Contribuição de resíduos de milho e de soja para o carbono e suas frações em amostras de solos submetidas a cultivos sucessivos e à aplicação de fósforo | Contribution of corn and soybean residues to carbon and its fractions in soil under successive crops and phosphorus application

A substituição da vegetação natural para implantação de cultivos pode contribuir para a redução dos teores de matéria orgânica do solo (MOS) e da qualidade de suas propriedades químicas, físicas e biológicas. Assim, tem se buscado entender os fatores que podem contribuir para a manutenção e, ou, para os aumentos dos teores de MOS de modo que sua sustentabilidade, ao longo dos ciclos de cultivo, seja mantida. Portanto, para o presente trabalho, foram conduzidos dois experimentos que tiveram como objetivos: avaliar alterações em propriedades químicas de solos, como consequência da entrada de C de resíduos oriundos de cultivos sucessivos de milho ou de soja, em amostras de um solo anteriormente sob mata nativa e, o efeito da aplicação de resíduos de raiz e parte aérea de plantas de milho e de soja em amostras de um solo previamente incubadas com uma fonte solúvel de P sobre a estabilização do C adicionado. Para o experimento 1, foram coletadas amostras das camadas de 0-20 e 40-60 cm de um Latossolo Vermelho argiloso sob mata nativa. Subamostras de 3 dm³ foram acondicionadas em vasos e cultivadas com milho ou soja, além de uma testemunha (sem planta), durante oito cultivos sucessivos em casa de vegetação. Antes de qualquer cultivo (cultivo 0) e ao final dos cultivos 2, 4, 6 e 8 foram coletadas amostras de material vegetal e de solo para análises. Nas amostras de material vegetal foram determinados os teores de P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn e Cu. Nas amostras de solo foram determinados os teores de P pelos extratores Mehlich-1, Bray-1 e Resina, P remanescente, K disponível, Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, C e N total e C e N lábil. O esquema experimental adotado foi um fatorial 2x3, correspondendo às duas camadas de solo utilizadas e às espécies (milho e soja) e à testemunha (sem planta), disposto em blocos casualizados com seis repetições num esquema de parcela subdividida do tipo plantas perenes . Após a análise de variância foram testados contrastes ortogonais para cada variável em estudo. A produção de matéria seca e os teores de nutrientes na parte aérea e raízes das plantas de milho e soja foram alterados pela imobilização temporária dos nutrientes nos resíduos dessas culturas. A adição de resíduos de plantas de milho ou soja durante os cultivos sucessivos contribuíram para o aumento dos teores de C total (CT) do solo em relação à testemunha (sem planta). Os maiores teores de P disponível pelos extratores Mehlich-1 e Bray-1 nos solos cultivados na profundidade de 40-60 cm evidenciam a utilização de mecanismos pelas plantas que proporcionam maiores teores de P disponível no solo. Os maiores teores de C lábil (CL) nos solos cultivados parece ter contribuído para o bloqueio dos sítios de adsorção dos oxiidróxidos de Fe e Al pelo P adicionado e, apesar da incorporação dos resíduos aos solos, ao final de cada cultivo, os teores de K foram drasticamente reduzidos, principalmente para os solos cultivados com milho, enquanto os teores de Ca2+ e de Mg2+ não sofreram essas reduções. Para o experimento 2, foi utilizada a mesma amostra da camada de 40-60 cm utilizada no experimento 1. Essa amostra foi dividida em subamostras que foram incubadas com doses crescentes de P, de acordo com sua capacidade máxima de adsorção de P (CMAP). Decorridos 120 dias, essas subamostras receberam doses crescentes de C na forma de resíduo de raiz ou parte aérea de milho ou de soja. Os tratamentos constituíram o fatorial 4x[(2x2x3)+1] correspondentes às quatro doses de P aplicadas (0; 0,25; 0,5 e 1,0 vez o valor da CMAP), às duas espécies utilizadas (milho e soja), e aos seus compartimentos (raiz e parte aérea), às três doses de resíduos aplicadas (5, 10 e 25 g kg-1 de C) mais a testemunha (0 g kg-1 de C), dispostos em blocos casualizados com três repetições. Durante o período de incubação foi medido o efluxo de CO2 das subamostras. Decorrido o período da incubação, essas subamostras tiveram o CL determinado e também foram submetidas a um fracionamento físico para obtenção das frações matéria orgânica particulada (MOP) e matéria orgânica associada aos minerais (MAM). Essas frações tiveram seus teores de C e N totais determinados. A incorporação de resíduos de raízes promoveu o maior acúmulo do C do solo comparativamente à adição de resíduos de parte aérea. A aplicação das doses crescentes de P associadas à incorporação de doses crescentes de resíduos favoreceu o aumento dos teores de CT do solo e de suas frações MOP e MAM. Mesmo com a adição das doses mais elevadas de C, as amostras de solo não foram saturadas por C orgânico, tomando como referência o teor de C na camada superficial sob mata nativa (0-20 cm) como referência de saturação.

The substitution of natural vegetation by crops can induce a reduction in the levels of soil organic matter (SOM) and its chemical, physical and biological quality properties. This study analyzed the factors involved in the maintenance and/or increases in SOM levels to ensure sustaintability over successive crop cycles. For this purpose, two experiments were conducted to: evaluate changes in soil chemical properties as a result of the entry of C from residues of successive corn or soybean crops in samples of soil previously under native forest and evaluate the effect of corn and soybean root and shoot residues in soil samples preincubated with a soluble P source on the stabilization of applied C. For experiment 1, samples were collected from the 0-20 and 40-60 cm layers of an Oxisol under native forest. Pots were filled with 3 dm³ subsamples to plant corn or soybean and as control (without plant); the pots were maintained for eight successive crop cycles in a greenhouse. Prior to cultivation (cultivation 0) and after the 2nd, 4th, 6th, and 8th crop, plants and soil were sampled for analysis. In the plant material, the levels of P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn, and Cu were determined. In the soil samples, the levels of P were determined by Mehlich-1, Bray-1 and resin, remaining P, available K, Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, total C and N and labile C and N. The experiment was arranged in a 2x3 factorial design, corresponding to the two soil layers and the species (corn and soybean) and control (without plant) arranged in randomized blocks with six replications in a split-plot design. After analysis of variance, orthogonal contrasts were tested for each study variable. The dry matter production and nutrient levels in corn and soybean shoots and roots were affected by temporary nutrient immobilization in the residues of these crops. The addition of corn or soybean residues during the crop sequence raised the levels of total C (CT) in the soil compared to the control (without plant). The highest levels of available P by Mehlich-1 and Bray-1 in the 40-60 cm layer of cultivated soils demonstrated the existence of plant mechanisms that increase available P levels in the soil. The higher levels of labile C (CL) in cultivated soils seemed to contribute to the blocking of adsorption sites of Fe and Al oxyhydroxides by the applied P. Moreover, despite the inclusion of residues in the soils at each harvest, the K levels dropped drastically, especially in soils under maize, while the levels of Ca2+ and Mg2+ were not affected. For experiment 2, the same sample was used as in experiment 1 (40-60 cm layer). This sample was divided into sub-samples and incubated at increasing graded P rates, up to the maximum P adsorption capacity (MPAC). After 120 days, these subsamples were treated with increasing doses of C residue in the form of corn or soybean roots or shoots. The treatments consisted of the factorial 4x[(2x2x3)+1], corresponding to four P levels (0, 0.25, 0.5 and 1.0 times MPAC), the two tested species (corn and soybean), and their compartments (roots and shoots), the three residue doses (5, 10 and 25 g kg-1 C) plus the control (0 g kg-1 C), arranged in a randomized block design with three replications. During the incubation period, the CO2 efflux from the subsamples was measured. After incubation, the CL of these subsamples was determined and they were physically fractionated in particulate organic matter (MOP) and mineral-associated organic matter (MAM). The total C and N levels of these fractions were determined. The incorporation of root residues promoted a greater accumulation of soil C than the addition of shoot residues. The application of increasing P associated with increasing residue doses favor increased levels of soil CT and of the MOP and MAM fractions. Even after the application of the highest C doses, the soil samples were not saturated by organic carbon, with reference to the C content in the surface layer under native forest (0-20 cm) as a reference of saturation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior