C um pouco maior, na ordem de 1,35 Mg ha
-1
ano
-1
. A diferença nas taxas de acúmulo de C
67
entre as duas últimas áreas sob ILP provavelmente está associada à presença da Brachiaria
brizantha por mais tempo em ILP2di. Pastagens têm potencial de introduzir grandes quantidades
de C no solo (REZENDE et al., 1999; GUO; GIFFORD, 2002). A eficiência de pastagens em
aportar matéria orgânica ao solo está relacionada a vários fatores inerentes à própria espécie, ao
sistema radicular (FAGUNDES et al., 2005) e principalmente o manejo da forrageira
(FRANZLUEBBERS, 2005).
Quando se avaliou o efeito de oito anos da conversão de áreas sob lavoura (soja/milho)
para ILPap (rotação de cultivos na tabela 1) em Montividiu, obteve-se uma taxa anual de
acúmulo de C no solo de 0,82 Mg ha
-1
. Apesar de haver poucos estudos avaliando a dinâmica do
C em sistemas de ILP sob condições de clima tropical no Brasil, as taxas de acúmulos de C
observadas nesse estudo são maiores que outras verificadas na literatura. Salton (2005) em
estudos realizados no Mato Grosso do Sul, observou acúmulos de C de 0,60 e 0,43 Mg ha
-1
ano
-1
em áreas sob 9 e 10 anos de implantação de ILP, respectivamente. Por outro lado, Marchão et al.
(2009) ao compararem os efeitos de 13 anos da conversão de área sob Cerrado para sucessão de
cultivos e ILP, observaram maiores estoques de C no solo lavoura em SPD.
O maior acúmulo de C obtido em ILPju provavelmente está associado à elevada
fertilidade deste solo, às condições climáticas locais (alta temperatura e precipitação) e ainda ao
tempo de permanência da forrageira no solo. Enquanto que nas outras situações avaliadas (ILP1di
e ILPap) a forrageira é cultivada em consórcio com milho em “Sistema Santa Fé”, em ILPju a
Brachiaria ruziziensis foi cultivada em sucessão a cultura da soja e ficou em desenvolvimento
pleno (sem sombreamento) durante os meses de fevereiro a outubro. Já quando a forrageira é
consorciada com o milho (ILP1di, ILP2di e ILPap), o sombreamento prejudica o crescimento
inicial da parte aérea e sistema radicular, resultando assim em menor aporte de material orgânico
ao solo e conseqüentemente menor acúmulo de C no solo.
68
Variação do estoques de C do solo
(Mg ha
-1
)
Variação do estoques de C do solo
(Mg ha
-1
)
Variação do estoques de C do solo
(Mg ha
-1
)
Montividiu, GO
Santa Carmem, MT
1986 1994 1996 1999 2003 2005 2007 2009
Montividiu, GO
Chupinguaia, RO
(a)
(a)
(a)
Figura 2 - Ilustração esquemática da variação dos estoques de C do solo em função da mudança do uso da
terra. Valor zero corresponde ao solo sob vegetação nativa (VNju, VNdi e VNap). (a)
estimativas realizadas a partir de resultados analíticos de carbono de solo realizados por via
úmida (Walkey & Black) e fornecidos pelas fazendas.
69
A menor taxa de acúmulo de C obtida no sistema de ILP em Montividiu pode estar
associada a diversos fatores, tais como: i) a rotação soja/milho/Brachiaria
brizantha/algodão/pousio, a qual provavelmente resulta em menor aporte anual de C para o solo,
quando considerado aos demais sistemas de ILP avaliados; ii) a destruição da soqueira do
algodoeiro, prática de manejo obrigatória para controle de pragas e doenças, foi realizada com
equipamento mecânico que movimenta a camada superficial de solo e inviabiliza a execução do
SPD em sua plenitude; iii) a permanência dessa área por quatro meses em pousio a cada dois
anos; iv) deve-se ainda considerar que nesta área o sistema de ILP tem o maior tempo de
implantação e existe uma tendência de redução das taxas de acúmulo de C no solo com o tempo
de implantação do sistema; v) por fim, a menor taxa de acúmulo de C pode estar relacionada às
condições climáticas, tal como a menor precipitação anual em Montividiu (ver tabela 2).
3.4.4 Variação isotópica do carbono do solo
A Floresta amazônica é uma vegetação que predomina espécies de ciclo fotossintético C3,
enquanto que na vegetação de Cerrado a predominância entre plantas C3 e C4 é determinada de
acordo com a fitofisionomia da vegetação. A vegetação de Cerrado varia desde vegetações
arbóreas (Cerradão - similar à Floresta) com alta predominância de plantas C3, passando por
vegetação arbóreo-arbustiva intercalada com gramíneas (Cerrado stricto sensu), até vegetações
arbustivas com alta incidência com gramíneas de ciclo fotossintético C4 (Campo sujo e Campo
limpo).
Os valores de δ
13
C observados neste estudo mostraram alta correlação com a
fitofisionomia da vegetação nativa. No solo sob Cerradão, os valores de δ
13
C foram semelhantes
aos observados no solo sob Floresta (Figura 3), evidenciando a grande similaridade entre as duas
vegetações. Florestas primárias, tal como a Amazônica e Mata Atlântica são essencialmente
compostas por vegetação C3 e apresentam valores de δ
13
C no perfil do solo entre -28 e -27 ‰
(MORAES et al., 1996; TARRÉ et al., 2001). Os maiores valores de δ
13
C observados no solo sob
Cerrado estão associados à maior presença de gramíneas (ciclo fotossintético C4). Valores
semelhantes de δ
13
C no perfil do solo foi observado por Roscoe et al. (2000) em solo sob Cerrado
stricto sensu com características similares às do presente estudo. Menores valores de δ
13
C foram
verificados na camada mais superficial do solo (0-5 cm). Dados de Roscoe et al. (2000) mostram
70
que os valores de δ
13
C da liteira são 2,0 a 2,5 ‰ menor quando comparado a camada mais
superficial do solo (0-5 cm).
0
5
10
15
20
25
-30,0-27,0-24,0-21,0-18,0-15,0-12,0
Profundidade (cm)
13
C (%o)
Floresta
Cerradão
Cerrado
stricto sensu
Figura 3 - Valores de δ
13
C nas respectivas camadas de solo sob vegetação nativa. Valores representam a
média de cinco repetições. Barras representam o desvio padrão da média
Diferenças de ciclos fotossintéticos entre plantas C3 e C4 dão uma distinta discriminação
isotópica do
13
C durante a assimilação do CO
2
atmosférico. Esta diferença é usada para avaliar a
dinâmica de C do solo quando uma vegetação com predominância de plantas C3 é substituída por
outra de ciclo fotossintético C4 ou vice-versa (CERRI et al., 1985). Após a conversão de
vegetações nativas em pastagens, muitos estudos têm utilizado a variação isotópica do C do solo
para estimar real quantidade de C introduzida pela pastagem (MORAES et al., 1996; NEIL et al.,
1997; BERNOUX et al., 1998b).
A contribuição de plantas C3 no conteúdo de C do solo (camada de 30 cm) foi 88, 80 e 39
%, respectivamente para Floresta, Cerradão e Cerrado stricto sensu (Tabela 6). Nas três áreas sob
vegetações nativas avaliadas observaram-se redução na porcentagem de C derivado de plantas C3
de acordo com o aumento da profundidade do solo. Tal redução foi mais acentuada no Cerrado
stricto sensu, com maior presença de plantas C4. Considerando a camada de 30 cm de solo os
valores de δ
13
C no Cerrado stricto sensu foram 7,2 e 7,3 ‰ maior em relação ao Cerradão e à
71
Floresta, respectivamente. Roscoe et al. (2000) também observaram maior valor de δ
13
C no solo
em fitofisionomias de Cerrado com maior incidência de gramíneas.
A conversão das áreas sob vegetação nativa para pastagens (PAju, PAdi e PAap)
modificou significativamente a contribuição isotópica entre plantas C3 e C4 no estoque de C do
solo. Em todos os casos avaliados, as maiores modificações foram verificadas nas camadas mais
superficiais, as quais são mais influenciadas pela entrada de material vegetal (liteira). Após 11
anos de implantação da pastagem de Brachiaria brizantha em Chupinguaia, a contribuição de
plantas C4 no estoque de C do solo (camada de 30 cm) passou de 11,7 % no solo sob Floresta
para 43,4 % na pastagem, o que é equivalente a um acúmulo de 22 Mg ha
-1
. Entretanto, pelo fato
de parte do C proveniente da Floresta ser perdido com o passar do tempo, principalmente na
forma de CO
2
, o acúmulo real de C no solo foi 9,5 Mg ha
-1
durante esses 11 anos de pastagem. Já
em Santa Carmem, o manejo inadequado do solo e da forrageira por 10 anos, resultou em menor
produtividade, menor produção de parte aérea e sistema radicular e conseqüentemente menor
contribuição da pastagem (C4) no estoque de C do solo. A contribuição de plantas C4 no estoque
de C do solo aumentou apenas 6,2 Mg ha
-1
durante 10 anos de cultivo. Já a contribuição de
plantas C3 reduziu 12,6 Mg ha
-1
, o que corrobora com a acentuada redução no estoque de C do
solo evidenciado em PAdi (Tabela 4). Em Montividiu, após 21 anos de cultivo de Braquiária
decumbens (PAdi), a contribuição de plantas C4 (pastagens) no estoque de C do solo aumentou
15,9 Mg ha
-1
. Entretanto, houve uma redução de 19,0 Mg ha
-1
do C derivado de plantas C3, o que
resultou na taxa de redução de 0,15 Mg ha
-1
ano
-1
. Analisando somente o C derivado de plantas
C4 (gramíneas forrageiras) estimaram-se acúmulos de C no solo de 2,0; 0,62 e 0,75 Mg ha
-1
,
respectivamente para pastagens em Chupinguaia, Santa Carmem e Montividiu. A maior taxa de
entrada de C no solo derivada de plantas C4 em Chupinguaia retrata dentre outros aspectos às
condições edafoclimáticas favoráveis. A menor taxa de entrada de C derivado de pastagens foi
observada em Santa Carmem, o que corroborou com as maiores perdas de C do solo sob
pastagem. Para a avaliação da dinâmica do C nas áreas sob cultivo agrícola (SC e ILP) a técnica
do δ
13
C não se mostrou uma boa ferramenta. A implantação de plantas de ciclos fotossintéticos
distintos nas sucessões ou rotações de cultivos (por exemplo: C3 - soja e algodão; C4 – milho,
sorgo, milheto, Brachiaria spp) resulta em dúvidas sobre a origem do C do solo. A única
informação que podemos tirar nesses sistemas de cultivo é a quantidade de C derivadas de plantas
72
de ciclo fotossintético C3 e C4, não sendo possível discriminar qual foi a real fonte do C presente
no solo.
Tabela 6 - Contribuição das plantas C3 e C4 nos estoques de carbono do solo (em % e em Mg ha
-1
) nas
áreas sob vegetação nativa e pastagem em Chupinguaia, Santa Carmem e Montividiu. Dados
se referem à média de cinco repetições
Camada
de solo
(cm)
Chupinguaia, RO
Santa Carmem, MT
Montividiu, GO
Floresta
Pastagem
Cerradão
Pastagem
Cerrado
Pastagem
C3
C4
C3
C4
C3
C4
C3
C4
C3
C4
C3
C4
----------------------------------------------- % ---------------------------------------------
0-5
97,1
2,9
45,0
55,0
87,8
12,2
51,7
48,3
67,0
33,0
7,0
93,0
5-10
89,7
10,3
54,0
46,0
83,5
16,5
61,8
38,2
25,3
74,7
9,6
90,4
10-20
86,8
13,2
60,1
39,9
79,6
20,4
61,8
38,2
41,9
58,1
35,3
64,7
20-30
84,2
15,8
61,2
38,8
68,5
31,5
64,9
35,1
8,7
91,7
2,8
97,2
0-30
88,3
11,7
56,6
43,4
77,9
22,1
60,5
39,5
39,3
60,7
14,7
85,3
----------------------------------------- Mg ha
-1
-----------------------------------------
0-5
16,4
0,5
7,8
9,5
16,7
2,3
8,0
7,5
11,6
5,7
1,4
18,4
5-10
10,3
1,2
7,5
6,4
12,0
2,4
7,9
4,9
3,6
10,5
1,5
14,2
10-20
14,0
2,1
11,8
7,8
18,5
4,7
12,8
7,9
10,2
14,2
8,9
16,3
20-30
9,9
1,9
9,1
5,8
12,0
5,5
5,2
2,8
1,7
17,9
0,3
11,3
0-30
49,7
6,6
37,2
28,5
57,7
16,4
34,5
22,6
29,6
45,8
10,6
61,7
3.4.5 Fonte ou dreno de CO
2
: Qual o papel do solo na mudança de uso da terra?
A conversão de vegetação nativa para agrossistemas resulta em expressiva emissão de
CO
2
para atmosfera, principalmente devido ao desmatamento e à queima de biomassa aérea. No
entanto, no que se refere ao solo, os agrossistemas (pastagens e agricultura) podem acumular C
quando comparado com a solo sob vegetação nativa.
O presente estudo verificou que na conversão de vegetação nativa para pastagem o solo
pode atuar como fonte ou dreno de CO
2
da atmosfera, dependendo do manejo aplicado. Pastagem
não degradada e sem restrições quanto a fertilidade de solo acumulou 0,46 Mg C ha
-1
ano
-1
.
Pastagem implantada em solo de baixa fertilidade emitiu C para atmosfera, com taxas de perda
variando de 0,15 e 1,53 Mg ha
-1
ano
-1
, respectivamente para pastagem não degradada e
degradada.
A conversão de vegetação nativa e pastagem para agricultura, mesmo cultivada em SPD
resultou em emissão de CO
2
para atmosfera. Convertendo vegetação nativa para agricultura
73
observou-se perdas de C da ordem de 1,31 e 0,69 Mg ha
-1
ano
-1
para as áreas implantadas por 6 e
21 anos, respectivamente. Já a conversão de uma pastagem não degradada para lavoura
(soja/sorgo) emitiu em média 1,44 Mg de C ha
-1
ano
-1
.
As áreas sob cultivo agrícola e sob pastagens cultivadas em solos com baixa fertilidade
foram fontes de C para atmosfera. Partindo do pressuposto de que nos biomas Amazônia e
Cerrado a maioria das áreas sob agricultura utilizam sucessões de cultivo semelhantes àquelas
avaliadas neste estudo e que grande parte das pastagens exibe algum grau de degradação e são
cultivadas em solos com baixa fertilidade é previsível que essas áreas sejam fontes de CO
2
para
atmosfera.
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Taxas de acúmulo e perda de C
(Mg ha
-1
ano
-1
)
Pastagem
Agricultura
Integração lavoura-pecuária
Chupinguaia
Santa Carmem
Montividiu
*
Figura 4 - Taxas de acúmulo e perda de C do solo no processo de mudança de uso da terra nos biomas
Amazônia e Cerrado. (*) representa conversão de pastagem para agricultura
Por outro lado, a implantação de sistemas de ILP nas áreas de agricultura acumulou C no
solo e atuou como dreno de CO
2
da atmosfera. O acúmulo anual de C variou 2,58 a 0,82 Mg ha
-1
.
Entretanto, a taxa de acúmulo de 2,58 Mg ha
-1
ano
-1
, representa uma situação muito particular,
pois foi obtida em solo com alta fertilidade natural (pouco representativo na região) e em sistema
de ILP com implantação recente (quatro anos). Outros dois sistemas de ILP com o mesmo tempo
de implantação, mas sob condições edafoclimáticas diferentes exibiram taxas de acúmulo mais
realistas variando de 1,03 a 1,35 Mg ha
-1
ano
-1
. A área sob ILP com mais tempo de implantação
74
(oito anos) apresentou a menor taxa de acúmulo (0,82 Mg ha
-1
ano
-1
). Nossos dados evidenciam
existir a tendência de maiores taxas de acúmulo de C nos primeiros anos de implantação da ILP.
Com o tempo as taxas de acúmulo tenderiam a reduzir, devido principalmente à capacidade
limitada do solo em estocar C. No entanto, para comprovar tal evidência é necessário o
acompanhamento dessas áreas por um tempo maior ou ainda a realização de outros estudos de
maior duração.
3.5 Conclusões
A conversão de vegetação nativa para pastagem pode acumular C no solo ou emitir CO
2
para atmosfera, dependendo do manejo aplicado ao solo e à forrageira. Pastagem não degradada
cultivada em solo com alta fertilidade resulta em acúmulo de C. Em solos com baixa fertilidade
natural, a implantação de pastagem resulta em perdas de C do solo e a magnitude das perdas
depende do grau de degradação da pastagem.
A implantação de sucessão de cultivos, mesmo cultivada sob SPD, resulta em perdas de C
do solo quando comparados aos solos sob vegetação nativa e pastagem não degradada.
A conversão de áreas de sucessão de cultivos, tendo a soja como cultura principal, para
sistemas de ILP (ambos em SPD) resulta em acúmulo de C no solo. Entretanto, a magnitude do
acúmulo de C no solo depende das culturas implantadas, das condições edafoclimáticas e ainda
do tempo de implantação do sistema de ILP.
A implantação de sistemas de ILP em áreas anteriormente cultivadas sob lavoura se
mostrou uma excelente estratégia visando o acúmulo de C no solo e conseqüente redução da
concentração de CO
2
na atmosfera.
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81
4 USO DA MODELAGEM MATEMÁTICA PARA AVALIAÇÃO DOS ESTOQUES DE
CARBONO DO SOLO NO PROCESSO DE MUDANÇA DE USO DA TERRA
Resumo
Nos processos de mudança de uso da terra, o solo pode se comportar como importante
fonte ou dreno de carbono (C). Existem diversas formas de se estimar a quantidade de C estocada
no solo, dentre elas a aplicação da modelagem matemática. Através da modelagem matemática é
possível simular o comportamento do C em cenários futuros. O objetivo deste estudo foi avaliar
por modelagem matemática as variações dos estoques de C do solo na conversão de Cerradão
para pastagem e sucessão de cultivos e a conversão de área sob sucessão de cultivos para
sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP), na região norte do estado do Mato Grosso. A
comparação entre os dados simulados pelo modelo Century (56,6 Mg C ha
-1
) e os medidos no
campo (56,3 ± 2,1 Mg C ha
-1
) demonstra que o modelo foi adequadamente capaz de simular o
estoque de C para a condição de equilíbrio dinâmico da vegetação nativa. Após a mudança de uso da
terra, nas áreas sob pastagem, sucessão de cultivos e ILP observou-se que o modelo subestimou os
estoques de C no solo em relação àqueles efetivamente medidos. O Century indicou redução nos
estoques de C do solo com o tempo de implantação da pastagem. Após 13 anos de pastagem, os
estoques de C reduziram 0,80 Mg ha
-1
ano
-1
(camada de 0-20 cm), enquanto que os dados
simulados pelo modelo indicaram perdas de 1,23 Mg ha
-1
ano
-1
. A implantação da sucessão de
cultivos (soja/milho) em áreas sob Cerradão, resultou em perdas de 1,17 e 0,63 Mg ha
-1
ano
-1
,
respectivamente pelo modelo Century e pelos estoques de C efetivamente quantificados no
campo.Quatro anos após a implantação da ILP, os estoques de C quantificados no campo
resultaram em acúmulo de 1,65 e 1,98 Mg ha
-1
ano
-1
, respectivamente em ILP1di e ILP2di. O
modelo Century estimou acúmulos um pouco menores, com taxas de 0,18 e 1,25 Mg de C ha
-1
,
respectivamente em ILP1di e ILP2di. Apesar das discrepâncias observadas, o modelo Century
demonstrou ser uma boa ferramenta para predizer o comportamento do C no solo sob pastagem e
agricultura, mas não se mostrou prontamente adaptado para a avaliação de sistemas ILP.
Palavras-chave: Cerradão; Estoques de carbono do solo; Modelo Century; Integração lavoura-
pecuária
82
UTILIZATION OF MATHEMATICAL MODEL FOR THE EVALUATION OF SOIL
CARBON STOCKS IN THE PROCESS OF LAND USE CHANGE
Abstract
In land use processes, soil has an important role in either sequestering or releasing carbon
(C) to the atmosphere. Different methodologies are capable of estimating soil C stock. Among
them, the application of mathematical modeling that allows the simulation of soil C behavior in
future scenarios. The objective of this study was to evaluate, by utilizing mathematical modeling,
the soil C stock variations in the conversion of Cerradão to pasture and crop successions, and in
the conversion of areas under crop succession to integrated crop-livestock systems (ICL) in the
North region of the Mato Grosso State. Comparison between data simulated by the Century Model
(56.6 Mg C ha
-1
) and field data (56.3 ± 2.1 Mg C ha
-1
) demonstrates that the model was adequate to
simulate the C stock of native vegetation dynamics at equilibrium. However, after land use, field
data validation showed that simulation data were underestimated for soil C stock in pastures, crop
succession and ICL areas. The Century model indicated a reduction of soil C stock based on the
duration of pasture implementation. After 13 years, the C stock in a pasture area had been
reduced to 0.80 Mg ha
-1
year
-1
(0-20 cm layer) while the simulation data indicated losses of 1.23
Mg ha
-1
year
-1
. The implementation of crop succession (soybean/corn) in areas under Cerradão
resulted in losses of 1.17 and 0.63 mg ha
-1
year
-1
, respectively, for the Century model and C
stocks quantified in the field. After four years of ICL implementation, the C stocks quantified in
the field showed an accumulation of 1.65 and 1.98 Mg ha
-1
year
-1
, respectively, for ICLP1di and
ICLP2di. The Century model estimated an accumulation a little lower ranging from 0.18 to 1.25
mg of C ha
-1
, respectively, for ICLP1di and ICLP2di. Despite the discrepancies, the Century
model proved to be an adequate tool for simulating the soil C behavior in pasture and agriculture,
although not yet adapted for the assessment of ICL systems.
Keywords: Cerradão; Soil carbon stocks; Century Model; Crop-livestock system
83
4.1 Introdução
A biosfera terrestre armazena aproximadamente 1500 Pg (1 Pg = 10
9
toneladas) de
carbono (C) nos primeiros 100 cm de solo (ESWARAN et al., 1995; BATJES; SOMBROEK,
1997; LAL, 2002) e outros 600 Pg de C na vegetação (SCHIMEL, 1995), que somados
equivalem a três vezes a quantidade de C contida na atmosfera (HOUGHTON, 2003). Quando se
considera apenas os 30 centímetros superficiais de solo, o estoque de C está em torno de 800 Pg
(CERRI et al., 2006), ou seja, quase a mesma quantidade armazenada no compartimento
atmosférico.
Portanto, mudanças nos estoques de C da vegetação e/ou do solo podem causar impactos
significativos nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO
2
) (FEIGL et al., 1995;
BERNOUX et al., 2001) e de outros gases do efeito estufa (STEUDLER et al., 1996; NEILL et
al., 1997; SCHUMAN; JANZEN; HERRICK, 2002).
Os estoques de C do solo são controlados por uma variedade de fatores climáticos e
biogeoquímicos (BRADY, 1999; SIX; ELLIOTT; PAUSTIAN, 2000; CUEVAS, 2001;
CARVALHO et al., 2007). Estes estoques são diretamente influenciados por mudanças no uso e
manejo da terra, em particular pela conversão de ecossistemas nativos em pastagens (DIAS-
FILHO et al., 2001; CONANT; PAUSTIAN, 2002; MURTY et al., 2002), em áreas sob cultivo
agrícola (PAUSTIAN et al., 1997; SCHLESINGER, 2000; LAL, 2002; CARVALHO et al.,
2009), e mais recentemente na conversão de pastagens e áreas agrícolas em sistemas mais
intensificados de manejo, tal como a integração lavoura-pecuária (ILP) (SALTON, 2005).
Existem diversas formas de estimar a quantidade de C no solo. Entretanto, são poucos os
estudos conclusivos enfocando a dinâmica do C no solo ao longo de décadas ou centenas de anos.
O solo tem uma capacidade limitada de estocar C e tende a apresentar taxa de acúmulo ou perda
diferencial de acordo com o tempo de implantação de um determinado uso e/ou manejo. Uma
forma de verificar as variações do C do solo ao longo do tempo é realizar experimentos de longa
duração, todavia isto é um processo muito demorado e de elevado custo. Outra forma de avaliar
os efeitos do tempo na dinâmica do C do solo é através de estudos de cronossequências. Para a
avaliação destas cronossequências é necessário que as áreas de estudo tenham um histórico
conhecido e estejam sob as mesmas condições edafoclimáticas. Uma terceira forma de estimar a
84
comportamento do C no solo ao longo do tempo é através da utilização de modelos de simulação
da dinâmica do C no solo.
As aplicações de modelos de simulação da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS)
têm se mostrado bastante importantes nas predições dos efeitos de mudanças do uso da terra em
regiões de clima temperado (PARTON et al., 1987; JENKINSON et al., 1992; COLEMAN et al.,
1997; PAUSTIAN et al., 1997; FALLOON; SMITH, 2002).
Smith et al. (1997) avaliaram o desempenho de simulações efetuadas por nove modelos
(Candy, Century, Daisy, DNDC, ITE, NCSOIL, RothC, SOMM e Verberne), utilizando dados
oriundos de sete experimentos de longa duração sob três diferentes usos da terra (vegetação
nativa, pastagem e área sob cultivo agrícola). Segundo esses autores, o modelo Century foi um
dos que apresentou resultado bastante satisfatório para simular as condições de vegetação nativa,
pastagem e áreas sob agricultura em região de clima temperado.
Sob condições de clima tropical, existem alguns estudos avaliando a dinâmica do C em
pastagens e áreas sob cultivo agrícola (CERRI et al., 2004; LEITE et al., 2004; CERRI et al.,
2007;GALDOS et al., 2009; TORNQUIST et al., 2009). Entretanto, para a avaliação da dinâmica
do C no solo em sistemas de ILP o modelo Century ainda não foi aplicado nem tampouco
parametrizado no Brasil.
O objetivo geral deste estudo foi avaliar por modelagem matemática as variações dos
estoques de C do solo quando a área sob vegetação nativa (Cerradão) é convertida em pastagem e
sucessão de cultivos (soja/milho) e quando uma área sob sucessão de cultivos é convertida em
sistemas de ILP na região norte do estado do Mato Grosso.
4.2 Material e Métodos
4.2.1 Localização e descrição das áreas de estudo
A área de estudo está localizada na Fazenda Dona Isabina, município de Santa Carmem,
região norte do estado do Mato Grosso. Descrição detalhada da localização das áreas em estudo
bem como as características do solo e do clima regional está apresentada no item 2.2, do capítulo
2.
Foi avaliada, através da utilização da modelagem matemática, a dinâmica da MOS na
conversão de vegetação nativa para pastagens e sucessão de cultivos e ainda na conversão de
85
áreas sob sucessões de cultivos para sistemas de ILP. Descrição detalhada das áreas de estudo,
bem como as sucessões e rotações de cultivos estão apresentadas no item 2.2.1 do capítulo 2. Os
dados climáticos regionais (temperatura e precipitação) estão apresentados na tabela 1.
Tabela 1 - Dados climáticos do Município de Santa Carmem, necessários para executar o modelo
Century.
Mês
Temperaturas (
o
C)
Precipitação média
(mm)
Mínima
Média
Máxima
Janeiro
19,9
(1)
24,3
32,6
317,0
Fevereiro
19,5
24,4
32,6
365,6
Março
19,7
24,2
32,9
485,0
Abril
20,5
24,5
32,7
139,6
Maio
17,2
23,9
31,6
46,9
Junho
15,4
22,4
30,7
15,0
Julho
14,9
21,9
31,8
2,2
Agosto
16,2
23,2
34,1
23,2
Setembro
17,6
24,2
34,1
178,1
Outubro
19,6
25,0
34,0
178,5
Novembro
19,8
24,8
31,1
263,4
Dezembro
20,0
24,8
32,5
359,3
(1)
Dados médios obtidos em normais climatológicas para o município de Vera, localizado próximo à área
em estudo. Disponível em http://www.bdclima.cnpm.embrapa.br/resultados.
4.2.2 O Century Ecosystem Model
O modelo Century (versão 4.5) foi utilizado para simular a dinâmica dos estoques de C na
camada 0-20 cm de profundidade dos solos da Fazenda Dona Isabina, onde ocorreu a conversão de
vegetação nativa para pastagens e sucessão de cultivos (soja/milho) em sistemas de plantio direto
(SPD) e ainda a conversão de áreas sob sucessão de cultivos para sistemas de ILP, ambos sob SPD.
O referido modelo foi originalmente desenvolvido para simular a dinâmica da MOS em
áreas de pastagens na região central dos Estados Unidos (PARTON et al., 1987). Versões mais
recentes foram modificadas para contemplar simulações relacionadas às culturas agrícolas
(PAUSTIAN; PARTON; PERSSON, 1992; CARTER et al., 1993; KELLY et al., 1997; GIJSMAN
et al., 2002) e florestas em regiões de clima temperado (ROMANYA et al., 2000; MCGUIRE et al.,
2001; RASSE; LONGDOZ; CEULEMANS, 2001; KIRSCHBAUM; PAUL, 2002) e tropical
(SILVEIRA et al., 2000; CERRI et al., 2004; LEITE et al., 2004; CERRI et al., 2007;GALDOS
et al., 2009; TORNQUIST et al., 2009).
86
O Century possui o sub-modelo de produção vegetal contemplando áreas sob vegetações
nativas, pastagens e culturas agrícolas (PARTON et al., 1987) que está diretamente relacionado ao
sub-modelo de MOS e ciclagem de nutrientes no solo (METHERELL et al., 1993; PARTON;
RASMUSSEN, 1994). O ponto chave do modelo é a divisão da MOS em três frações com
diferentes tempos de ciclagem, sendo elas: (i) fração ativa, relacionada a biomassa microbiana do
solo e seus produtos metabólicos, com tempo de ciclagem em anos; (ii) fração lenta, que é mais
resistente a decomposição (ciclagem em décadas) do que a fração ativa devido a proteção física e
química da MOS e (iii) fração passiva, que é bastante resistente a decomposição, com longo
tempo (séculos) de ciclagem (METHERELL et al., 1993; LEAL; DE-POLLI, 1999).
Os principais processos representados pelo modelo incluem ciclagem de C, N, P e S,
produção vegetal, fluxo de água no solo, absorção de nutrientes pelas plantas e taxas de
decomposição da MOS (PAUSTIAN et al., 1992). As taxas de decomposição da MOS aumentam
em função da adição de restos culturais, sendo também afetadas pelo conteúdo de lignina desses
resíduos vegetais, pela textura do solo (maior em solos arenosos) e pelo fluxo de C nas formas de
CO
2
e CH
4
(PARTON; RASMUSSEN, 1994).
As variáveis de entrada requeridas pelo modelo Century incluem: a) temperaturas
máximas e mínimas mensais, b) precipitação mensal, c) textura do solo (conteúdos de argila,
areia e silte), d) relações C/N e C/P dos resíduos incorporados pelas raízes e pelos restos
culturais, e) conteúdo de lignina destes resíduos, f) estimativa de N-fixado microbiologicamente,
g) estimativa de produção máxima vegetal sem limitação nutricional, h) estimativa do C, N e P
orgânico e inorgânico residual, dentre outras menos importantes (PARTON et al., 1987;
METHERELL et al., 1993).
4.2.3 Simulação das condições iniciais sob Cerradão
Antes de aplicar o modelo para as simulações das dinâmicas do C no solo nas áreas de
pastagem, agricultura e ILP da Fazenda Dona Isabina, foi utilizado o sub-modelo de crescimento
vegetal do Century para estimar as quantidades de MOS e de produção vegetal sob condição de
equilíbrio dinâmico (sob Cerradão), supostamente atingido após simulações por um período de
7.000 anos.
87
Parâmetros específicos sobre o local de estudo, tais como conteúdos de argila, areia e silte,
densidade do solo, pH e profundidade da amostra coletada, foram obtidos de medidas efetuadas
neste estudo.
Dados climáticos necessários para as simulações das condições já mencionadas foram
obtidos de normais climatológicas (EMBRAPA MONITORAMENTO POR SATÉLITE, 2009). Os
valores das temperaturas mínimas, médias e máximas, e de precipitação média para cada mês do ano
podem ser observados na Tabela 1.
As taxas constantes de deposição atmosférica de N (0,29 g N m
-2
ano
-1
) e fixação biológica
(simbiótica + não simbiótica) de N (0,26 g N m
-2
ano
-1
) obtidas para a região Amazônica foram
compiladas, respectivamente, dos trabalhos de Willians, Fischer e Melack (1997) e Sylvester-
Bradley et al. (1980).
Dados de biomassa vegetal da parte aérea (folhas, troncos finos e troncos espessos) e
serapilheira foram obtidos de Graça et al. (1999) para vegetação similar aquela existente na área de
estudo. Para a biomassa vegetal do sistema radicular (raízes finas e grossas), assumiu-se que suas
quantidades são proporcionais a aproximadamente 15 a 20% da biomassa total da planta. Para todos
os demais parâmetros necessários para a execução do modelo, foram mantidos os valores padrões
(“default values”) já disponíveis no Century.
Vegetações nativas em região de clima tropical são ecossistemas complexos e dinâmicos nos
quais uma série de perturbações/distúrbios ocorrem (CHAMBERS et al., 2000; GUARIGUATA;
OSTERTAG, 2001). Vários trabalhos têm apontado que a mortalidade de árvores (MESQUITA;
DELAMONICA; LAURANCE, 1999; PINARD; PUTZ; LICONA, 1999) e subseqüente queda e
formação de clareiras (CLARK, D.B.; CLARK, D.A., 1996; DENSLOW; ELLISON; SANFORD,
1998) são as perturbações naturais mais importantes que ocorrem na região Amazônica. Tais estudos
relatam ainda, que a freqüência de ocorrência do ciclo morte, queda e formação de clareira para uma
dada árvore existente na vegetação Amazônica tropical é, em média, de 120 anos (CLARK, D.B.;
CLARK, D.A., 1996; DENSLOW; ELLISON; SANFORD, 1998).
Portanto, para poder contemplar as situações de morte, queda e formação de clareiras
ocorridas para uma dada árvore a cada 120 anos, o sub-modelo de Cerradão do Century foi
parametrizado de forma a adicionar toda a biomassa vegetal da parte aérea oriunda do indivíduo
arbóreo morto, como sendo restos vegetais depositados sobre a superfície do solo (METHERELL et
al., 1993).
88
4.2.4 Simulação da conversão de Cerradão para pastagem e sucessão de cultivos
Os resultados dos conteúdos de MOS obtidos da simulação do equilíbrio dinâmico da
vegetação nativa (etapa descrita no item anterior), foram utilizados como condições iniciais para as
simulações das dinâmicas dos estoques de C sob as áreas de pastagem e agricultura.
Os sub-modelos de crescimento vegetal para pastagem e agricultura do Century
(METHERELL et al., 1993) foram então parametrizados para cada uma das áreas da Fazenda Dona
Isabina. Para isso, foram utilizados os dados de solos já apresentados na Tabela 2 (Item 3.2.2) e os
climáticos contidos na Tabela 1.
Para a deposição atmosférica de N sob condições de pastagem utilizou-se o valor 0,2 g N m
-2
ano
-1
, o qual foi sugerido por Willians et al. (1997). Para a fixação biológica de N sob pastagem, foi
utilizado o valor de 0,05 g N m
-2
ano
-1
proposto por Cleveland et al. (1999). Já para a fixação
biológica de N sob cultivo agrícola (principalmente para a cultura da soja), foi utilizado o valor de
0,4 g N m
-2
ano
-1
proposto por Bustamante et al. (2006).
Informações sobre as características gerais das gramíneas existentes nas pastagens, tais como
a máxima produção sob condições ideais, crescimento mensal nas estações seca e chuvosa, relações
C/N máximas e mínimas das folhas e raízes, vida útil das plantas entre outras, foram obtidas das
pesquisas realizadas por Boddey, Rao e Thomas (1996) e Rezende et al. (1999). Para todos os
demais parâmetros necessários para executar as simulações para as áreas sob pastagem e agricultura
foram mantidos os valores padrões fornecidos no modelo Century (PARTON et al., 1987).
Para simular as condições de pastejo dos animais, foi selecionada a opção “pastejo intensivo”
fornecida pelo Century (METHERELL et al., 1993). Tal opção refere-se ao pastejo contínuo de 2
animais por hectare, em uma pastagem de baixa produtividade e alto grau de degradação.
4.2.5 Simulação da conversão da sucessão de cultivos para sistemas de ILP
Os resultados dos conteúdos de MOS obtidos da simulação da conversão de Cerradão para a
sucessão de cultivos soja/milho (etapa descrita no item anterior), foram utilizados como condições
iniciais para as simulações das dinâmicas dos estoques de C nas áreas sob ILP (ILP1di e ILP2di, ver
tabela 1, no item 3.2.2).
89
O sub-modelo dos dois sistemas de ILP avaliados na Fazenda Dona Isabina foram então
parametrizados utilizando dados de solos apresentados na Tabela 2 (Item 3.2.2) e os climáticos
mostrados na Tabela 1.
Para a deposição atmosférica e a fixação biológica de N nas áreas de ILP utilizou os mesmos
valores já descritos anteriormente para pastagens e agricultura. Informações sobre as características
gerais das gramíneas também foram as mesmas já descritas para as pastagens.
Para simular as condições de pastejo dos animais, foi selecionada a opção “pastejo
moderado” fornecida pelo Century (METHERELL et al., 1993). Tal opção refere-se ao pastejo
moderado e rotacionado de 1,5 animais por hectare em média, com uma pastagem de alta
produtividade e manejo adequado do solo e da forrageira.
4.2.5 Validação das simulações
Os resultados obtidos das simulações do modelo Century foram comparados com os
dados efetivamente medidos em campo. Esta etapa é de extrema importância, uma vez que
permite a avaliação do desempenho das simulações e auxilia no direcionamento das atividades
para as próximas aplicações dos modelos, tais como a elaboração de cenários de mudanças do
uso e manejo da terra.
4.3 Resultados e discussão
4.3.1 Condições iniciais sob vegetação nativa
Como já descrito no item material e métodos, antes de aplicar o modelo para a simulação da
dinâmica do C do solo sob as áreas pastagens, agricultura e sistemas de ILP da Fazenda Dona
Isabina, utilizou-se o sub-modelo de produção vegetal do Century para estimar as quantidades de C
sob condição de equilíbrio dinâmico, supostamente atingido após simulações por um período de
7.000 anos (Figura 1).
90
0
10
20
30
40
50
60
70
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Estoque C (Mg ha
-1
)
Anos
Figura 1 - Estoque de carbono do solo simulado pelo modelo Century para a camada 0-20 cm de
profundidade no solo sob Cerradão da Fazenda Dona Isabina
A comparação entre os dados simulados pelo modelo Century (56,6 Mg C ha
-1
) e os medidos
no campo (56,3 ± 2,1 Mg C ha
-1
) demonstra que o modelo foi adequadamente capaz de simular o
estoque de C do solo para a condição de equilíbrio dinâmico da vegetação nativa, com uma
discrepância de apenas 0,3 Mg C ha
-1
, como apresentado na tabela 2. Após a mudança de uso da
terra, nas áreas sob pastagem, sucessão de cultivos e ILP observou-se que o modelo subestimou os
estoques de C no solo em relação àqueles efetivamente medidos no campo.
Tabela 2 - Valores obtidos por análises químicas e simulados pelo modelo Century na camada de 0-
20 cm de solo na Fazenda Dona Isabina
Uso da terra
Tempo de uso
Estoques de C no solo (Mg ha
-1
)
Observado
(1)
Simulado
Diferença
VNdi
-
56,6 ± 2,1
56,3
0,3
PAdi
10 anos
49,0 ± 2,6
46,0
3,0
13 anos
46,1 ± 1,9
42,5
3,6
SCdi
13 anos
48,4 ± 2,9
41,1
7,3
ILP1di
2 anos
47,9 ± 1,9
41,6
6,3
4 anos
52,3 ± 2,2
42,1
10,2
ILP2di
2 anos
48,1 ± 3,1
45,8
2,3
4 anos
54,2 ± 1,4
46,4
7,8
(1)
Dados representam a média de 5 repetições e seus respectivos desvios padrão. VNdi (Cerradão), PAdi
(pastagem de Brachiaria brizantha), SCdi (sucessão soja/milho), ILP1di e ILP2di (ver tabela 1, item
3.2.2)
91
4.3.2 Conversão de vegetação nativa para pastagem e agricultura
O modelo indicou redução nos estoques de C do solo em função dos anos de implantação da
pastagem de Brachiaria brizantha (Figura 2). De modo geral, o modelo subestimou os estoques de
C do solo em relação aos dados observados com 10 e 13 anos de implantação da pastagem. Os dados
modelados estimaram estoques de C de 46,0 e 42,5 Mg ha
-1
, respectivamente para 10 e 13 anos de
implantação da pastagem (Tabela 2) e estes estoques foram em média de 6 a 8 % inferiores àqueles
efetivamente quantificados no campo.
Após 13 anos de implantação da pastagem, observou-se redução do estoque de C no solo
obtido por medição direta (camada de 0-20 cm), com taxa anual de perda da ordem de 0,80 Mg
ha
-1
(y = -0,80x + 56.67; R
2
= 0,99). Já os resultados simulados pelo modelo Century indicaram
perdas de C da ordem de 1,23 Mg ha
-1
ano
-1
(y = -1,23x + 58,34; R
2
= 0,99).
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50
Estoque de C (Mg ha
-1
)
Anos
Figura 2 - Estoques de C do solo observado por medição em campo ( ) e estimados pelo Modelo
Century para a conversão de áreas sob Cerradão para pastagem (representados pela linha
contínua).
Analisando as variações do C no solo, em todo o tempo considerado pela simulação (50
anos), observou-se tendência de perda de C no solo. A taxa anual de perda deste C foi maior nos
primeiros anos de condução da pastagem e diminuiu com o tempo. Esta redução da taxas de
perdas provavelmente está associada à baixa entrada de resíduos vegetais derivados da pastagem
Brachiaria brizantha, a qual se encontrava em acentuado grau de degradação. Ao analisar os
estoques de C do solo, obtidos pela simulação entre 13 e 50 anos de condução desta pastagem, o
92
modelo estimou perda de C da ordem de 0,39 Mg ha
-1
ano
-1
(y = -0,39x + 43,03; R
2
= 0,87), a
qual é bem inferior àquela verificada nos primeiros 13 anos de cultivo desta forrageira.
A simulação dos estoques de C no solo, em função da conversão de Cerradão para a
sucessão de cultivos (soja/milho), estimou redução dos estoques de C na camada de 0-20 cm de
solo (Figura 3). Comparando os dados simulados àquele medido após 13 anos de implantação da
sucessão de cultivos, observou-se que a modelagem subestimou em 16% o estoque de C
observado no campo. Após 13 anos de implantação da sucessão de cultivos (soja/milho) em áreas
anteriormente sob Cerradão, o modelo Century estimou perda de 1,17 Mg de C ha
-1
ano
-1
,
enquanto o efetivamente quantificado no campo resultou em perda 0,63 Mg ha
-1
ano
-1
, para a
mesma camada de solo.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25
Estoque de C (Mg ha
-1
)
Anos
Figura 3 - Estoque de C do solo observado por medição em campo ( ) e estimados pelo Modelo Century
para a conversão de áreas sob Cerradão para sucessão de cultivos (representados pela linha
contínua).
Nos primeiros sete anos de condução da sucessão de cultivos, observou-se redução mais
acentuada nos estoques de C do solo, o que pode estar associado ao preparo convencional do solo
nos anos iniciais de cultivo agrícola. Somado a isso, durante estes sete anos, o milho safrinha foi
cultivado com baixa tecnologia e sem aplicação de fertilizantes, resultando assim em menor
produtividade da cultura, conseqüentemente, menor quantidade de matéria seca produzida e
menor entrada de C no solo via resíduos culturais. A partir do oitavo ano, o modelo estimou
aumento dos estoques de C do solo, o que está associado à implantação do SPD e ainda à adoção
de fertilizações adequadas para o cultivo do milho safrinha. Esta tendência de aumento dos
93
estoques de C, estimada pelo modelo Century entre o 8º e o 25º ano de condução da sucessão de
cultivos, resultou em taxa média de acúmulo de 0,44 Mg de C ha
-1
ano
-1
(y = 044x + 34,83; R
2
=
0,82).
4.3.2 Conversão de sucessão de cultivos para sistemas de integração lavoura-pecuária
Conforme já demonstrado na tabela 2, após a conversão de sucessão de cultivos para ILP,
de modo geral, a modelagem subestimou os estoques de C no solo em relação aos dados medidos.
(Figuras 4 e 5). Após dois e quatro anos de implantação de ILP1di, o modelo Century exibiu
estoques de C no solo inferiores em 6,3 e 10,2 Mg de C ha
-1
quando comparado aos dados
efetivamente medidos (Tabela 2). Apesar de ter sido verificada grande discrepância entre os
dados medidos e simulados, observou-se tendências similares de aumento do estoque de C no
solo em função do tempo de implantação da ILP.
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30
Estoque de C (Mg ha
-1
)
Anos
Introdução
da ILP
Figura 4 - Estoques de C do solo observado por medição em campo ( ) e estimados pelo Modelo
Century para a conversão de áreas sob sucessão de cultivos para ILP1di (representados pela
linha contínua). Descrição completa culturas implantadas em ILP1di está apresntada na tabela
1, item 3.2.2
Durante os quatro anos de implantação de condução de ILP1di, os estoques de C
quantificados no campo (camada de 0-20 cm de solo) resultaram em acúmulo de 1,65 Mg ha
-1
ano
-1
(y = 1,65x + 45,33; R
2
= 0,94). Por outro lado, o modelo Century estimou aumento bem
94
menos expressivo, acumulando anualmente apenas 0,18 Mg de C ha
-1
(y = 0,18 + 41,35; R
2
=
0,94), durante estes mesmo quatro anos.
Similarmente ao que foi exposto para ILP1di, comparando com os dados efetivamente
medidos, o modelo Century subestimou os estoques de C no solo em ILP2di. Observou-se
variações de 2,3 e 7,8 Mg de C ha
-1
entre os dados medidos e simulados, respectivamente após
dois e quatro anos de implantação de ILP2di.
Em ILP2di, avaliando os estoques de C medidos, observou-se acúmulo de 1,98 Mg ha
-1
ano
-1
(y = 1,98x + 45,58; R
2
= 0,91) na camada de 0-20 cm de solo. Já pelo modelo Century,
durante os mesmos quatro anos de condução do sistema de ILP, observou-se acúmulo anual de C
de 1,25 Mg ha
-1
(y = 1,25x + 42,03; R
2
= 0,91).
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30
Estoque de C (Mg ha
-1
)
Anos
Introdução
da ILP
Figura 5 - Estoques de C do solo observado por medição em campo ( ) e estimados pelo Modelo
Century para a conversão de áreas sob sucessão de cultivos para ILP2di (representados pela
linha contínua). Descrição completa culturas implantadas em ILP2di está apresentada na
tabela 1, item 3.2.2
Considerando somente os resultados simulados pelo modelo, os dois sistemas de ILP
avaliados exibiram grandes variações nas taxas de acúmulo de C do solo. A presença da gramínea
forrageira (Brachiaria brizantha) por um maior período de tempo resultou em maior taxa de
acúmulo de C no solo em ILP2di. Apesar de ILP2di exibir maior acúmulo de C nos primeiros
quatro anos de implantação do sistema de ILP, com o passar do tempo a taxa de acúmulo reduziu
e praticamente se igualaram à observada em ILP1di, resultando em aumentos médios de
aproximadamente 0,20 Mg de C ha
-1
ano
-1
.
95
Apesar das discrepâncias entre os dados medidos e simulados, a utilização da modelagem
demonstrou ser uma boa ferramenta para predizer o comportamento do C no solo sob diferentes
situações de uso da terra. Todavia, a magnitude dos valores simulados devem ser avaliados com
certa cautela.
Os valores inseridos no modelo foram derivados tanto de resultados efetivamente medidos
na área de estudo (variáveis climáticas, atributos químicos do solo, input de insumos), como
também de estudos verificados na literatura (deposição atmosférica e fixação biológica do N) e
padrões “default” fornecidos pelo próprio modelo Century (produtividade das culturas, massa
seca, condições de pastejo).
Entretanto, para a predição adequada do comportamento do C nestes solos sob mudanças
de uso da terra será importante realizar um estudo mais aprofundado de modelagem matemática,
utilizando mais dados obtidos do próprio local de estudo. Outro ponto que necessita ser analisado
é a inserção de sistemas integrados de cultivo no modelo Century. Este modelo foi desenvolvido
inicialmente para estimar as variações na MOS em solos sob pastagens e mais tarde foi adaptado
para avaliação de culturas agrícolas. Dessa forma, este modelo não se mostrou prontamente
adaptado para a avaliação de sistemas de ILP, a qual apresenta culturas cultivadas intercaladas,
plantadas simultaneamente, tais como milho e Brachiaria ruziziensis, por exemplo.
4.4 Conclusões
Os resultados obtidos da presente pesquisa auxiliam no entendimento das alterações nos
estoques de C do solo em situações de conversão de vegetação nativa em pastagem, agricultura e
integração agricultura-pecuária. Tais resultados podem ter implicações importantes, por exemplo,
nos cálculos de emissões de CO
2
oriundas da mudança de uso da terra, necessários para a
elaboração do inventário nacional brasileiro dos gases de efeito estufa e também como
procedimentos técnicos a serem realizados, por exemplo, no cálculo das linhas de base
imprescindíveis para a elaboração e condução de projetos de seqüestro de C no solo através de
mecanismos de flexibilização, como o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo.
Resultados de diversos estudos da dinâmica da MOS em ecossistemas de clima temperado
foram as principais fontes de dados utilizadas para o desenvolvimento do modelo Century. Após
seu desenvolvimento inicial, o modelo foi aplicado a ecossistemas de clima tropical. No entanto,
96
no presente estudo os resultados obtidos indicam a necessidade de uma adaptação do modelo aos
parâmetros locais, sobretudo com a introdução de cultivos consorciados em sistemas ILP sob
plantio direto. Todavia, o grande desafio é efetuar tais adaptações sem tornar os modelos mais
complexos e nem aumentar a quantidade de dados de entrada necessários para as simulações,
condição que poderia inviabilizar as aplicações dos modelos modificados. Alguns dos aspectos a
serem considerados para os solos sob clima tropical são, por exemplo, os altos teores de ferro em
solos tropicais podem interferir na dinâmica da dinâmica do C do solo, por meio de processos de
quelação. Na dinâmica de utilização de nutrientes pelas plantas, os modelos desenvolvidos em
clima temperado pressupõem limitação por nitrogênio, enquanto a limitação por fósforo pode ser
importante em solos tropicais. Outro aspecto importante, de caráter intrínseco do próprio modelo,
está relacionado à camada fixa de solo (geralmente 0-20 cm de profundidade) nas quais são
realizadas as simulações, pois os dados medidos no campo são analisados em forma de massa
equivalente.
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103
5 IMPACTOS DA IMPLANTAÇÃO DE PASTAGENS, AGRICULTURA E SISTEMAS
DE INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA NOS FLUXOS DE GASES DO EFEITO NA
REGIÃO DO CERRADO
Resumo
No Brasil, a mudança do uso da terra e o setor agropecuário estão entre as principais
fontes de gases do efeito estufa (GEE). Nas últimas décadas o bioma Cerrado se manteve em
contínuo processo de mudança do uso e manejo da terra, atuando como fonte ou dreno de GEE
(CO
2
, N
2
O e CH
4
) em função do manejo aplicado. A adoção de manejos conservacionistas,
baseado em elevado aporte de mateiral orgânico, tal como os sistemas de integração lavoura-
pecuária (ILP) podem aumentar os estoques de C no solo e reduzir as emissões de GEE para a
atmosfera. O objetivo deste estudo foi avaliar os fluxos de CO
2
, N
2
O e CH
4
em diferentes usos e
manejo da terra em Montividiu, GO e expressá-los na forma de C equivalente. Foram avaliadas
áreas sob vegetação nativa (VNap), pastagem (PAap), sucessão de cultivos (SCap) e ILP (ILPap).
Na área sob ILP foram avaliados os fluxos de GEE em diferentes manejos da soqueira do
algodoeiro. Foram realizadas nove amostragens de GEE durante 24 meses, de abril de 2007 a
março de 2009. Observou-se maior emissão anual de C-CO
2
em PAap (10820 kg ha
-1
) e esta foi
significativamente maior (p<0,05) em relação à SCap (4987 kg ha
-1
) e ILPap (6565 kg ha
-1
),
enquanto que VNap não diferiu significativamente das demais. As emissões de N-N
2
O foram
maiores em ILPap e PAap. Foram observadas diferenças significativas apenas entre ILPap (2,00
kg ha
-1
ano
-1
)
e VNap (0,35 kg ha
-1
ano
-1
). Os fluxos de C-CH
4
foram baixos e evidenciaram
absorção desse GEE pelo solo em VNap, SCap e ILPap, enquanto que PAap emitiu 1,67 kg C-
CH
4
ha
-1
ano
-1
. Em ILPap, o manejo químico da soqueira do algodoeiro emitiu menos CO
2
em
relação aos manejos com revolvimento do solo. Entretanto, verificou-se maior emissão de N
2
O
no manejo sem revolvimento do solo em relação à gradagem. Os manejos aplicados não
influenciaram significativamente os fluxos de CH
4
. O balanço global de GEE, expresso em C
equivalente, evidenciou perdas da ordem de 0,43 e 0,77 Mg ha
-1
ano
-1
, respectivamente para a
conversão de VNap em PAap e SCap. A conversão de área sob SCap para ILPap, ambos em
plantio direto, resultou em seqüestro de C pelo solo, independente do manejo aplicado. Manejo
químico, sem revolvimento do solo seqüestrou 1,05 Mg de C eq ha
-1
ano
-1
. Na área sob ILP
aplicando os manejos mecânico com o equipamento Cotton 1000 e grade aradora seqüestrou 0,58
e 0,71 Mg de C eq ha
-1
ano
-1
, respectivamente. Esses resultados evidenciam a capacidade dos
sistemas de ILP em seqüestrar C no solo, entretanto estudos mais detalhados e com maior tempo
de duração precisam ser realizados no sentido de avaliar a adoção desses sistemas em maior
número de culturas e condições edafoclimáticas.
Palavras-chave: Cerrado; Mudança do uso da terra; Fluxos de gases do efeito estufa; Integração
lavoura-pecuária; Algodão
104
IMPACT OF PASTURE, AGRICULTURE AND CROP-LIVESTOCK SYSTEMS ON
GREENHOUSE GASES FLUXES IN BRAZILIAN CERRADO
Abstract
In Brazil, land use changes, agriculture and livestock sectors are among the main sources
of emissions of greenhouse gases (GHG). In the last decades, the Cerrado biome has been under
continuous changes in land use and management resulting in either a source or a sink of
greenhouse gases (CO
2
, N
2
O and CH
4
), depending on the type of land use and management
applied. The adoption of conservative management systems based on high input of organic
material, such as the integrated crop-livestock systems (ICL), can increase the C stock and reduce
the emissions of GHG to the atmosphere. The objective of this study was to evaluate the CO
2
,
N
2
O and CH
4
fluxes under different land uses and managements in Montividiu, GO, as well as to
quantify the equivalent C content. Areas under native vegetation (NVap), pastures (PAap), crop
succession (CSap) and ICLap were evaluated. In ICL areas, the assessment of GHG was
conducted in areas under different cotton stalk management. Sampling was made in nine
replicates over 24 months, from April 2007 to March 2009. It was observed a higher annual C-
CO
2
emissions in PAap (10820 kg ha
-1
) which was significantly higher (p<0.05) than the CSap
(4987 g ha
-1
) and ICLap (6565 kg ha
-1
). The NVap did not show significant differences from
others. The N-N
2
O emissions were higher in ICLap and PAap. However, significant differences
were observed only between ICLap (2.00 kg ha
-1
year
-1
)
and VNap (0.35 kg ha
-1
year
-1
). The C-
CH
4
fluxes were low and showed a this gas sink in the NVap, CSap and ICLap soils while PAap
released 1.67 kg C-CH
4
ha
-1
year
-1
. In ICLap, the chemical management of cotton stalk released
less CO
2
than tillage areas. However, higher N
2
O emissions were observed in no-tillage
management. The type of management applied did not show to have an influence on CH
4
fluxes.
The global balance of GHG expressed in the C equivalent, showed losses in the order of 0.43 and
0.77 Mg ha
-1
year
-1
, respectively, for the conversion of NVap in PAap and SCap. The CSap
conversion to ICLPap, both under no-tillage, resulted in soil C sequestration, regardless the type
of management applied. Chemical management with no-tillage showed a C sequestration of 1.05
Mg of C eq ha
-1
year
-1
.In the ICL area, the use of Cotton 1000 equipment showed a C
sequestration of 0.58 while areas under full tillage showed 0.71 Mg of C eq ha
-1
year
-1
. These
results are evidences that ICL systems can be efficient in soil C sequestration. However, more
detailed and long term studies need to be conducted for the assessment of these systems in a
larger number of crops in different edaphoclimatic conditions.
Keywords: Cerrado; Land use change; Greenhouse gases fluxes; Crop-livestock system; Cotton
105
5.1 Introdução
A preocupação mundial com as mudanças climáticas vem crescendo na última década,
principalmente, no que se refere às emissões de dióxido de carbono (CO
2
) e outros gases de efeito
estufa (GEE), tais como o metano (CH
4
) e o óxido nitroso (N
2
O)
.
Dados do Painel
Intergovernamental de Mudanças Climáticas indicam que as emissões anuais de GEE de caráter
antrópico aumentaram 70% em termos globais entre 1970 e 2004. Este aumento na concentração
de GEE na atmosfera já elevou a temperatura média da superfície terrestre em 0,55
o
C desde 1970
(INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC, 2007).
Estimativas apontam que a conversão de ecossistemas nativos para agricultura e pecuária
contribui, com aproximadamente 24 % das emissões mundiais de CO
2
, 55 % das emissões de
CH
4
e 85 % das emissões de N
2
O (IPCC, 2007). No Brasil, as emissões de GEE oriundas da
mudança de uso da terra, agricultura e pecuária, têm peso percentualmente maior, representando
75, 91 e 94 % do total de emissões de CO
2
, CH
4
e N
2
O, respectivamente (CERRI et al., 2009).
Desconsiderando a mudança no uso da terra e o setor agropecuário, o Brasil situa-se em 17º lugar
na classificação mundial dos países mais emissores de GEE, entretanto se estes dois setores
forem considerados o país ocupará a incômoda 5ª posição (CERRI et al., 2009).
O CO
2
é o GEE que mais contribui para o efeito estufa, devido à grande quantidade que é
emitida. Embora as quantidades de CH
4
e N
2
O emitidas para atmosfera sejam bem menores, o
potencial de aquecimento global (PAG) desses GEE é 23 e 296 vezes maior em relação ao CO
2
(IPCC, 2001).
Desde 1750, aproximadamente 35 % das emissões antrópicas de CO
2
estão diretamente
relacionadas às mudanças do uso da terra e agropecuária (FOLEY et al., 2005). Ao longo de 250
anos, a concentração de CO
2
aumentou de 280 para 390 ppmv (partes por milhão em volume) e
atualmente aumenta com uma taxa de 2,2 ppmv ano
-1
, equivalente a um incremento de 3,3 Pg (1
Pg = 10
9
toneladas) de C ano
-1
(IPCC, 2007). A concentração de N
2
O aumentou cerca de 16 %,
de 270 para 320 ppbv (partes por bilhão em volume) e sua taxa de aumento é de 0,8 ppbv ano
-1
.
A concentração de CH
4
aumentou cerca de 150 %, passando de 700 para 1745 ppbv neste mesmo
período, e vem aumentando a uma taxa de 7 ppbv ano
-1
(IPCC, 2007).
No Brasil as principais fontes de CO
2
relacionadas ao setor agrícola são o desmatamento,
a queima de biomassa vegetal, a aplicação de calcário e o uso e manejo inadequado do solo
106
(CERRI et al., 2009). Manejos conservacionistas, tal como o sistema de plantio direto (SPD), que
visam à redução na intensidade da mobilização do solo, manutenção dos resíduos culturais no
solo, eliminação de pousios com solos descobertos e a melhoria no manejo dos recursos hídricos
(FOLLETT, 2001; HERMLE et al., 2008) são práticas que podem ser implementadas para
aumentar os estoques de C do solo e mitigar as emissões dos GEE, com o solo funcionando como
um dreno para o CO2 atmosférico (WEST; POST, 2002; ZINN; LAL; RESCK, 2005; CERRI et
al., 2007).
A emissão de N
2
O pelo solo pode ser resultante tanto do processo de nitrificação como de
desnitrificação, dependendo do grau de oxigenação do solo. Em condições de baixa saturação de
água no solo prevalece a nitrificação. Já quando o solo se encontra saturado com água, sob baixa
oxigenação, o processo responsável pela emissão de N
2
O é a desnitrificação (JANTALIA et al.,
2006). A emissão de N
2
O em solos agrícolas é influenciada pelo uso da terra, manejo do solo,
fatores climáticos (JARECKI; LAL, 2006), aplicação de fertilizantes nitrogenados, aplicação de
estercos, deposição de fezes e urina nas áreas sob pastagens e queima de biomassa vegetal
(DALAL et al., 2003). Em contraste com as emissões menores de CO
2
para atmosfera, diversos
estudos têm verificado maiores emissões de N
2
O em áreas sob SPD quando comparado com
preparo convencional (BALL; SCOTT; PARKER, 1999; BAGGS et al., 2003; CARVALHO et
al., 2009).
A emissão de CH
4
pode ser resultante de fontes naturais ou antropogênicas (IPCC, 2007).
Nos sistemas agrícolas as principais fontes antrópicas de CH
4
incluem o cultivo do arroz
inundado, fermentação entérica de ruminantes, aplicação de dejetos no solo e manejo do solo
(USSIRI; LAL; JARECKI, 2009). No solo o CH
4
é produzido pela metanogênese sob condições
anaeróbicas, especialmente quando o solo é inundado (YANG; CHANG, 2001), ou seja,
apresenta alta saturação por água e baixa oxigenação. Entretanto, dependendo das condições de
oxigenação, o solo pode funcionar como dreno de CH
4
atmosférico. A maior absorção biológica
de CH
4
ocorre pela oxidação de bactérias metanotróficas em solos bem drenados (HUTSCH,
2001; XU; CAI; TSURUTA, 2003), tal como os Latossolos altamente intemperizados
encontrados na região do Cerrado no Brasil. Existem poucos estudos avaliando as emissões de
GEE em solos sob diferentes usos e manejos da terra na região centro-oeste do Brasil, sobretudo
pesquisas envolvendo a dinâmica desses GEE em sistemas integrados de cultivo, tal como a
integração lavoura-pecuária (ILP).
107
O sistema de ILP propõe a diversificação de atividades agrícolas, resultando em maior
intensidade de uso da terra e melhor utilização dos recursos naturais. A incorporação estratégica
de pastagens às áreas sob cultivo agrícola além de acarretar os beneficios já mencionados, resulta
em menor pressão para desmatamentos e abertura de novas áreas para cultivo. O sucesso da
implantação desses sistemas integrados de cultivo está associado à adoção práticas
conservacionistas de manejo, como por exemplo, o SPD. No Brasil, algumas plantas cultivadas,
tal como o algodoeiro, na maioria das vezes não é cultivada em SPD. O manejo da soqueira do
algodoeiro, prática fitossanitária obrigatória no Brasil, geralmente é realizada por métodos
mecânicos de manejo, que revolvem o solo e inviabilizam a execução do SPD em sua plenitude,
resultando assim em redução dos estoques de C no solo e emissões de CO
2
para a atmosfera.
Entretanto, existem alternativas para o manejo da soqueira do algodoeiro visando a
conservação do solo, o aumento dos estoques de C no solo e a mitigação das emissões de GEE
para a atmosfera. O objetivo deste estudo foi avaliar os fluxos de GEE (CO
2
, N
2
O e CH
4
) em
diferentes usos e manejos da terra em Montividiu, GO. Foram avaliadas áreas sob vegetação
nativa, pastagem, sucessão de cultivos e ILP. Na área sob ILP foi avaliado ainda os fluxos de
GEE do solo sob diferentes métodos de manejo da cultura do algodoeiro.
5.2 Material e Métodos
5.2.1 Localização e descrição da área de estudo
O estudo foi realizado na Agropecuária Peeters (17º22‟ S, 51º29‟ O), no município de
Montividiu (GO). A região está inserida no bioma Cerrado (Figura 1), onde predomina o
Latossolo Vermelho (2,5 YR) distrófico argiloso A vegetação nativa predominante é classificada
como Cerrado stricto sensu.
108
GOIÁS
MG
TO
BA
MT
MS
Pantanal
Amazônia
Cerrado
Mata
Atlântica
Caatinga
Goiânia
*Montividiu
Figura 1 - Localização dos principais biomas brasileiros, com destaque para o Cerrado e para o
município de Montividiu, no estado de Goiás
O clima regional segundo a classificação de Koppen é do tipo Aw – tropical, com chuvas
concentradas no verão e um período seco bem definido durante a estação de inverno, quando
ocorre um moderado déficit hídrico. A temperatura atmosférica média no mês mais frio é
superior a 18
o
C (Megatérmico) e a média anual é de 23
o
C (Figura 2). A precipitação anual média
é de aproximadamente 1500 a 1800 mm.
10
15
20
25
30
35
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Temperatura (°C)
0
50
100
150
200
250
300
Precipitação (mm)
Temp média máx Temp média mín Precipitação média
Figura 2 - Os valores médios representam as temperaturas máximas e mínimas e precipitação
mensal em Montividiu (GO). Os dados são referentes ao período de 1972 a 2008
109
A Agropecuária Peeters foi escolhida para este estudo por apresentar áreas sob diferentes
usos da terra, com históricos conhecidos e sob condições edafoclimáticas semelhantes. Foram
avaliadas nessa propriedade áreas sob vegetação nativa, pastagem, sucessão de cultivos e ILP.
A vegetação nativa (Cerrado stricto sensu) representa a situação anterior ao processo de
mudança de uso da terra, razão pela qual foi considerada a linha de base neste estudo. Avaliou-se
uma área sob pastagem por representar determinante fase de mudança no uso da terra no bioma
Cerrado, tanto no que se refere à conversão de ecossistema nativo para pastagem, como também
na conversão de área de pastagem para agricultura. Área sob agricultura em sucessão de cultivos,
tendo a soja como cultura principal em SPD, foi avaliada por representar o principal modelo da
produção agrícola nessa região. Por fim, avaliou-se neste estudo a conversão de área sob soja em
sucessão de cultivos para sistemas de ILP, ambos em SPD.
O histórico da ocupação da região foi iniciado com o desmatamento e queima da
vegetação nativa (VNap) em 1986. Em seguida foi realizado implantação da pastagem de
Brachiaria decumbens (PAap) em uma parte da área, sem a aplicação de insumos. No ano de
2005 foram aplicadas 3 Mg ha
-1
de calcário dolomítico nesta pastagem, que no momento da
coleta de solo em 2007 foi classificada como não degradada. Em outra parte da área desmatada
foi implantada agricultura. No primeiro ano de plantio, foi cultivado arroz em sistema de preparo
convencional. No ano seguinte realizou-se o plantio da soja. A soja se manteve como cultura
principal em sucessão com milho, milheto ou pousio sob SPD até 2007 (SCap). Em 1999, parte
dessa área (SCap) foi convertida em sistema de ILP (ILPap) e se manteve em SPD com a mesma
rotação de cultivos até o ano de 2007. A completa descrição das culturas implantadas nos
diferentes usos da terra e suas respectivas datas de implantação estão apresentadas na tabela 1.
110
Tabela 1 - Descrição das culturas implantadas e em seus respectivos anos de implantação
Áreas
Período
Cultura principal
Cultura de Sucessão
VNap
-------------- Cerrado stricto sensu -------------
PAap
1986 – 2007
------------- Brachiaria decumbens ------------
SCap
1986 – 1987
Arroz
Pousio
1987 – 2007
Soja
Milho, Milheto ou Pousio
ILPap
1986 – 1987
Arroz
Pousio
1987 – 1998
Soja
Milho, Milheto ou Pousio
1998 – 1999
Soja
Milho + Brachiaria ruziziensis
1999 – 2000
Algodão
Pousio
2000- 2001
Soja
Milho + Brachiaria ruziziensis
2001 – 2002
Algodão
Pousio
2002 – 2003
Soja
Milho + Brachiaria ruziziensis
2003 – 2004
Algodão
Pousio
2004 – 2005
Soja
Milho + Brachiaria ruziziensis
2005 – 2006
Algodão
Pousio
2006 – 2007
Soja
Milho + Brachiaria ruziziensis
Conforme apresentado na tabela 1, a área sob ILP inclui a cultura do algodão no sistema
de rotação de cultivos. Na cultura do algodoeiro, o manejo dos restos culturais (soqueira) é
prática obrigatória para o adequado manejo fitossanitário desta lavoura. Na Agropecuária Peeters,
o manejo da soqueira do algodoeiro, cultivado em sistema de ILP, é realizado com auxílio do
equipamento Cotton 1000. Entretanto, pelo fato desse equipamento movimentar a camada
superficial do solo inviabiliza a utilização do SPD em sua plenitude. De acordo com estimativas
realizadas no campo, o equipamento Cotton 1000 revolve aproximadamente 30% da camada
superficial do solo (0-10 cm). Em função disso, foi inserida neste estudo a avaliação dos fluxos
de GEE nos três métodos de manejo da soqueira do algodoeiro mais utilizados na região centro-
oeste do Brasil. Os métodos de manejo testados foram: i) manejo químico com herbicidas (2,4 D
+ Glyphosate); ii) manejo mecânico com equipamento Cotton 1000 (movimenta
aproximadamente 30 % apenas a camada superficial do solo, 0-10 cm); iii) e ainda o manejo
mecânico com grade aradora, o qual movimenta toda a camada superficial do solo (0-20 cm).
Essas estratégias de manejo simulam o algodoeiro cultivado em SPD (manejo químico com
herbicidas), cultivo mínimo (manejo mecânico com equipamento Cotton 1000) e cultivo
convencional (manejo mecânico com grade aradora). Na realização deste estudo destinou-se uma
parte da área sob ILP (aproximadamente 3 hectares) à implantação de um experimento em faixas
111
abrangendo os três manejos. A destruição da soqueira do algodoeiro foi realizada em julho de
2007.
5.2.2 Amostragem e análises dos gases do efeito estufa
Foram realizadas nove coletas de GEE durante o período de abril de 2007 a março de
2009. Em cada uma dessas coletas, realizou-se amostragem de GEE em dois dias consecutivos
para aumentar o número de repetições e dar maior representatividade aos fluxos de GEE obtidos.
Em cada uma das áreas amostradas, utilizou-se cinco câmaras estáticas, de acordo com
metodologia descrita por Steudler et al. (1991). As câmaras são constituídas de duas partes (base
e tampa). A base foi fixada ao solo para permitir repetidas amostragens no mesmo local. Durante
a medida dos fluxos dos GEE foi colocada uma tampa hermeticamente fechada sobre a base,
onde coletaram-se amostras em seringas de 20 mL, em intervalos regulares (0, 5, 10 e 20
minutos). Durante o período de coleta de GEE foram avaliadas também a umidade do solo, a
pressão barométrica e a temperatura do solo nas profundidades 2, 5 e 10 cm.
Após a coleta no campo, as amostras de GEE foram encaminhadas ao Laboratório de
Biogeoquímica Ambiental do CENA/USP, para análises. A determinação das concentrações de
CO
2
, N
2
O e CH
4
foi realizada por cromatografia gasosa (Shimadzu, GC-14A), sendo que os dois
primeiros GEE foram detectados por ECD (Electron Capture Detector), enquanto que o CH
4
foi
analisado em detector FID (Flame Ionization Detector). O fluxo de cada GEE foi calculado pela
alteração linear das concentrações em função do tempo de incubação.
Para comparação do balanço geral do GEE neste estudo, foi realizada a conversão dos
fluxos de N
2
O e CH
4
em CO
2
equivalente (CO
2
eq). A estimativa do cálculo dos fluxos de N
2
O e
CH
4
em CO
2
eq, está apresentada nas equações 1 e 2, a seguir.
O equivalente em CO
2
para o N
2
O é dado por:
CO
2
eq (N
2
O) = N
2
O * (44/28) * 296 Equação (1)
Onde: N
2
O = fluxo de N
2
O na situação
(44/28) = relação entre o peso molecular do N
2
O e do nitrogênio
296 = potencial de aquecimento global do N
2
O em relação ao CO
2
112
Enquanto que o equivalente em CO
2
para o CH
4
é dado por:
CO
2
eq (CH
4
) = CH
4
* (16/12) * 23 Equação (2)
Onde: CH
4
= fluxo de CH
4
na situação
(16/12) = relação entre o peso molecular do CH
4
e do carbono
23 = potencial de aquecimento global do CH
4
em relação ao CO
2
5.2.3 Analises estatísticas dos dados
A análise estatística dos dados foi realizada considerando um delineamento inteiramente
casualizado, com cinco pseudo-repetições em cada uma das áreas avaliadas. As áreas estão sob as
mesmas condições topográficas e edafoclimáticas, diferindo apenas no uso e manejo do solo. Os
resultados foram submetidos á analise de variância (ANOVA). Foi aplicado um teste de Tukey
(p<0,05) para comparação das médias entre as áreas avaliadas. Modelos de regressão linear foram
utilizados para avaliar as correlações entre fluxos de GEE com a umidade e a temperatura do solo
Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando programa SAS (versão 6).
5.3 Resultados
Este item está dividido em dois contextos. Inicialmente são abordadas as variações dos
fluxos de GEE em diferentes usos da terra na Agropecuária Peeters, em Montividiu, GO. Em
seguida são avaliadas as variações nos fluxos de GEE na área sob ILP, submetida a diferentes
métodos de manejo da soqueira do algodoeiro.
5.3.1 Avaliação dos diferentes usos da terra
5.3.1.1 Umidade e temperatura do solo
A seguir serão apresentados os dados de umidade (%) e temperatura do solo (
o
C) a 5 e 10
cm de profundidade coletados no momento da amostragem de GEE nas áreas sob diferentes usos
da terra (Figura 3).
113
0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura do solo (
o
C)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Umidade do solo (%)
VNap
PAap
SCap
ILPap
0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura do solo (
o
C)
(b)
(c)
(a)
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
Figura 3 - Umidade do solo (%), temperatura do solo a 5 cm (b) e a 10 cm (c) de profundidade nos
diferentes usos da terra e nas respectivas épocas de amostragens de GEE. Valores representam
média de 5 repetições. Barras representam o desvio padrão da média. VNap (Cerrado), PAap
(Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio), ILPap (soja/milho +
Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio)
A umidade do solo, conforme era esperado foi maior na estação chuvosa. Não foram
verificadas variações significativas entre as áreas avaliadas em cada período de amostragem de
114
GEE. Não foi observada também tendência de maior umidade do solo em determinada área em
relação às demais. De modo geral a umidade do solo variou de 19 a 43 % durante todo o período
avaliado (Figura 3a).
A temperatura do solo no momento da coleta de GEE apresentou variações entre os
períodos avaliados. De modo geral, observaram-se menores temperatura do solo (5 e 10 cm de
profundidade) sob vegetação nativa (Figura 3b, c). As variações de temperaturas do solo entre as
épocas amostradas estão associadas ao horário do dia em que foi realizada a coleta de GEE. Em
média, observou-se maiores temperaturas do solo (1 a 2
o
C) na camada mais superficial (5 cm).
5.3.1.2 Fluxos de CO
2
Considerando o período avaliado neste estudo (24 meses), a emissão média de todas as
coletas foi de 94,0; 123,5; 56,9 e 74,9 mg de C-CO
2
m
-2
h
-1
, respectivamente para VNap, PAap,
SCap e ILPap (Figura 4). As emissões de C-CO
2
variaram de 46,7 a 158,9 mg m
-2
h
-1
em VNap e
de 69,1 a 198,1 mg m
-2
h
-1
em PAap. Nas áreas sob cultivo agrícola (SCap), os fluxos de C-CO
2
variaram de 15,5 a 129,8 mg m
-2
h
-1
e de 34,4 a 137,7 mg m
-2
h
-1
em ILPap.
De modo geral, observaram-se maiores emissões de CO
2
associadas à estação chuvosa
(outubro a abril) em todas as áreas avaliadas. Na estação chuvosa obtiveram-se emissões médias
de C-CO
2
de 108,9; 147,0; 66,0 e 76,1 mg m
-2
h
-1
, respectivamente para VNap, PAap, SCap e
ILPap. Já na estação seca (maio a setembro), as emissões médias C-CO
2
foram 64,1; 76,6; 38,8 e
72,7 mg m
-2
h
-1
, respectivamente em VNap, PAap, SCap e ILPap. Com exceção de ILPap, nas
demais áreas avaliadas as emissões de CO
2
na estação seca foram praticamente a metade
daquelas verificadas na estação chuvosa. As menores emissões de CO
2
observadas em SCap
coincidiram com os menores estoques de C do solo observados nessa área (ver item 3.3.3).
Apesar de ter sido verificada maior emissão de CO
2
em PAap, o solo sob pastagem não
apresentou maior estoque de C.
115
0
40
80
120
160
200
240
280
mg de C-CO
2
m
-2
h
-1
VNap
PAap
SCap
ILPap
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
Figura 4 - Fluxos de C-CO
2
(mg m
-2
h
-1
) nos diferentes usos da terra e nas respectivas épocas de
amostragens em Montividiu, GO. Valores representam média de 10 repetições. Barras
representam o desvio padrão da média. VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap
(sucessão soja/milho, milheto ou pousio), ILPap (soja/milho + Brachiaria
ruziziensis/algodão/pousio)
As emissões anuais de CO
2
(kg ha
-1
ano
-1
) foram influenciadas significativamente
(p<0,05) pela mudança de uso da terra (Figura 5). Em PAap observou-se a maior emissão de C-
CO
2
pelo solo (10820 kg ha
-1
ano
-1
) e esta foi significativamente maior em relação as emissões
em SCap (4987 kg ha
-1
ano
-1
) e ILPap (6565 kg ha
-1
ano
-1
). No solo sob vegetação nativa (VNap)
observou-se valores intermediários de emissões de C-CO
2
(8232 kg ha
-1
ano
-1
) não diferindo
significativamente das demais situações avaliadas.
116
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
VNap
PAap
SCap
ILPap
kg C-CO
2
ha
-1
ano
-1
ab
a
b
b
Figura 5 - Emissões médias de C-CO
2
(kg ha
-1
ano
-1
) nos diferentes usos da terra avaliados. Médias
seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5 %. Valores
representam média de 90 observações. Barras representam o desvio padrão da média. VNap
(Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio),
ILPap (soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio)
5.3.1.3 Fluxos de N
2
O
Os fluxos de N-N
2
O observados neste estudo variaram de -21,78 a 70,01 µg m
-2
h
-1
(Figura 6). De modo geral verificaram-se tendências de maiores emissões de N-N
2
O em PAap e
ILPap e menores emissões em VNap e SCap. Os fluxos de N-N
2
O resultaram em emissões
médias de 3,94; 19,02; 6,48 e 22,85 µg m
-2
h
-1
, respectivamente para VNap, PAap, SCap e ILPap.
A área sob vegetação nativa (VNap) exibiu a menor amplitude dos fluxos de N-N
2
O
durante o período avaliado, variando de -20,96 a 24,99 µg m
-2
h
-1
. Os fluxos médios de N-N
2
O
calculados para a estação chuvosa foram -2,5; 8,2; 8,4 e 13,8 µg m
-2
h
-1
; enquanto na estação seca
foram verificados fluxos de 16,8; 40,6; 2,7 e 40,9 µg m
-2
h
-1
, respectivamente para VNap, PAap,
SCap e ILPap.
Quando se considerou as emissões médias anuais em kg de N-N
2
O por hectare por ano
observou-se diferenças significativas entre as áreas avaliadas (p<0,05). A emissão anual de N-
N
2
O pelo solo foi significativamente maior em ILPap quando comparado à VNap (Tabela 2). As
demais áreas (PAap e SCap) apresentaram fluxos de N
2
O intermediários e não exibiram
117
diferenças significativas (p<0,05). Convertendo as emissões médias anuais de N-N
2
O para CO
2
eq observou-se emissões de 161, 774, 264 e 930 kg de CO
2
eq ha
-1
ano
-1
(Tabela 2).
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
µg de N-N
2
O m
-2
h
-1
VNap
PAap
SCap
ILPap
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
Figura 6 - Fluxos de N-N
2
O (µg m
-2
h
-1
) nas respectivas épocas de amostragens em Montividiu, GO.
Valores representam média de 10 repetições. Barras representam o desvio padrão da média.
VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou
pousio), ILPap (soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio)
5.3.1.4 Fluxos de CH
4
Os fluxos de C-CH
4
, exceto em julho de 2007 para VNap, foram muito próximos de zero,
variando de - 0,05 a 0,06 mg m
-2
h
-1
(Figura 7). Não foram verificados emissões ou consumos
significativos de CH
4
nas áreas avaliadas. Os fluxos médios de C-CH
4
no período avaliado foram
-0,05; 0,01; -0,01 e -0,01 mg m
-2
h
-1
, respectivamente para
VNap, PAap, SCap e ILPap. Com
exceção da maior absorção de C-CH
4
em julho de 2007 não foram observadas diferenças nos
fluxos entre as estações seca e chuvosa.
118
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
mg de C-CH
4
m
-2
h
-1
VNap
PAap
SCap
ILPap
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
Figura 7 - Fluxos de C-CH
4
(mg m
-2
h
-1
) nas respectivas épocas de amostragens em Montividiu, GO.
Valores representam média de 10 repetições. Barras representam o desvio padrão da média.
VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou
pousio), ILPap (soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio)
Considerando as emissões anuais médias de C-CH
4
foram observadas diferenças
significativas (p<0,05) entre as áreas avaliadas (Tabela 2). Com exceção do solo sob pastagem
que emitiu 1,03 kg de C-CH
4
ha
-1
ano
-1
, nas demais áreas observou-se consumo de 4,35; 0,97 e
0,77 kg C-CH
4
ha
-1
ano
-1
, respectivamente para VNap, SCap e ILPap. Os fluxos médios de C-
CH
4
convertidos em CO
2
eq resultaram em emissão de 32 kg de CO
2
eq ha
-1
ano
-1
em PAap. Nas
demais áreas avaliadas o solo absorveu 133, 29 e 24 kg de CO
2
eq ha
-1
ano
-1
, respectivamente
para VNap, SCap e ILPap (Tabela 2).
Tabela 2 - Fluxos de N-N
2
O e C-CH
4
(kg ha
-1
ano
-1
) e convertidos em CO
2
equivalente (kg ha
-1
ano
-1
) nos
diferentes usos da terra em Montividiu, GO. Valores representam média de 90 observações.
Médias da coluna seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível
de 5%
Áreas
Fluxo de gases do efeito estufa
N
2
O
CH
4
N
2
O
CH
4
Total
kg N-N
2
O ha
-1
ano
-1
kg C-CH
4
ha
-1
ano
-1
------ kg CO
2
eq ha
-1
ano
-1
-----
VNap
0,35 b
-4,35 b
161
-133
28
PAap
1,67 ab
1,03 a
775
32
807
SCap
0,57 ab
-0,94 ab
264
-29
235
ILPap
2,00 a
-0,77 ab
931
-24
907
VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio), ILPap
(soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio).
119
5.3.2 Avaliação dos diferentes métodos de manejo da soqueira do algodoeiro
5.3.2.1 Umidade e temperatura do solo
A seguir serão apresentados os resultados de umidade do solo (%) e temperatura do solo
(
o
C) a 5 e 10 cm de profundidade (Figura 8) no momento da amostragem de GEE na área de ILP
sob diferentes manejos da soqueira do algodoeiro. Não foram verificadas variações significativas
na umidade do solo, nem tampouco na temperatura do solo entre os manejos avaliados.
Conforme esperado verificou-se menor umidade do solo na estação seca. Entretanto, na
estação chuvosa, de outubro a abril, verificou grande variação na umidade do solo.
As temperaturas do solo foram de 1 a 2
o
C maiores em média na camada mais superficial
(5 cm de profundidade). Com exceção das maiores temperaturas do solo verificadas em
novembro de 2007, não foram observadas grandes variações durante todo o período avaliado.
120
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Umidade do solo (%)
Herbicida
Cotton 1000
Grade
(a)
0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura do solo (
o
C)
(b)
0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura do solo (
o
C)
(c)
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
Figura 8 - Umidade do solo (a), temperatura do solo a 5 cm (b) e a 10 cm (c) de profundidade nas
respectivas épocas de amostragens e nos diferentes métodos de manejo da soqueira do
algodoeiro cultivado em sistemas de integração lavoura-pecuária. Valores representam média
de 5 repetições. Barras representam o desvio padrão da média
121
5.3.2.2 Fluxos de CO
2
Observou-se variação sazonal das emissões de CO
2
nos três manejos da soqueira do
algodoeiro avaliados. As maiores emissões de CO
2
, conforme esperado, foi verificada na estação
chuvosa. Apesar de não ter sido obtida diferença significativa das emissões entre os métodos
avaliados, nos diferentes períodos de amostragem de GEE, observou-se tendências de maior
emissão de C-CO
2
(mg m
-2
h
-1
) no solo onde se utilizou a gradagem, e menor emissão quando
adotou-se o manejo químico com herbicidas. As emissões médias de C-CO
2
durante o período
avaliado foram 62,3; 74,9 e 75,5 mg m
-2
h
-1
, respectivamente para manejo com herbicidas, Cotton
1000 e gradagem (Figura 9).
O manejo da soqueira do algodoeiro pelo método químico, sem mobilização do solo,
resultou em menores emissões de CO
2
, tanto na estação seca como na chuvosa. Durante o período
chuvoso do ano (outubro a abril) as emissões médias de C-CO
2
foram 69,0; 76,1 e 82,3 mg m
-2
h
-1
, enquanto que na estação seca (maio a setembro) médias de 49,0; 72,7 e 61,8 mg m
-2
h
-1
foram
observadas respectivamente nos manejos com herbicidas, Cotton 1000 e gradagem.
Quando as emissões de CO
2
foram avaliadas em kg por hectare por ano, com os dados
médios de todo o período avaliado, observou-se diferenças significativas (p<0,05) entre os
manejos aplicados. A emissão de C-CO
2
verificada no manejo químico com herbicidas (5460 kg
ha
-1
ano
-1
) foi significativamente menor em relação àquelas observadas com o equipamento
Cottton 1000 (6565 kg ha
-1
ano
-1
) e com grade aradora (6610 kg ha
-1
ano
-1
) (Figura 10). Entre os
métodos mecânicos de manejo (Cotton 1000 e Grade) não foram verificadas diferenças
significativas.
122
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
mg de C-CH
4
m
-2
h
-1
Herbicida
Cotton 1000
Grade
Abr Jul Nov Jan Jun Ago Nov Jan Mar
2007 2008 2009
0
40
80
120
160
200
mg de C-CO
2
m
-2
h
-1
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
µg de N-N
2
O m
-2
h
-1
Figura 9 - Fluxos de C-CO
2
(mg m
-2
h
-1
), N-N
2
O (µg m
-2
h
-1
) e C-CH
4
(mg m
-2
h
-1
) nas respectivas épocas
de amostragens nos diferentes métodos de manejo da soqueira do algodoeiro cultivado em
sistemas de integração lavoura-pecuária. Valores representam média de 10 repetições. Barras
representam o desvio padrão da média
123
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Herbicida
Cotton 1000
Grade
kg C-CO
2
ha
-1
ano
-1
b
a
a
Figura 10 - Emissões médias de C-CO
2
(kg ha
-1
ano
-1
) nos diferentes métodos de manejo da soqueira do
algodoeiro cultivado em sistema de integração lavoura-pecuária. Médias seguidas pela
mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5 %. Valores representam
média de 90 observações. Barras representam o desvio padrão da média
5.3.2.3 Fluxos de N
2
O
A área ILPap submetida à diferentes métodos de manejo da soqueira do algodoeiro
resultou em emissões de N-N
2
O que variaram de -1,57 a 59,77 µg m
-2
h
-1
no manejo com
herbicidas, de -10,12 a 70,01 µg m
-2
h
-1
quando manejado com o Cotton 1000 e de -7,59 a 40,96
com a grade aradora.
Foram observadas tendências de menores emissões de N
2
O na área ILPap que recebeu
gradagem. O manejo químico da soqueira do algodoeiro com herbicidas e com o equipamento
Cotton 1000, simulando respectivamente a implantação do SPD em sua plenitude e o cultivo
mínimo resultaram em tendências de maiores emissões de N
2
O para a atmosfera. Os maiores
picos de emissões de N-N
2
O foram observados na estação seca no manejo com o equipamento
Cotton 1000.
No período chuvoso (outubro a abril) as emissões médias de N-N
2
O foram 22,39; 13,80 e
11,73 µg m
-2
h
-1
, respectivamente para herbicida, Cotton 1000 e grade aradora. Já na estação seca
observaram-se emissões 28,37; 40,93 e 14,64 µg m
-2
h
-1
, respectivamente para herbicida, Cotton
1000 e grade aradora.
124
Os fluxos de N-N
2
O ilustrados na figura 9, analisados durante todo o período de avaliação
(24 meses) e expressos em kg por hectare por ano exibiram diferenças significativas (p<0,05)
entre os três manejos avaliados. A maior emissão de N-N
2
O (kg ha
-1
ano
-1
) foi verificada no
manejo com herbicidas, enquanto que a menor emissão foi associada à utilização da grade
aradora (Tabela 3). A área sob cultivo mínimo (Cotton 1000) não diferiu estatisticamente das
demais. Os fluxos de N-N
2
O quando convertidos em CO
2
eq resultaram em emissões de 993, 931
e 517 kg C-CO
2
eq ha
-1
ano
-1
, respectivamente em herbicida, Cotton 1000 e grade aradora.
5.3.2.4 Fluxos de CH
4
O manejo químico com herbicidas, mecânico com equipamento Cotton 1000 e mecânico
com grade aradora simulando, respectivamente a implantação do SPD, cultivo mínimo e preparo
convencional não exibiram grandes variações nos fluxos de CH
4
para atmosfera. Os fluxos de C-
CH
4
foram muito baixos, variando de -0,024 a 0,009 mg m
-2
h
-1
durante os 24 meses de
avaliação. A maioria dos fluxos de C-CH
4
indicaram absorção pelo solo (Figura 9). Não foram
verificadas distinções entre as emissões nas estações seca e chuvosa. Quando os fluxos de C-CH
4
foram avaliados em kg por hectare por ano observou-se absorção pelo solo nos três manejos
aplicados, entretanto não foram verificadas diferenças significativas (Tabela 3). Os fluxos médios
anuais de CH
4
resultaram em absorção de 12, 24 e 22 kg de CO
2
eq ha
-1
ano
-1
, respectivamente
para herbicida, Cotton 1000 e grade (Tabela 3).
Tabela 3 - Fluxos de N-N
2
O e C-CH
4
(kg ha
-1
ano
-1
) e convertidos em CO
2
equivalente (kg ha
-1
ano
-1
) nos
diferentes métodos de manejo da soqueira do algodoeiro. Valores representam média de 90
observações. Médias na coluna seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de
Tukey ao nível de 5%
Áreas
Fluxo de gases do efeito estufa
N
2
O
CH
4
N
2
O
CH
4
Total
kg N-N
2
O ha
-1
ano
-1
kg C-CH
4
ha
-1
ano
-1
------ kg C-CO
2
eq ha
-1
ano
-1
-----
Herbicida
2,14 a
-0,39 a
993
-12
981
Cotton 1000
2,00 ab
-0,77 a
931
-24
907
Grade
1,11 b
-0,73 a
517
-22
495
125
5.4 Discussão
5.4.1 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de CO
2
A correlação direta entre as variações nos estoques de C do solo e a emissão de CO
2
para
atmosfera em determinados sistemas de uso e manejo do solo devem ser consideradas com certa
cautela (CARVALHO et al., 2009). A emissão de CO
2
pelo solo é resultante da decomposição da
MOS (respiração microbiana) e da respiração do sistema radicular (OORTS et al., 2007). No
entanto, a interpretação de dados sobre respiração do solo é dificultada pela incapacidade de se
diferenciar os compartimentos biologicamente relevantes na respiração (e.g., radicular e
microbiológico) baseando-se somente nos fluxos de CO
2
do solo (BOWDEN et al., 1993). Bazin
et al. (1990) consideraram um modelo de três compartimentos básicos para representar o fluxo
total de CO
2
do solo: i) raízes vivas, ii) rizosfera e iii) solo livre de raízes. Esses autores
estimaram que a contribuição de raízes, rizosfera e solo sem raízes na respiração total do solo são
de 32, 20 e 48%, respectivamente (KELTING; BURGER; EDWARDS, 1998). Entretanto,
verificam-se divergências nestas porcentagens em outros estudos, o que é justificado pelas
particularidades entre as metodologias utilizadas e pelos compartimentos considerados na
determinação dos fluxos de CO
2
do solo. Em um recente estudo, Werth, Subbotina e Kuzyakov
(2006) observaram maior emissão de CO
2
devido à respiração radicular quando comparada a
decomposição de material orgânico em uma área cultivada com milho. A decomposição da MOS
depende de vários fatores incluindo temperatura, umidade, estoque de C no solo, potencial de
decomposição específico para cada material vegetal (RODRIGO et al., 1997), qualidade e
localização dos resíduos culturais e do conteúdo de nitrogênio do solo (GARNIER et al., 2003).
Já a emissão de CO
2
devido à respiração radicular depende, dentre outros fatores, da quantidade
de raízes e das condições físico-hídricas do solo.
Maiores emissões de CO
2
no solo em VNap e PAap provavelmente estão associadas à
maior quantidade de raízes durante todo o período avaliado. Em concordância com os resultados
do presente estudo, Varela et al. (2004) não encontraram diferenças significativas na emissão de
CO
2
em solos sob pastagem e Cerrado stricto sensu no Distrito Federal. O sistema radicular das
gramíneas forrageiras tem grande capacidade de acumular C no solo (FUJISAKA et al., 1998;
LAL, 2002) e conseqüentemente emitem maior quantidade CO
2
via respiração radicular.
126
Enquanto que nas áreas sob cultivo agrícola (SCap e ILPap) o solo fica com pouco ou nenhum
sistema radicular em determinados períodos do ano, no solo sob vegetação nativa e pastagem tal
fato não acontece. A pastagem por ser uma cultura perene mantém o solo coberto durante o todo
o ano, e se tiver condições climáticas favoráveis se mantém em crescimento contínuo, tanto da
parte aérea como do sistema radicular.
A maior umidade do solo, maior atividade biológica e maior atividade de raízes, somadas
às elevadas temperaturas resultaram em maiores emissões de CO
2
na estação chuvosa. Esses
dados estão consistentes com outros estudos verificados na literatura (PINTO et al., 2002;
CARVALHO et al., 2009) os quais evidenciaram maiores emissões de CO
2
na estação chuvosa
em regiões de clima tropical. Entretanto, apesar de ter sido verificada maior emissão de CO
2
na
estação chuvosa, não foi verificada interação significativa entre a emissão de CO
2
com a umidade
e temperatura do solo (Tabela 4). Essa baixa associação entre fluxos de CO
2
e temperatura e
umidade do solo observada neste estudo é consistente com outros estudos observados na
literatura (KESSALVALOU et al., 1998; AL-KAISI; YIN, 2005; OMONODE et al., 2008).
Tabela 4 - Equações de regressão e coeficientes de correlação entre os fluxos de GEE (CO
2
, N
2
O e CH
4
) e
a umidade e temperatura do solo (camada de 10 cm) nos diferentes usos da terra avaliados
Áreas
Fluxos
C-CO
2
N-N
2
O
C-CH
4
Regressão
R
2
Regressão
R
2
Regressão
R
2
Umidade do solo
VNap
1,89x + 36,76
0,13
ns
-0,66x + 23,86
0,14
ns
0,0046x - 0,1896
0,22
ns
PAap
3,98x + 3,76
0,45*
-1,16x + 54,06
0,22
ns
-0,0004x + 0,0234
0,01
ns
SCap
1,98x + 0,97
0,25
ns
0,52x - 8,11
0,06
ns
0,0009x - 0,0361
0,21
ns
ILPap
1,18x + 39,95
0,05
ns
-0,51x + 37,82
0,02
ns
0,0008x - 0,0324
0,42
ns
Temperatura do solo
VNap
11,05x - 120,88
0,53*
-3,10x + 64,29
0,35
ns
0,0206x - 0,4504
0,49*
PAap
0,08x + 121,78
0,01
ns
0,67x + 4,29
0,02
ns
0,0019x - 0,0311
0,07
ns
SCap
2,09x + 9,74
0,07
ns
2,16x - 42,30
0,24
ns
0,0005x - 0,0209
0,01
ns
ILPap
-1,21x + 100,98
0,02
ns
-2,53x + 77,45
0,13
ns
0,0002x - 0,014
0,01
ns
VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio), ILPap
(soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio).
As menores emissões de CO
2
na área sob sucessão de cultivos (SCap) pode estar
associada ao menor estoque de C no solo e ainda à menor quantidade de raízes durante todo o
período do ano. A sucessão de cultivos soja/milho, mais utilizada na região centro-oeste do
127
Brasil, além de não resultar em adequado aporte de C via parte aérea, resulta em menor aporte de
C via sistema radicular, quando comparado com rotações de cultivos que utilizam gramíneas
forrageiras, tal como os sistemas de ILP.
As práticas de manejo do solo influenciam as variáveis controladoras do estoque de C e
da emissão de CO
2
de solos agrícolas (COSTA; ZANATTA; BAYER, 2008). O revolvimento do
solo aplicado na área de ILP para o manejo da soqueira do algodoeiro aumentou as emissões de
CO
2
para atmosfera. A gradagem resultou em aumento da ordem de 1150 kg ha
-1
ano
-1
, nas
emissões de C-CO
2
para atmosfera quando comparado ao manejo químico com herbicidas (sem
movimentação do solo). Nossos resultados estão de acordo com diversos estudos da literatura
(BALESDENT; CHENU; BALABANE, 2000; ALVAREZ; ALVAREZ; LORENZO, 2001;
OMONODE et al., 2008; CARVALHO et al., 2009) os quais observaram menores emissões de
CO
2
em áreas sob SPD. O cultivo mínimo do solo, representado pela utilização do equipamento
Cotton 1000, o qual movimentou aproximadamente 30% da camada superficial do solo (10 cm)
emitiu praticamente a mesma quantidade de CO
2
quando comparado com a gradagem aradora.
Tal fato provavelmente está associado ao maior conteúdo de C na camada superficial do solo sob
SPD.
5.4.2 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de N
2
O
Os fluxos de N
2
O observados nesse estudo são menores que a maioria dos resultados
observados na literatura. Passionato et al. (2003) observaram fluxos de N-N
2
O variando de 1 a
357 µg m
-2
h
-1
e 6 a 326 µg m
-2
h
-1
, respectivamente para áreas sob preparo convencional e SPD.
Em concordância com os nossos resultados, outros estudos têm evidenciado baixas
emissões de N
2
O em solos bem drenados, tal como os Latossolos da região do Cerrados
(SANHUEZA et al., 1990; LEVINE et al., 1996; METAY et al., 2007). Segundo Verchot et al.
(1999) as emissões de N
2
O no solo sob Cerrado são muito baixas, podendo estar abaixo dos
limites de detecção do sistemas de coletas e análises por cromatografia gasosa. Esses autores
obtiveram fluxos de N
2
O no solo sob vegetação nativa similares àqueles observados no presente
estudo. Baixas emissões de N
2
O no solo sob Cerrado estão associadas aos baixos conteúdos de
nitrogênio mineral no solo (PINTO et al., 2002). Apesar da limitada quantidade de informações
para o bioma Cerrado, segundo Metay et al. (2007), e corroborando com os nossos resultados, a
128
conversão de vegetação nativa para agricultura e pastagem resulta em aumento das emissões de
N
2
O do solo.
No presente estudo foram verificados fluxos positivos (emissão) e negativos (absorção) de
N
2
O pelo solo. Vários estudos da literatura vêm observando fluxos negativos de N
2
O (GOMES,
2006; CARVALHO et al., 2009), evidenciando o consumo desse GEE pelo solo. Até pouco
tempo atrás, os fluxos negativos de N
2
O não eram considerados pelo desconhecimento de quais
mecanismos poderiam resultar em consumo desse GEE pelo solo. CHAPUIS-LARDY et al.
(2007) em uma recente publicação sobre absorção de GEE, citam que o solo pode ser um
importante dreno de N
2
O atmosférico. Segundo estes autores, o N
2
O atmosférico penetra nos
poros do solo e pode ser facilmente dissolvido em água quando o solo se encontra úmido. Em
seguida, o N
2
O pode ser desnitrificado por bactérias, e transformado em N
2
o que permite que o
solo atue como dreno de N
2
O da atmosfera.
Por outro lado, as principais fontes de N
2
O em solos agrícolas são aplicação de
fertilizantes nitrogenados, decomposição dos resíduos culturais e deposição de dejetos de animais
em pastagens (CERRI et al., 2009). Ao contrário do evidenciado em outros estudos na literatura
(DOBBIE; SMITH, 1996; SKIBA; SMITH, 2000) foi observado maiores picos de emissões de
N
2
O na estação seca. No presente estudo os maiores picos de emissão de N
2
O foram verificados
nas áreas sob pastagem e ILP, as quais apresentavam animais em pastejo. A deposição de dejetos
(fezes e urina) na pastagem e na área sob ILP adiciona nitrogênio no sistema, e quando está
associada a condições físicas do solo que favorecem a desnitrificação, podem resultar em maior
emissão de N
2
O para atmosfera. Somado a isso, a maior emissão de N
2
O na área sob ILP pode
estar associada ainda à presença da cultura do algodão na rotação de cultivos, a qual utiliza
elevadas doses de fertilizantes nitrogenados (dados não demonstrados) para obter produtividades
economicamente viáveis. Entretanto, não foram avaliadas nesse estudo as emissões de N
2
O
derivadas exclusivamente da aplicação de fertilizantes nitrogenados.
Avaliando os fluxos de N
2
O associados ao manejo da soqueira do algodoeiro, nossos
resultados estão de acordo com outros observados na literatura (BALL; SCOTT; PARKER, 1999;
VINTEN et al., 2002; BAGGS et al., 2003; OORTS et al., 2007; CARVALHO et al., 2009).
Esses autores observaram maiores emissões de N
2
O em solos sem revolvimento do solo, quando
comparado a solos sob preparo convencional. Da mesma forma, no presente estudo maiores
emissões de N
2
O foram verificadas onde se aplicou o manejo com herbicidas, sem movimentação
129
do solo. Entretanto, ainda não existe consenso sobre o assunto, e outros autores observaram
emissões de N
2
O similares ou até maiores em áreas sob preparo convencional do solo
(KESSAVALOU et al., 1998a; CHOUDHARY; AKRAMKHANOV; SAGGAR, 2002).
Concordamos com Oorts et al. (2007) que sugerem que as maiores emissões de N
2
O em áreas
sem preparo do solo resultam das modificações no espaço poroso do solo preenchido com água,
do C disponível para os organismos desnitrificadores, do conteúdo de nitrogênio mineral e da
temperatura do solo. Não foram verificadas interações significativas entre os fluxos de N-N
2
O
com a umidade e a temperatura do solo (Tabela 4).
5.4.3 Uso e manejo do solo influenciando os fluxos de CH
4
Os fluxos de C-CH
4
observados neste estudo variaram de -4,35 a 1,03 kg ha
-1
ano
-1
, e
estão na mesma ordem de grandeza de outros estudos em regiões de clima tropical. Fluxos de C-
CH
4
variando de 0,67 a 1,52 kg ha
-1
ano
-1
e de -4,25 a 3,5 kg ha
-1
ano
-1
foram observados
respectivamente por Metay et al. (2007) e Cardoso, Saminêz e Vargas (2001).
Nossos resultados indicaram tendência de maior absorção de CH
4
no solo sob vegetação
nativa, o que está de acordo com outros estudos verificados na literatura (KELLER; KAPLAN;
WOFSY, 1986; VERCHOT et al., 2000). Segundo esses autores, em regiões sob clima tropical,
os solos bem drenados sob vegetação nativa, tal como o do presente estudo, geralmente resultam
em consumo de CH
4
atmosférico. A conversão da vegetação nativa para agricultura geralmente
resulta em redução dessa absorção de CH
4
pelo solo (KELLER; MITRE; STALLARD, 1990). A
maioria dos solos bem drenados consomem CH
4
da atmosfera através da oxidação microbiana
(SMITH et al., 2003). Saminêz (1999) comparou os fluxos de CH
4
na região do Cerrado, em
Latossolos sob vegetação nativa, pastagem e sucessão de cultivos (soja/milho) e observou
consumo de CH
4
em todos os usos da terra durante as estações seca e chuvosa.
No presente estudo, quando comparado com a vegetação nativa, observou-se redução no
consumo de CH
4
pelo solo nas áreas sob cultivo agrícola (SCap e ILPap), enquanto que em PAap
obteve-se emissão de CH
4
para a atmosfera. A emissão de CH
4
na pastagem pode estar associada
à maior retenção de água pelo solo, à maior presença de sítios de anaerobiose resultante
principalmente do pisoteio de animais e ainda à deposição de dejetos neste solo. A deposição dos
130
dejetos (fezes e urina) nas pastagens é uma importante fonte de CH
4
e N
2
O para atmosfera
(CERRI et al., 2009).
Os manejos aplicados na soqueira do algodoeiro não resultaram em grandes variações nos
fluxos de C-CH
4
, variando do -0,39 a -0,77 kg ha
-1
ano
-1
. O manejo conservacionista, sem
mobilização do solo, exibiu tendência de menor absorção de CH
4
quando comparado com os
manejos que mobilizam o solo. Por outro lado, Ball, Scott e Parker (1999) observaram maior
absorção de CH
4
em manejo sem revolvimento do solo, quando comparado àqueles sob aração e
ou gradagem. Ao contrário do observado por Khalil e Baggs (2005) não foram observadas muitas
correlações significativas entre fluxos de CH
4
e umidade e temperatura do solo.
5.4.4 Balanço de GEE no processo de mudança do uso e manejo do solo
O balanço de GEE do solo pode ser obtido pela subtração das emissões de N
2
O e CH
4
das
taxas anuais de acúmulo ou perda de C do solo (CARVALHO et al., 2009). Segundo Bernoux et
al. (2006) muito cuidado deve ser tomado quando se analisa o seqüestro de C pelo solo após
mudança de uso e manejo do solo. Segundo estes autores, as comparações não podem ficar
limitadas às variações nos estoques de C do solo, mas devem contemplar também os fluxos de
N
2
O e CH
4
do solo.
As taxas de acúmulo ou perda de C utilizadas para o cálculo da taxa anual de C
seqüestrado ou emitido nos diferentes usos da terra estão demonstradas no item 3.4.3.3 (Figura
2). Na conversão de VNap para PAap e SCap observaram-se perdas de 0,15 e 0,69 Mg de C ha
-1
ano
-1
, respectivamente. Já quando se avaliou a conversão de SCap para ILPap (utilizando o
equipamento Cotton 1000) verificou-se taxa anual de acúmulo de 0,82 kg de C ha
-1
.
Assumindo que os fluxos de GEE obtidos nestes 24 meses de observações são
representativos de todo o período após as mudanças de uso da terra, podemos assim obter as taxas
de seqüestro de C do solo. Subtraindo os fluxos de N
2
O e CH
4
, convertidos em C eq (Tabela 5)
das taxas de acúmulo ou perda de C do solo, mencionadas anteriormente, estimou-se perdas de
0,43 e 0,77 Mg de C ha
-1
ano
-1
, para a conversão de VNap para PAap e SCap, respectivamente. A
conversão de SCap para ILPap, utilizando o manejo tradicional da soqueira do algodoeiro
(Cotton 1000) resultou em taxa anual de sequestro de C no solo de 0,58 Mg ha
-1
.
131
Para a avaliação das taxas de seqüestro de C no solo sob diferentes métodos de manejo da
soqueira do algodoeiro utilizou-se como base a taxa de acúmulo de C no solo sob o manejo
tradicional (Cotton 1000). Subtraindo as emissões de N
2
O e CH
4
(em C eq) da taxa de acúmulo
de C no solo sob sistema de ILP (0,82 Mg C ha
-1
ano
-1
), os manejos químico com herbicidas e
gradagem resultaram em taxas de seqüestro de 0,65 e 0,73 Mg de C ha
-1
ano
-1
, respectivamente.
Entretanto, estimativas realizadas dessa maneira podem resultar em conclusões equivocadas, pois
não foram computadas as perdas de CO
2
em cada um desses manejos, durante os 24 meses de
avaliação deste estudo. Para a correta avaliação do seqüestro de C no solo, é necessário avaliar as
alterações nos estoques de C após dois anos de implementação destes métodos de manejo.
Todavia, ainda não foi possível obter tal estimativa e desta forma foi utilizada a diferença entre os
fluxos de CO
2
no manejo tradicional e nos outros dois manejos avaliados. O manejo com grade
aradora emitiu apenas 45 kg de C-CO
2
ha
-1
ano
-1
a mais que o manejo tradicional (Figura 10), o
que equivale à emissão de 16 kg de C eq ha
-1
ano
-1
, resultando no seqüestro de 0,71 Mg de C ha
-1
ano
-1
. Já a adoção do manejo químico com herbicidas, sem mobilização do solo, reduziu as
emissões de C-CO
2
em 1105 kg ha
-1
ano
-1
(Figura 10), o que é equivalente à mitigação da
emissão de 0,40 Mg de C eq ha
-1
ano
-1
. Somando esta emissão evitada no manejo químico com
herbicidas à taxa de seqüestro de C de 0,65 Mg ha
-1
ano
-1
, estima-se que este sistema de manejo
seqüestrou 1,05 Mg C ha
-1
ano
-1
.
Tabela 5 - Os fluxos de N
2
O e CH
4
convertidos em CO
2
equivalente e C equivalente nos diferentes usos da
terra avaliados
Fluxos de GEE
VNap
PAap
SCap
ILPap
Herbicida
Cotton 1000
Grade
--------------------------- kg de CO
2
eq ha
-1
ano
-1
---------------------------
N
2
O em CO
2
eq
161
775
264
993
931
517
CH
4
em CO2 eq
-133
32
-29
-12
-24
-22
Total
28
807
235
981
907
495
----------------------------- kg de C eq ha
-1
ano
-1
-----------------------------
N
2
O em C eq
59
282
96
361
339
188
CH
4
em C eq
-48
12
-11
-4
-9
-8
Total
11
294
85
357
330
180
VNap (Cerrado), PAap (Brachiaria decumbens), SCap (sucessão soja/milho, milheto ou pousio), ILPap
(Soja/milho + Brachiaria ruziziensis/algodão/pousio).
132
5.5 Conclusões
O solo sob pastagem emite maior quantidade de CO
2
para atmosfera quando comparado
às areas sob cultivo agrícola, o que pode estar associado, dentre outros fatores, ao maior conteúdo
de raízes neste solo. As maiores emissões de CO
2
ocorrem na estação chuvosa. Na área sob
integração lavoura-pecuária o manejo mecânico do solo resulta em maior emissão de CO
2
,
quando comparado ao manejo químico sem perturbação do solo.
As áreas sob pastagem e integração lavoura-pecuária emitem maiores quantidades de N
2
O
para a atmosfera em relação à vegetação nativa e sucessão de cultivos. O manejo químico com
herbicida, sem perturbação do solo emite maior quantidade de N
2
O para atmosfera quando
comparado ao manejo com grade aradora.
Os fluxos de CH
4
são muito baixos em todas as áreas, o que está provavelmente associado
à boa drenagem do Latossolo avaliado. O solo sob pastagem emitiu CH
4
, enquanto que as demais
àreas e manejos avaliados consumiram CH
4
da atmosfera.
O balanço total de GEE exibiu perdas de C equivalente da ordem de 0,43 e 0,77 Mg ha
-1
ano
-1
, respectivamente para a conversão de vegetação nativa para pastagem e sucessão de
cultivos. A conversão de área sob sucessão de cultivos para integração lavoura-pecuária, ambos
sob plantio direto, resulta em seqüestro de C pelo solo, mas a magnitude deste aumento depende
do manejo aplicado à soqueira do algodoeiro. Quando se aplica manejo químico, sem
revolvimento do solo seqüestra 1,05 Mg de C eq ha
-1
ano
-1
. A aplicação de manejo mecânico com
o equipamento Cotton 1000 e grade aradora seqüestrou 0,58 e 0,71 Mg de C eq ha
-1
ano
-1
,
respectivamente.
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138
Considerações finais
A mudança de uso e manejo da terra é uma das principais fontes de gases do efeito estufa
(GEE) no Brasil. A crescente busca por alternativas visando à mitigação das emissões dos
principais GEE (CO
2
, N
2
O e CH
4
) e o seqüestro de C no solo são importantes alternativas do
setor agropecuário no país, no sentido de produzir alimentos, fibras e biocombustíveis com
sustentabilidade, sobretudo no aspecto ambiental.
Nas últimas décadas, nos biomas Amazônia e Cerrado os mais relevantes cenários de
mudança de uso da terra foram a conversão de ecossistemas nativos para pastagens e agricultura.
A implantação de pastagens, sobretudo aquelas destinadas à pecuária de corte, foi baseada em sua
maioria em sistemas extensivos, com baixos índices zootécnicos, com pouco ou nenhum aporte
de insumos, produzindo baixa quantidade de forragem, resultando em degradação do solo e da
forrageira e atuando assim como fonte de GEE para atmosfera. Paralelamente a esta redução do
potencial produtivo das pastagens, verificou-se aumento na demanda por carne no mercado
internacional nos últimos anos. Dessa forma, a degradação das pastagens, o aumento da demanda
por carne bovina e somado à expeculação imobiliária das terras sob pastagens para outros usos
resultaram em contínuo processo de desmatamento e abertura de novas áreas, principalmente nas
regiões de fronteira agrícola.
A agricultura se expandiu inicialmente no bioma Cerrado e mais recentemente na
Amazônia. Nos dois biomas, a expansão agrícola se baseou principalmente na soja como cultura
de verão, em sucessão com milho, sorgo, milheto ou pousio. Inicialmente, a soja foi cultivada em
preparo convencional, baseada em arações e gradagens sucessivas. Atualmente, a maioria das
áreas sob agricultura nesses biomas é cultivada em sistemas de plantio direto (SPD). Ao contrário
do evidenciado para a pecuária, o setor agrícola não apresentou migração para áreas de fronteira
agrícola devido à perda de potencial produtivo do solo, mas sim pela crescente demanda da soja
no mercado internacional. De maneira geral, os sojicultores investiram em tecnologias resultando
em elevados índices de produtividade e sustentabilidade, sobretudo no aspecto econômico.
Entretanto, apesar da soja ser uma “commodity” produzida com alta tecnologia e em sua maioria
cultivada em SPD, as sucessões de cultivos mais utilizadas nessas regiões não resultam em
quantidade de palha suficiente para conferir sustentabilidade ao sistema produtivo. As altas
temperaturas e elevadas precipitações aceleram a decomposição da matéria orgânica do solo e
139
aumentam perda de CO
2
para atmosfera, reduzindo assim o estoque de C do solo e deixando o
solo descoberto durante boa parte do ano.
Atualmente, a melhor alternativa utilizada para recuperação de pastagens degradadas com
baixo custo, para produção forragem de qualidade para os animais no período da entresafra e para
fornecimento de quantidade de palha suficiente para manter o solo coberto durante todo o ano é a
implantação da integração lavoura-pecuária (ILP). A implantação desses sistemas de ILP
apresenta um grande potencial para estocar C no solo e mitigar as emissões de GEE para
atmosfera. Entretanto, estudos avaliando a implantação de ILP devem ser analisados no sentido
de compará-los com os principais usos da terra no que se refere ao C no solo e fluxo de GEE.
O presente estudo verificou que a conversão de ecossistemas nativos para pastagens
resultou em modificações nos atributos químicos do solo. Tais modificações afetaram a produção
das pastagens, que por sua vez influenciou a entrada de C no solo e o fluxo de GEE. Os solos sob
pastagens se comportaram como fonte ou dreno de GEE, dependendo do manejo aplicado à
forrageira e da fertilidade do solo. Em solos com baixa fertilidade natural, a pastagem foi uma
fonte de C para atmosfera, com taxas de perdas variando de 0,15 a 1,53 Mg de C ha
-1
ano
-1
,
respectivamente para pastagens bem e mal manejadas. Quando a pastagem foi cultivada em solo
de alta fertilidade natural e com manejo adequado, o solo acumulou 0,46 Mg de C ha
-1
ano
-1
.
Nas áreas sob agricultura, com a soja como cultura principal, o solo se comportou como
fonte de C para atmosfera, independente do manejo aplicado, do tipo de solo e das condições
climáticas predominantes. Mesmo cultivadas em SPD, as áreas sob sucessão de cultivos emitiram
C para a atmosfera, com taxas de perdas variando 0,69.a 1,44 Mg ha
-1
ano
-1
.
Partindo do pressuposto de que a utilização da terra com pastagens em solos com baixa
fertilidade natural e com a soja em sucessão de cultivos são os principais usos agrícolas da terra
nos biomas Amazônia e Cerrado é previsível que este solo esteja se comportando como fonte de
GEE para a atmosfera. Dessa forma, se torna imprescindível a adoção de estratégias de uso e
manejo do solo capazes de reverter este processo, transformando o solo em sumidouro de C e
mitigador da emissões de GEE para atmosfera.
Os resultados observados neste estudo indicam que a conversão de áreas sob sucessão de
cultivos para sistemas de ILP apresenta grande potencial de acumular C no solo e reduzir as
emissões de GEE para a atmosfera. Enquanto que a conversão de áreas sob preparo convencional
para SPD exibe taxas de acúmulo de C da ordem de 0,50 Mg ha
-1
ano
-1
(valores médios
140
observados na literatura para o Brasil), a adoção de ILP em áreas sob sucessão de cultivos, ambos
em SPD, resulta em acúmulos de C muito maiores, variando de 0,84 a 2,58 Mg ha
-1
ano
-1
. Dessa
forma, além dos diversos benefícios oriundos da conversão de áreas sob cultivo convencional
para o SPD, já amplamente discutidos na literatura, o setor agrícola pode ainda através da adoção
de sistemas ILP, em áreas anteriormente sob sucessão de cultivos, pode se tornar um importante
mitigador das emissões de GEE para a atmosfera.
Por outro lado, a adoção de sistemas de ILP em áreas agrícolas ainda é pouco
representativa. Estimativas indicam que atualmente o Brasil apresenta 26 milhões de hectares sob
SPD e apenas uma pequena parcela dessa área, aproximadamente 1 milhão de hectares
(estimativa realizada pelo próprio autor) está associada à sistemas de ILP. Segundo estimativas
do Ministério do Meio Ambiente, ocorrerá expansão da área cultivada sob SPD no Brasil,
alcançando 40 milhões de hectares até 2020. Ao elaborar alguns cenários da expansão das áreas
de ILP e utilizar as taxas de acúmulo de C verificadas no presente estudo, pode-se visualizar a
real magnitude dos beneficios da implantação desses sistemas de ILP. Ao considerar um cenário
realista, ou seja, expansão da área sob ILP no Brasil de 1 para 5 milhões de hectares nos
próximos 10 anos, resultaria em acúmulo anual de 3,4 a 10,3 milhões de toneladas de C no solo.
Se considerarmos um cenário mais otimista, onde a área sob ILP passaria para 10 milhões de
hectares, o acúmulo anual alcançaria algo em torno de 7,6 a 23,2 milhões de toneladas de C.
Apesar dos sistemas de ILP indicar aumentos nos estoques de C do solo, quando
comparado às sucessões de cultivos, deve-se considerar também as emissões de GEE resultantes
de cada um dso usos da terra avaliados. No presente estudo avaliou-se o fluxo de GEE em
diferentes usos da terra no bioma Cerrado e observou-se que a adoção da ILP, em área
anteriormente sob sucessão de cultivos, resulta em seqüestro de C pelo solo, independente do
manejo aplicado ao solo. Manejo convervacionista, sem perturbação do solo resultou em maior
seqüestro de C no solo, quando comparado com os manejos baseados em movimentação do solo.
Dessa forma, conclui-se que a implantação desses sistemas de ILP, em áreas
anteriormente sobre sucessão de cultivos, é uma excelente alternativa para seqüestrar C no solo e
consequentemente mitigar as emissões de GEE para atmosfera. Contudo, outras pesquisas devem
ser realizadas visando confirmar e validar os benefícios da implantação destes sistemas
integrados de cultivos. De posse deste e outros resultados de pesquisas, políticas públicas devem
141
ser elaboradas e implementadas com o intuito de incentivar e dar subsídios para os agricultores e
pecuaristas adotarem os sistemas de ILP.
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