Chemical characterization of pine, maize and soybean residues and potential for mitigating soil acidity

Orientador: Prof. Dr. Antônio Carlos Vargas Motta

Coorientador: Prof. Dr. Jefferson Dieckow

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa : Curitiba, 04/03/2024

Inclui referências

Resumo: Os benefícios dos resíduos da colheita são conhecidos, porém seu efeito na acidez do solo é pouco discutido. A soja é principal leguminosa cultivada no mundo, sendo o Brasil o maior produtor, o milho é a segunda lavoura mais abundante no país e o gênero pinus é conífera mais plantada em nível nacional e mundial. Tais características colocam o estudo de seus resíduos como fator relevante. Estudou-se a ação de resíduos sobre acidez de solos com poder tampão (Latossolo – baixo e Cambissolo – alto), horizontes (A e B) e acidez inicial (solo não corrigido e corrigido) distintos. Deste modo, foi possível verificar o efeito do tamponamento e da mineralogia, dos níveis preexistentes de matéria orgânica e da acidez inicial sobre as mudanças resultantes dos resíduos. Serapilheira de Pinus taeda, resíduos de milho (Zea mays) e soja (Glycine max) foram utilizadas proporcionando variação na relação C/N e de cátions. As doses 0, 6, 12, 24 e 48 t ha-1 foram aplicadas e avaliados os parâmetros de acidez ativa (pH em CaCl2 0.01 M) e acidez potencial trocável (Al trocável) nos tempos de 18h, 30, 90, 180, 270 e 365 dias devido às prováveis diferenças na taxa de decomposição dos resíduos. Verificou-se que indiferente ao resíduo e solo utilizados ocorreu redução da acidez dos solos, sendo este efeito de até 30 dias e mais intenso para a soja e mais prolongado e menos intenso com milho e pinus. O efeito foi proporcional à dose e à abundância de cátions e inversamente proporcional à C/N. A diminuição da acidez foi maior nos solos não corrigidos, sendo que no horizonte B do Latossolo com a soja ocorreu o maior 'pH (+1.35) e no horizonte B do Cambissolo o maior 'Al (-2.87 cmolc kg-1). Mesmo o resíduo ácido e com baixo teor de cátions (Pinus taeda) diminuiu a acidez, mas o efeito de cada material vegetal depende do poder tampão e do pH inicial do solo e do tempo. Em segundo estudo foram caracterizadas palhadas de soja de duas regiões produtoras do Brasil e avaliou-se seu potencial em amenizar a acidez de um latossolo. Coletou-se amostras de palhada nos estados do Paraná e Rio Grande do Sul (clima subtropical), no sul do Brasil, e no oeste do estado da Bahia (clima tropical), no nordeste do Brasil. Foram quantificados C, N, Ca, Mg, S, P, Cu, Mn, Zn, V, Ni, Ba, K, Na, pH e alcalinidade disponível (OH- ). A soja da região nordeste apresentou maior teor de Mg, K e P enquanto C, N, S, OH- , Cu, Mn, V, Ni e Ba foram maiores no resíduo do sul. Um latossolo foi incubado com as palhadas e analisou-se pH CaCl2 e Al3+ após um mês. O pH aumentou e o Al3+ diminuiu no latossolo após incubação com as palhadas, sem diferença significativa entre as duas regiões. A qualidade química da palhada depende da região, variando principalmente quanto à adubação e calagem, porém adição de material vegetal ao solo, independente da composição, é benéfica pois ameniza a acidez.

Abstract: The benefits of crop residues are well known, but their effect on soil acidity is little discussed. Soybean is the main legume grown in the world, with Brazil being the largest producer, corn is the second most abundant crop in the country and pine is the most widely planted conifer at national and world level. These characteristics make the study of its residues a relevant factor. We studied the effect of residues on the acidity of soils with different buffering capacities (Oxisol - low and Inceptisolhigh), horizons (A and B) and initial acidity (uncorrected and corrected soil). In this way, it was possible to verify the effect of buffering and mineralogy, pre-existing levels of organic matter and initial acidity on the changes resulting from the residues. Pinus taeda litter, maize (Zea mays) and soybean (Glycine max) residues were used, providing variation in the C/N ratio and cations. Doses of 0, 6, 12, 24 and 48 t ha-1 were applied, and the parameters of active acidity (pH in 0.01 M CaCl2) and exchangeable potential acidity (exchangeable Al) were evaluated at times of 18h, 30, 90, 180, 270 and 365 days due to the probable differences in the decomposition rate of the residues. It was found that regardless of the residue and soil used, there was a reduction in soil acidity, with this effect lasting up to 30 days and being more intense for soybeans and more prolonged and less intense with maize and pine. The effect was proportional to the dose and abundance of cations and inversely proportional to C/N. The decrease in acidity was greater in the uncorrected soils, with the greatest 'pH (+1.35) occurring in the B horizon of the Oxisol with soybeans and the greatest 'Al (-2.87 cmolc kg-1) in the B horizon of the Inceptisol. Even the acidic residue with low cation content (Pinus taeda) reduced acidity, but the effect of each plant material depends on the buffering capacity and initial pH of the soil and time. In a second study, soybean straw from two producing regions in Brazil was characterized and its potential to mitigate the acidity of an Oxisol was assessed. Samples of straw were collected in the states of Paraná and Rio Grande do Sul (subtropical climate), in southern Brazil, and in the west of the state of Bahia (tropical climate), in northeastern Brazil. C, N, Ca, Mg, S, P, Cu, Mn, Zn, V, Ni, Ba, K, Na, pH and available alkalinity (OH- ) were quantified. Soybeans from the northeast region had a higher content of Mg, K and P, while C, N, S, OH- , Cu, Mn, V, Ni and Ba were higher in the southern residue. An oxisol was incubated with the straw and pH CaCl2 and Al3+ were analyzed after one month. The pH increased and Al3+ decreased in the oxisol after incubation with the straw, with no significant difference between the two regions. The chemical quality of the straw depends on the region, varying mainly in terms of fertilization and liming, but adding residues to the soil, regardless of its composition, is beneficial as it reduces acidity.