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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/37827
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Title: Uso de plantas condicionadoras com incorporação e sem incorporação no solo : composição química e decomposição dos resíduos vegetais; disponibilidade de fósforo e emissão de gases
Authors: Carvalho, Arminda Moreira de
Orientador(es):: Bustamante, Mercedes Maria da Cunha
Assunto:: Solos - análise
Emissão de gases
Solos - adubos e fertilizantes
Resíduos vegetais
Adubos verdes
Rotação de cultivos agrícolas
Issue Date: 20-May-2020
Citation: CARVALHO, Arminda Moreira de. Uso de plantas condicionadoras com incorporação e sem incorporação no solo: composição química e decomposição dos resíduos vegetais; disponibilidade de fósforo e emissão de gases. 2005. xxxi, 167 f. Tese (Doutorado em Ecologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2005.
Abstract: O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica de decomposição a partir da composição química do material vegetal e os efeitos do uso de espécies condicionadoras de solo em sucessão ao milho sobre a disponibilidade de fósforo e sua distribuição entre frações orgânicas e inorgânicas e sobre as emissões de NO, N2O e CO2, do solo para a atmosfera. O estudo desenvolveu-se na área da Embrapa Cerrados, Planaltina, DF, em sistema de cultivo contínuo (seis anos), em Latossolo Vermelho-Amarelo. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas em três repetições. As espécies vegetais foram semeadas em parcelas (12 x 30 m) no final do período chuvoso, e o milho, no início dessa estação, com incorporação e em plantio direto (subparcelas de 12 x 15 m). Para caracterizar as espécies condicionadoras, estudaram-se a decomposição de seus resíduos e a composição química do material vegetal dessas plantas. Determinou-se a decomposição dos resíduos vegetais de Crotalaria juncea L., Canavalia brasiliensis M. e Benth, Cajanus cajan (L.) Millsp, Mucuna pruriens (L.) DC, Helianthus annuus L., Pennisetum glaucum (L.) R. Brown, Raphanus sativus L. e da vegetação espontânea (testemunha) com uso de sacolas de serapilheira. Amostras de Crotalaria juncea L., Canavalia brasiliensis M. e Benth, Cajanus cajan (L.) Millsp, Mucuna pruriens (L.) DC e Raphanus sativus L. foram selecionadas para análises de RMN de 13C CP/MAS. As taxas de decomposição dos resíduos vegetais de Crotalaria juncea L. e Canavalia brasiliensis destacaram-se dentre as mais elevadas. Mucuna pruriens, Cajanus cajan e Pennisetum glaucum, em plantio direto, apresentaram menores índices de decomposição. A decomposição de Mucuna pruriens foi semelhante à de Cajanus cajan, apesar de as razões C/N serem diferenciadas. Cajanus cajan apresentou menor proporção de polissacarídeos e juntamente com Mucuna pruriens, maior porcentagem de compostos aromáticos, refletindo a decomposição mais lenta do material lignificado dessas leguminosas. xiv Aromaticidade e a hidrofobicidade foram mais elevadas para material de Cajanus cajan e Mucuna pruriens, expressando a estrutura de carbono de decomposição lenta. A análise de extração seqüencial permitiu separar frações orgânicas (Po) e inorgânicas (Pi) de fósforo P do solo em diferentes níveis de biodisponibilidade. As concentrações de Pi-NaHCO3 e de Pi-NaOH foram mais elevadas no solo sob plantio direto, na profundidade de 5 a 10 cm, no período de chuva (55% do fósforo total). A concentração de Po foi mais elevada nas amostras coletadas na seca, exceto, para Po-NaOH. A fração orgânica constituiu a maior parte do P-lábil do solo sob Cajanus cajan (menor decomponibilidade), em plantio direto (5 a 10 cm), na estação seca (70%) e a metade desse compartimento (50%) no solo sob vegetação espontânea, em plantio direto (0 a 5 cm) e sob Canavalia brasiliensis com incorporação (5 a 10 cm), na estação chuvosa. O P-recalcitrante representou 55% do fósforo na época seca. No solo sob Cajanus cajan houve menor concentração de P recalcitrante. As variações sazonais dos fluxos de NO, N2O e CO2 foram avaliadas nas parcelas sob Crotalaria juncea L, Mucuna pruriens (L.) DC e vegetação espontânea, com incorporação e sem incorporação dos resíduos vegetais. As medidas dos fluxos de gases foram efetuadas em câmaras de PVC (20 cm de altura x 24,2 cm de diâmetro). Amostras de solo foram coletadas (0 a 5 cm) em cada anel de PVC para determinar teores de N-NO3 e N-NH4 e a umidade do solo (convertida para EPPA). Eventos de chuva depois do longo período de seca resultaram em pulsos de NO e de CO2. Os fluxos de N2O, medidos no início da estação chuvosa, ficaram abaixo do limite de detecção (0,6 ng N-N2O cm-2 h-1). No solo sob Mucuna pruriens e vegetação espontânea, em plantio direto, observaram-se picos de emissão de N2O. Aplicações de N em cobertura à cultura proporcionaram pulsos de NO e de CO2, quando na presença de precipitação pluviométrica. O solo sob leguminosas em plantio direto apresentou o fluxo anual médio de CO2 mais elevado (22 Mg C-CO2 ha-1 ano-1). O solo sob uso de leguminosas proporcionou fluxo anual médio de gases de nitrogênio mais elevado (0,9 N kg ha-1 ano-1) em relação à vegetação espontânea com incorporação (0,5 N kg ha-1 ano-1). A variável EPPA explicou 38% de variação dos fluxos de NO, no solo sob Crotalaria juncea em plantio direto. A maioria das variações dos fluxos de CO2 foi explicada pela variável EPPA, porém, a concentração de N-NH4 + também explicou essa variação no solo sob Crotalaria juncea e Mucuna pruriens, com incorporação e vegetação espontânea em plantio direto. Para avaliar os xv pulsos de emissões de NO e N2O do solo após a fertilização, medidas foram efetuadas imediatamente e até cinco dias depois da aplicação de uréia em cobertura ao milho em um segundo experimento em Latossolo Vermelho argiloso distrófico de Cerrado sob plantios direto e convencional, em blocos ao acaso, com três repetições. A soja e o milho foram cultivados em rotação e com plantas de cobertura intercaladas (mucuna-preta após soja e milheto após milho), nos períodos chuvoso e seco respectivamente. A primeira adubação de cobertura foi de 60 kg ha-1 N (uréia). Houve um pico de NO (5,4 ng NO-N cm-2 h-1) imediatamente à aplicação do nitrogênio e irrigação e outro no terceiro dia (4,8 ng NO-N cm-2 h-1). Um dia depois do primeiro pico, a emissão de NO reduziu-se significativamente (1,9 ng NO-N cm-2 h-1). Passados cinco dias, as emissões de NO foram semelhantes às relatadas sob Cerrado natural (1,2 ng NO-N cm-2 h-1). A maioria dos fluxos de N2O ficou abaixo do limite de detecção (0,6 ng N2O-N cm-2 h-1). Não houve diferenças significativas entre os plantios direto e convencional quanto às emissões dos óxidos de nitrogênio.
Abstract: The objective of this study was to evaluate the decomposition of residues from chemical composition of plant tissues and the effects of using cover crops, in rotation with corn, on the availability of phosphorus in the soil and its fractioning as organic and inorganic pools, as well as the emissions of CO2, NO e N2O from the soil to the atmosphere. The study was carried out in an area of Embrapa Cerrados (Planaltina, Distrito Federal), with a soil classified as Red-Yellow Latosol, cultivated continuously for six years. The experimental design was set up as randomized blocks with subdivided plots and three replicates. The cover plants were cropped in main plots of 12 x 30 m at the end of each rainy season over the residue of the previous crop, while the corn was always planted at the beginning of the following rainy season, under tillage and no-tillage system, arranged as two xvi subplots of 12x15m from the subdivision of the main plot. In order to characterize the cover plants, there were measured the decomposition rates (litter bags) of the residues and determined its relation to the chemical composition of the carbon compounds. The analyzed vegetal residues came from Crotalaria juncea L., Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan L., Mucuna pruriens L., Helianthus annuus L., Pennisetum glaucum (L.), Raphanus sativus L., and spontaneous vegetation (control). Samples of Crotalaria juncea L., Mucuna pruriens L., Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan and Raphanus sativus L. were selected for analyzing both 13C NMR and Cross Polarization-Magic Angle Spinning CPMAS. The decomposition rates from Crotalaria juncea L. and Canavalia brasiliensis were the highest. Mucuna pruriens L., Pennisetum glaucum (L.), and Cajanus cajan L., under no-tillage system, presented the lowest rates. The decomposition rates of Mucuna pruriens L. were similar to that of Cajanus cajan L, despite the observed differences in the C/N ratio of these legumes. Both Cajanus cajan L. and Mucuna pruriens L. presented lower proportion of polysaccharides and higher proportion of the aromatic-C than the other materials, explaining the lower decomposition rates arisen from the lignin tissues of these leguminous. Aromatic and hydrophobic characteristics were higher for both Cajanus cajan L. and Mucuna pruriens L. tissues, expressing the prevailing carbon structure that confer the slowly decomposition rates present in these leguminous materials. The analysis of sequential extraction (Hedley) allowed separating the inorganic (Pi) and organic (Po) fractions of the soil P, thus, expressing it in different levels of bioavailability. The Pi-NaHCO3 and Pi-NaOH concentrations (55% of total-P) were higher under no-tillage system, in the 5-10 cm depth, during the rainy season The Po concentration was higher in the soil samples collected during the dry season, except for to Po-NaOH. The organic fraction was the major part (70%) of the de Plabile pool under Cajanus cajan with no-tillage cultivation (5 to 10 cm depth), during the dry season, while 50% of this P fraction occurred during the rainy season under both spontaneous vegetation (no-tillage system and 0-5 cm depth) and Canavalia brasiliensis (tillage system and 5-10 cm depth). The recalcitrant pool was 55% of total-P in the dry season. The soil under Cajanus cajan presented the less concentration of recalcitrant P. The seasonal variation of NO, N2O, and CO2 fluxes were evaluated in the plots cultivated with Crotalaria juncea L., Mucuna pruriens (L.) DC, and the spontaneous vegetation under tillage and notillage management systems. The measurements of the emission fluxes of those gases were done from soil samples stored in PVC cylinders of 20 cm height and xvii 24.2 cm in diameter, collected during the 2002/2003 cropping cycle. Beside this, other soil samples were collected from the 5 cm depth to determine the concentrations of N-NO3 and N-NH4 and the actual soil-water content. The first rain events after the dry season resulted in NO and CO2 pulses but most of the N2O fluxes were below the detection limit (0.6 ng N2O-N cm-2 h-1). Along the same lines, plots with Mucuna pruriens and spontaneus vegetation, under no-tillage system, also showed pulses N2O. The addition of nitrogen to the crops gave rise to pulses of NO and CO2, under rainfall. Plots with legumes under no-tillage system showed higher annual emissions of CO2 from soil to atmosphere (22 Mg C-CO2 ha-1 year-1). Plots with legumes showed higher annual emissions (0.9 N kg ha-1 ano-1) of nitrogen gases (NO sum N2O) than the spontaneous vegetation under no-tillage system (0.5 N kg ha-1 ano-1). The variable EPPA explained 38% of the fluxes variation of NO, in the plots cultivated under no-tillage with Crotalaria juncea. The majority of the emissions of CO2 was explained by the variable EPPA, however, the concentration of N-NH4 + also explain this emission variation in the soil cultivated under tillage system with Crotalaria juncea and mucuna pruriens, and the spontaneous vegetation under no-tillage. To better evaluate the pulses of NO and N2O emissions after fertilization, measurements were taken immediately and up to five days after urea application in another corn field, under no-tillage and tillage systems. In this case, the experiment was yet conducted at EMBRAPACerrados (Planaltina-DF), now in a Red-Latosol, cultivated with soybean and corn, in rotation, in the rainy season, using an statistical experimental design based on a random blocks with three replications. The cover crops were planted in the dry season, with Mucuna aterrima being cultivated after soybean and millet after corn. After the first fertilization of 60 kg ha-1 N (urea) for corn, pulses of NO and N2O (5.4 ng NO-N cm-2 h-1) were detected immediately, and another one was detected in the third day (4.8 ng NO-N cm-2 h-1) after and irrigation. One day after the first pulse, NO emission decrease significantly (1.9 ng NO-N cm-2 h-1). After five days, the fluxes of NO were reduced to the background levels (1.2 ng NO-N cm-2 h-1). Most of the N2O fluxes values were below the detection limit (0.6 ng N2O-N cm-2 h-1). No significant differences in the fluxes were found between the plots under conventional and no-tillage systems.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2005.
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