20 ISSN 1679-0456 ISSN 1517-1981 Outubro, Outubro 2004 2000

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

República Federativa do Brasil Luiz Inácio Lula da Silva Presidente Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento Roberto Rodrigues Ministro Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Conselho de Administração Luis Carlos Guedes Pinto Presidente Clayton Campanhola Vice-Presidente Alexandre Kalil Pires Ernesto Paterniani Hélio Tollini Marcelo Barbosa Saintive Membros Diretoria-Executiva Clayton Campanhola Diretor-Presidente Gustavo Kauark Chianca Herbert Cavalcante de Lima Mariza Marilena T. Luz Barbosa Diretores-Executivos Embrapa Agropecuária Oeste Mário Artemio Urchei Chefe-Geral Renato Roscoe Chefe-Adjunto de Pesquisa e Desenvolvimento Auro Akio Otsubo Chefe-Adjunto de Administração

ISSN 1679-0456 Outubro, 2004 Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Centro de Pesquisa Agropecuária do Oeste Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

20

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária Fábio Martins Mercante Amoacy Carvalho Fabricio Luís Armando Zago Machado William Marra Silva

Dourados, MS 2004

Exemplares desta publicação podem ser adquiridos na: Embrapa Agropecuária Oeste BR 163, km 253,6 - Trecho Dourados-Caarapó Caixa Postal 661 79804-970 Dourados, MS Fone: (67) 425-5122 Fax: (67) 425-0811 www.cpao.embrapa.br E-mail: [email protected]

Comitê de Publicações da Unidade Presidente: Renato Roscoe Secretário-Executivo: Rômulo Penna Scorza Júnior Membros: Amoacy Carvalho Fabricio, Clarice Zanoni Fontes, Eli de Lourdes Vasconcelos, Fernando Mendes Lamas e Gessi Ceccon Editoração eletrônica, Revisão de texto e Supervisão editorial: Eliete do Nascimento Ferreira Normalização bibliográfica: Eli de Lourdes Vasconcelos Fotos da capa: Fábio Martins Mercante, Luís Armando Zago Machado e Silvio Ferreira 1ª edição 1ª impressão (2004): online

Todos os direitos reservados. A reprodução não-autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação dos direitos autorais (Lei Nº 9.610). CIP-Catalogação-na-Publicação. Embrapa Agropecuária Oeste.

Parâmetros microbiológicos como indicadores da qualidade do solo sob sistemas integrados de produção agropecuária / Fábio Martins Mercante ... [et al.]. ¾ Dourados: Embrapa Agropecuária Oeste, 2004. 27 p. ; 21 cm. ¾ (Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento / Embrapa Agropecuária Oeste, ISSN 1679-0456 ; 20). 1. Sistema de produção – Manejo do solo – Microorganismo – Qualidade do solo. 2. Manejo do solo – Microorganismo – Qualidade do solo. 3. Microbiologia do solo – Sistema de produção. I. Mercante, Fábio Martins. II. Embrapa Agropecuária Oeste. III. Título. IV. Série. © Embrapa 2004

Sumário

Resumo

5

Abstract

7

Introdução

9

Material e Métodos

10

Resultados

13

Conclusões

23

Agradecimentos

24

Referências Bibliográficas

25

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária Fábio Martins Mercante1 Amoacy Carvalho Fabricio2 Luís Armando Zago Machado3 William Marra Silva4

Resumo Os efeitos das práticas de manejo nos teores de matéria orgânica do solo são amplamente mediados pela comunidade microbiana, que atua como agente de transformação da matéria orgânica, na ciclagem de nutrientes e no fluxo de energia. No presente estudo, foram avaliadas as alterações nos teores de carbono da biomassa microbiana (C microbiano) e índices derivados, num Latossolo Vermelho Distroférrico típico, em Dourados, MS. As avaliações foram realizadas no estádio inicial de maturação das culturas nas safras de verão 2000/2001, inverno de 2001, verão 2001/2002, inverno de 2002, verão 2002/2003 e inverno 2003, em sistemas intensivos de produção, contemplando a agricultura, a pecuária e a agropecuária integrada. De modo geral, verificaram-se decréscimos significativos nos teores de C microbiano nos sistemas

1

2 3 4

Eng. Agrôn., Dr., Embrapa Agropecuária Oeste, Caixa Postal 661, 79804-970 Dourados, MS. E-mail: [email protected] Eng. Agrôn., Dr., Embrapa Agropecuária Oeste. E-mail: [email protected] Eng. Agrôn., M.Sc., Embrapa Agropecuária Oeste. E-mail: [email protected] Eng. Químico, M.Sc., Embrapa Agropecuária Oeste. E-mail: [email protected]

6

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

com interferência antrópica, quando comparados com o sistema natural (mata nativa). Considerando-se os valores médios das seis safras distintas entre os sistemas cultivados, observaram-se os teores mais elevados de C microbiano no sistema integrado lavourapastagem, seguido pelos sistemas sob pastagem contínua, sistema plantio direto e sistema convencional, respectivamente. Entre os sistemas mais contrastantes, verificou-se uma superioridade de cerca de 21 % nos teores de C microbiano do sistema integrado lavoura-pastagem, em relação ao sistema convencional de cultivo, envolvendo arações e gradagens. Do mesmo modo, a atividade microbiana (C-CO2) apresentou-se menos expressivas no sistema convencional de cultivo em relação aos demais sistemas cultivados. Por outro lado, o sistema integrado lavoura-pastagem propiciou os valores mais elevados, seguido pelo sistema plantio direto e pastagem, respectivamente. Quanto ao quociente microbiano, expresso pela relação entre o C microbiano e C orgânico total do solo, os valores mais elevados foram verificados nos sistemas plantio direto e integrado lavoura-pastagem, indicando uma maior dinâmica da matéria orgânica do solo em comparação aos demais sistemas cultivados. As correlações positivas entre matéria orgânica do solo e carbono da biomassa microbiana e respiração basal demonstram a importância do uso de sistemas de manejo mais conservacionistas para o estabelecimento e manutenção de uma biomassa microbiana mais abundante e ativa. Além disso, os maiores níveis de similaridade verificados entre os sistemas integrado lavoura-pastagem, pastagem contínua e plantio direto em relação à mata nativa indicam a importância destas práticas de manejo no equilíbrio da comunidade microbiana do solo e na melhoria da qualidade do solo. Termos para indexação: biomassa microbiana, microbiana, plantio direto, plantio convencional.

atividade

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

Microbiological Parameters as Indicators of Soil Quality Under Integrated Systems of Production

Abstract The effects of management systems on soil organic matter are widely mediated by the microbial community, that acts as agent of transformation of the organic matter, in the nutrient cycling and in the flow of energy. In the present study, changes in the amount of microbial biomass carbon (microbial C) and derived indexes were evaluated, in a Typic Hapludox, in Dourados, Mato Grosso do Sul State, Brazil. Sampling was carried out during the grain filling inititiation period, in the 2000/2001 summer, 2001 winter, 2001/2002 summer, 2002 winter, 2002/2003 summer and 2003 winter cropping seasons. The following systems were used: agriculture, livestock and the integrated livestock production. In general, significant decreases were verified in the amount of microbial C in systems with anthropic interference when compared to natural system (native vegetation). Considering the average values of the six sampling dates among the cultivated systems, the highest amount of microbial C in the integrated system had been observed in a cropping/livestock integration system under no-till, followed by the systems under continuous pasture, no-tillage system and conventional tillage, respectively. The amount of

7

8

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

microbial C in integrated system was 21% higher than in the conventional tillage system with disk plowing. The microbial activity (C-CO2) was lower in the conventional tillage system when compared to the other crop systems. On the other hand, the integrated livestock production system showed the highest values of C-CO2 followed by the no-till system and pasture, respectively. With relation to microbial quotient, expressed by the relationship between microbial C and total organic C, the highest values were observed in the no-till and cropping/livestock integration systems. It sugests a larger dynamics of the soil organic matter in comparison to the other crop systems. The positive correlations between soil organic matter and microbial C and basal respiration demonstrate the importance of using a more conservationist management systems for the establishment and maintenance of a more abundant and active microbial biomass. Besides, the largest similarity levels verified among the cropping/livestock integration, continuous pasture and no-till systems in relation to the native vegetation indicate the importance of these soil management practices in the soil microbial community balance and in the improvement of soil quality. Index terms: microbial biomass, microbial activity, no-tillage, conventional tillage.

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

Introdução A manutenção da qualidade do solo representa o fator primordial de uma agricultura sustentável. Entre os principais parâmetros para avaliar a qualidade do solo destacam-se os atributos relacionados com a dinâmica da matéria orgânica e a diversidade dos organismos do solo. Tem sido observado que os teores de carbono orgânico no solo, que encontram-se estáveis sob vegetação natural, apresentam uma redução acentuada com o preparo do solo, sendo afetados especialmente pela intensidade de revolvimento e pela cobertura do solo (Moore et al., 2000). A utilização de métodos convencionais de preparo do solo tendem a provocar uma redução nos teores de carbono orgânico do solo, resultante do aumento da taxa de decomposição anual ou redução da taxa de adição de material orgânico (Dalal & Mayer, 1986a, b). Por outro lado, o sistema plantio direto pode promover aumentos consideráveis nos teores de carbono orgânico e de nutrientes, principalmente, nas camadas mais superficiais do solo (Alvarez et al., 1995). Neste contexto, diversos estudos têm mostrado que a biomassa microbiana do solo representa o parâmetro mais sensível de detecção das mudanças iniciais no conteúdo de matéria orgânica do solo (Carter, 1986; Powlson et al., 1987), correspondendo a 1 3% do carbono orgânico total no solo, e representa a fração lábil da matéria orgânica (Jenkinson & Ladd, 1981). A atividade dos microrganismos resultam na decomposição da matéria orgânica do solo, participando diretamente do ciclo biogeoquímico dos nutrientes e, conseqüentemente, mediando a sua disponibilidade no solo. Assim, a biomassa microbiana do solo atua como importante reservatório de nutrientes disponíveis às plantas (Wardle, 1992). A quantidade e qualidade dos resíduos vegetais nos sistemas produtivos provocam alterações na composição da comunidade

9

10

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

microbiana, influenciando a sua taxa de decomposição. Neste sentido, os sistemas de manejo do solo atuam diretamente na persistência dos resíduos no solo, no tamanho da biomassa microbiana e, conseqüentemente, na sustentabilidade dos agroecossistemas. O presente estudo teve como objetivo avaliar a influência de diferentes sistemas de manejo do solo sobre a biomassa microbiana do solo e índices derivados.

Material e Métodos Caracterização da área experimental e sistemas de manejo Os sítios de amostragem de solo estão localizados na Estação Experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, Dourados (MS), num Latossolo Vermelho distroférrico típico, de textura muito argilosa. As avaliações foram realizadas nas safras de verão (período chuvoso) e outono/inverno (período seco), em sistemas intensivos de produção, contemplando a agricultura, a pecuária e a agropecuária integrada, implantados desde 1995. As glebas encontravam-se dispostas num modelo experimental físico em faixas, sob os seguintes sistemas: 1. agricultura em plantio direto, com rotação de culturas, tendo como fator determinante as culturas de verão, definindo-se como rotação básica: soja/soja/milho. Para as safras de outono/inverno foram semeadas espécies para produção de grãos (trigo, aveia) ou para produção de palha (nabo forrageiro). A área ocupada por esse sistema é de 6,0 ha, divididos em três talhões de 2,0 ha cada;

Parâmetros Microbiológicos como Indicadores da Qualidade do Solo sob Sistemas Integrados de Produção Agropecuária

2. sistema rotacionado de agricultura com pecuária, a cada dois anos, sendo conduzido em plantio direto, utilizando-se Brachiaria decumbens na pastagem e sucessão soja/aveia na área com agricultura. O sistema ocupa uma área de 8,0 ha e é subdividido em duas faixas de 4,0 ha; 3. pecuária de corte em pastagem permanente (Brachiaria decumbens), conduzido em sistema rotacionado de pastejo, em área correspondente a 4,0 ha; 4. sistema sob a forma usual de agricultura na região (Convencional), ocupando uma gleba de 2,0 ha. Conduzido com preparo do solo utilizando-se grades, sem o uso de rotação de culturas, cultivando soja no verão e aveia no inverno; 5. ecossistema regional (mata nativa), com ambiente não perturbado, numa área adjacente aos sistemas produtivos. Em todos os sistemas, as amostragens foram realizadas em cinco pontos distintos, ao longo de um transecto, na camada de 0-10 cm de profundidade.

Estimativa da biomassa microbiana do solo Os teores de carbono da biomassa microbiana foram determinados pelo método da fumigação-extração, proposto por Vance et al. (1987) e Tate et al. (1988). Inicialmente, as amostras de solo foram peneiradas (