Distribuição de agregados, estabilidade e liberação de argila dispersível em água para dois Oxisols subtropicais

Solo e NUTRIÇÃO DE PLANTAS

Distribuição de agregados, estabilidade e liberação de argila dispersa em água para dois Latossolos subtropicais

Distribuição de agregados, estabilidade e liberação de argila dispersa em água para dois Latossolos subtropicais

Antonio Carlos de AzevedoI, *; Darrel Gene SchulzeII

I UFSM – Depto. de Solos, Prédio 42 – 97105-900 – Santa Maria, RS – Brasil
IIPURDUE UNIVERSITY- Departamento de Agronomia, Lilly Hall of Life Sciences, 915 W. State Street, West Lafayette, IN 47907-2054, EUA.

ABSTRACT

O comportamento de um solo em relação à dispersão e agregação de suas partículas é muito importante para o desenvolvimento das funções ambientais e agrícolas do solo. Este estudo foi realizado para determinar como a distribuição e estabilidade de agregados são impactadas pelo uso do solo e como a liberação de argila dispersível em água (WDC) se relaciona com a desagregação em Oxisols do Brasil subtropical. Amostras de dois Oxisols, coletadas em três profundidades de locais sob plantio direto (NT), lavoura convencional (CT) e vegetação nativa (NV) foram sacudidas em garrafas plásticas de 250 mL por intervalos de até 27 horas. A massa de agregados foi medida em cinco classes de tamanho variando de 53 a 2000 µm. A maioria dos agregados maiores que 500 mm desapareceu durante as primeiras 7,5 horas de sacudida, em paralelo com um aumento na liberação de WDC e sem alteração no pH da suspensão do solo e na condutividade elétrica, sem aumento nos agregados menores. Portanto, não há hierarquia de agregados nestes solos e a liberação de WDC foi causada pela quebra de agregados dentro da faixa de 500 a 2000 mm. Os usos do solo afetam a massa de agregados em cada classe de tamanho, mas a estabilidade do agregado depende do seu tamanho, e não do uso do solo.

Key words: land use, disaggregation, soil tillage, soil management

RESUMO

O comportamento do solo em relação ao seu estado de agregação e dispersão é de alta relevância agrícola e ambiental. Este estudo foi conduzido para determinar como a distribuição e estabilidade de agregados são afetados por diferentes usos e como a liberação de argila dispersa em água (WDC) se comporta em relação à desagregação em Latossolos subtropicais brasileiros. Amostras de dois Latossolos coletadas em três profundidades em locais sob plantio direto (NT), plantio convencional (CT) e vegetação nativa (NV) foram agitados em garrafas plásticas de 250 mL por até 27 horas. A massa de agregados foi medida em cinco classes de tamanho desde 53 até 2000 µm. A maioria dos agregados maiores que 500 mm desapareceu durante as primeiras 7,5 horas de agitação, paralelamente à um aumento na liberação de WDC sem variação nos valores de pH e condutividade elétrica da suspensão, e sem aumento na massa de agregados menores. Portanto, não há hierarquia de agregados nestes solos e a liberação de WDC foi causada pela quebra de agregados com tamanho no intervalo entre 500 e 2000 mm. O tipo de uso afetou a massa de agregados em cada classe de tamanho mas a estabilidade de agregados é dependente do seu tamanho, não do tipo de uso.

Palavras-chave: uso da terra, desagregação, preparo do solo, manejo do solo

INTRODUCTION

Because soil aggregates are dynamic and respond rapidly to environmental changes, interest on them as soil quality indicators is growing (Caravaca et al., 2004; Boix-Fayos et al., 2001). Além disso, a capacidade das partículas do solo de proteger a matéria orgânica da oxidação permite abordar os solos como um sumidouro de carbono para a atmosfera (Torn et al., 1997). A mudança no uso do solo causada pela colheita de árvores (Yanai et al., 2003) e/ou mudança de floresta para agricultura tem um impacto extensivo na agregação (Carpenedo & Mielniczuk, 1990; Perin et al., 2003) e na dinâmica do carbono em solos tropicais ácidos (Leite et al., 2004; Zinn et al., 2005). A falta de hierarquia de agregados (Oades & Waters, 1991) e a grande quantidade de óxidos de ferro e alumínio fazem com que a estabilidade e o tamanho dos agregados de Oxisols envelhecidos exijam estudos específicos. No Brasil, tais solos tendem a ter agregados muito estáveis com menos de 2 mm de diâmetro. Como resultado, os Oxisóis argilosos comportam-se como solos de textura média, permitindo que atividades agrícolas como a lavoura ou colheita ocorram logo após a chuva (Buol & Eswaran, 2000). O potencial de liberação de argila dispersível em água (WDC) devido à desagregação não é bem conhecido para estes solos (Azevedo & Bonumá, 2004) e tal conhecimento pode ajudar a gerenciar melhor estes solos durante mudanças no uso da terra, e é importante para avaliar a mobilidade ambiental de herbicidas, pesticidas e outros compostos xenobióticos usados na agricultura (Seta & Karathanasis, 1996; Bertsch & Seaman, 1999).

O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto a longo prazo das práticas de manejo na distribuição e estabilidade de agregados de diâmetro inferior a 2 mm e a liberação de WDC durante a desagregação de dois Oxisols do Sul do Brasil.

MATERIAL E MÉTODOS

Os dois locais escolhidos foram localizados no Planalto Sul Riograndense, uma região geomórfica desenvolvida nos fluxos de lava da formação Serra Geral (Figura 1). O solo do sítio Santo Ângelo foi um Haplorthox típico desenvolvido a partir de rochas basálticas, ocupa 7,26% do Estado do Rio Grande do Sul e ocorre em elevações entre 200 e 400 m acima do nível do mar (a.s.l.). O clima é Cfa no sistema de Köppen, com temperatura média anual de 19,5ºC e precipitação média de 1.850 mm yr-1 (BRASIL, 1973). Foram coletadas amostras de tratamentos convencionais (CT) e sem destilação (NT) em Santo Ângelo, Rio Grande do Sul (28º16′ S, 54º13′ W, aproximadamente 280 m a.s.l.). O experimento de lavoura foi estabelecido em 1979 em um campo que estava sob rotação trigo-soja desde 1964 (Dalla Rosa, 1981). Foram coletadas amostras de um solo florestal não perturbado da área protegida mais próxima de vegetação original (28º12′ S, 54º13′ W) a cerca de 15 quilômetros do local do experimento. O solo do sítio de Passo Fundo era um Haplohumox típico desenvolvido a partir de uma mistura de basalto e arenito e ocorre em altitudes entre 460 e 700 m a.s.l.. O clima é Cfa1, com temperatura média anual de 18ºC e precipitação média anual de 1.750 mm yr-1. Amostras sob sistemas convencionais e de plantio direto foram coletadas em Passo Fundo, Rio Grande do Sul (28º14′ S e 52º24′ W) em um experimento estabelecido em 1983 (Kochham & Denardim, 1997). Os solos sob vegetação nativa foram amostrados em uma reserva florestal na estação experimental a 0,5 km do local do experimento.

Em cada um dos dois locais, três amostras de NT e CT de tratamento foram coletadas aleatoriamente no campo experimental, e as três amostras de vegetação nativa (NV) também foram coletadas aleatoriamente nas florestas. Cuidou-se para manter distâncias semelhantes entre os pontos de coleta no campo experimental e nas florestas (5 a 10 m). Neste estudo, NT, CT e NV foram referidas como “usos do solo”. As amostras de 0 a 5 e de 10 a 15 cm de profundidade foram coletadas em pequenos poços com cerca de 0,3 × 0,3 × 0,20 m de profundidade e as amostras de 40-60 cm de profundidade foram coletadas usando uma broca de balde. As amostras secas ao ar foram suavemente trituradas e passaram através de uma peneira de 2 mm (fração fina de terra). As três réplicas de campo de cada uso de terra de cada local foram combinadas, cuidadosamente misturadas, e depois armazenadas em sacos plásticos selados. Portanto, análises laboratoriais foram realizadas em uma amostra composta de cada uma das três profundidades, três usos do solo e dois solos, somando dezoito amostras.

O carbono orgânico foi determinado por digestão em K2Cr2O7 e titulação com Fe(NH4)2(SO4) 2,6H2O e a distribuição granulométrica foi determinada pelo método de pipeta após dispersão com NaOH 6% (EMBRAPA, 1997). Ambas as análises foram realizadas duas vezes para cada amostra composta.

Both WDC e estabilidade agregada das amostras compostas foram feitas três vezes (três execuções) pelo método padrão para determinação WDC (USDA, 1996). Em pouco tempo, cinco alíquotas de 10 g de terra fina foram pesadas e colocadas em garrafas plásticas de 250 mL. As garrafas foram enchidas com 175 mL de água desionizada (DI) e agitadas (120 excursões por minuto, 4 cm de deslocamento horizontal) por 0, 3,75, 7,5, 15 e 27 horas (uma alíquota para cada período de tempo). As suspensões foram então vertidas através de um ninho de cinco peneiras de 1000 µm, 500 µm, 250 µm, 106 µm e 53 µm. Argila desagregada e lodo foram suavemente lavados do solo nas peneiras com água DI e coletados em cilindros de 1 L para determinação WDC. O material do solo retido nas peneiras foi seco a 110º durante 24 horas e pesado. O material do solo que passou pelo ninho de peneiras foi coletado em cilindros de um litro e re-suspenso para a determinação da WDC pelo método de pipet (USDA, 1996). Assumiu-se que a folga foi insignificante, uma vez que as amostras submetidas apenas a um molhamento rápido foram quase totalmente agregadas (0 h de tempo de agitação nas Figuras 2 e 3, soma dos agregados).

A massa de agregados em cada classe de tamanho, Ai, foi calculada por:

Onde Bi é a massa seca do material do solo na classe de tamanho i, Ci é a massa seca de areia na classe de tamanho i e D é a massa inicial do solo seco ao forno. Ci foi a média de três determinações anteriores do teor de areia em cada amostra composta. A areia foi subtraída do numerador da equação para evitar a contagem de grãos de areia individuais como agregados. Para brevidade, usamos o termo “agregados” para nos referirmos à Ai, e “amostra” para a amostra composta, na discussão que se segue.

A distribuição de agregados foi analisada como um desenho de gráfico dividido com três tratamentos (NT, CT, NV) com três blocos (cada um dos três corridas) replicados ao longo do tempo. Os dados para cada tipo de solo, profundidade e classe de tamanho foram analisados separadamente. O tempo de agitação foi considerado a unidade inteira e o terreno utiliza a subunidade do experimento de parcelamento dividido. Para os dados da porcentagem de massa do solo, uma transformação da raiz quadrada foi realizada antes da análise de variância, a fim de obter homogeneidade da variância do erro. O erro (a) foi agrupado com erro (b) porque não foi significativo (P = 0,25) na maioria dos casos. O tempo e o uso do solo versus efeitos do tempo foram divididos em contrastes ortogonais polinomiais. As regressões sobre as médias das variáveis dependentes em função do uso do solo e do tempo foram seguidas pela análise de variância (ANOVA) com o modelo de regressão determinado pelos efeitos e contrastes significativos do tratamento. A comparação entre os modelos de regressão da desagregação de cada uso do solo (ao longo do tempo de agitação) através da ANOVA é mostrada na Tabela 2.

RESULTA E DISCUSSÃO

Porque o conteúdo de areia foi subtraído da massa de material do solo retida em cada classe de tamanho (equação), o Sândalo Típico Haplohumox (Tabela 1) tinha menos agregados de solo em cada classe de tamanho do que o Sândalo Típico Haplorthox.

Prior a agitação (0 h de tempo de agitação; Figuras 2 e 3), de 73 a 91% do Haplorthox Típico e de 54 a 69% do Haplohumox Típico ocorreram em agregados. Com apenas duas exceções, os modelos de desagregação regressiva foram diferentes (P = 0,01) entre os três usos do solo para as profundidades de amostragem de 0-5 e 5-10 cm, mas o uso do solo teve menos efeito nos modelos de desagregação para a profundidade de 40-60 cm (Tabela 2).

Algum comportamento comum pôde ser observado em ambos os solos (Figuras 2 e 3): havia muito poucos agregados de 106-53 µm e 250-105 µm no solo sob vegetação nativa a 0-5 cm e 10-15 cm de profundidade; agregados maiores que 500 mm de diâmetro dominavam tanto a 0-5 cm como a 10-15 cm de profundidade, mas a 40-60 cm de profundidade, os agregados de 2.000 – 1.000 µm de diâmetro eram os menos abundantes; e embora a ordem de empilhamento das curvas em um único gráfico tenha mudado dependendo da classe de tamanho e profundidade, notou-se que as formas das curvas eram, em geral, semelhantes para cada classe de tamanho.

Existiu uma pequena liberação de WDC no molhamento inicial (0h de agitação) em todas as amostras, suportando a suposição de que a folga não era um processo de desagregação significativo sob as condições experimentais.

Os maiores agregados (2000-1000 µm e 1000-500 µm) quebraram-se rapidamente nas primeiras 7,5 horas de agitação, mas a massa de agregados menores não aumentou concomitantemente, o que mostrou que tais agregados foram principalmente quebrados em partículas primárias do solo e não em agregados pequenos (Figuras 2 e 3). Portanto, estes solos não tinham hierarquia de agregados (Oades & Waters, 1991). Como a WDC aumentou como agregados maiores que 500 µm desagregados, sem alteração nas suspensões de pH, a desagregação parece ser o principal mecanismo de produção da WDC.

A falta de hierarquia de agregados permite a descrição da desagregação por um modelo de processo de primeira ordem (Beare & Bruce, 1993; Parkin & Robinson, 1992; Olson, 1963):

Onde Ai,t é a massa de agregados na classe de tamanho i no tempo t, Ai,0 é a massa de agregados no tempo 0, e k é um parâmetro de curvatura. Este modelo não considera a adição de agregados à peneira i, produzida pela desagregação de agregados na peneira i+1 acima dela, e portanto só pode ser usada em solos sem hierarquia de agregados. O parâmetro de curvatura (k) foi assumido como índice de taxa de desagregação, e quanto maior o seu valor absoluto, menor a estabilidade do agregado. Nenhum padrão reconhecível foi encontrado ao organizar os valores k de acordo com o uso do solo. Entretanto, quando a variância de k foi plotada de acordo com a classe de tamanho agregado, uma tendência razoavelmente clara apareceu (Figuras 4 e 5), indicando que os valores de k foram agrupados em torno de valores sucessivamente maiores à medida que a classe de tamanho aumenta. Isto sugere que o uso do solo teve mais impacto sobre a quantidade de material do solo em cada classe de tamanho (distribuição agregada, Figuras 2 e 3) do que sobre a estabilidade agregada.

O efeito do uso do solo sobre os valores k pode ser inferido a partir da dispersão de valores em cada classe de profundidade e tamanho (pontos ao longo de cada linha nas Figuras 4 e 5). Embora não dominante, o efeito do uso do solo é maior (maior alcance) em classes de tamanho maiores que 500 mm e em horizontes de superfície (Figuras 4 e 5). Isto está de acordo com o modelo de agregação sugerido por Oades & Waters (1991), no qual os grandes agregados são mais dependentes de hifas fúngicas e raízes finas, e portanto do uso do solo, enquanto os pequenos agregados dependem mais das propriedades coloidais do solo e da química.

Considerando que a liberação do WDC estava intimamente relacionada à desagregação de agregados maiores que 500 mm, que os sistemas convencionais e de plantio direto promoveram uma diminuição na quantidade de grandes agregados, e que não há hierarquia de agregados, uma quantidade considerável de argila pode potencialmente ser perdida durante a mudança do uso da floresta para o uso da terra agrícola. Em todos os casos, a manutenção de grandes agregados é, de acordo com estes resultados, essencial para evitar um aumento na CDM. Somando-se a isso, os complexos de minerais argilosos e colóides orgânicos, que aumentam o potencial de dispersão, devem ser maiores nos horizontes de superfície (Tombácz et al., 2004).

ACENTECIMENTOS

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