O plantio direto como base do sistema de produção visando o seqüestro de carbono

João Carlos de Moraes Sá1, Carlos C. Cerri1, Marisa C. Piccolo2,Brigitte E. Feigl2, Josiane Buckner3, Allison Fornari5, Márcia F.M. Sá1, Lucien Seguy4, Serge Bouzinac4, Solismar P. Venzke-Filho2,Volnei Paulleti6, Marcos S. Neto21 Professor do Departamento de Solos e Engenharia Agrícola, Curso de Agronomia, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Av. Carlos Cavalcanti 4748, 84030-900, Ponta Grossa-PR, E-mail:jcmsa@uepg.br2Universidade de São Paulo, Centro de Energia Nuclear na Agricultura,Av. Centenário 303, 13416-970, Piracicaba-SP, Brasil3Aluna de Pós-Graduação em Agronomia, Universidade Estadual de Ponta Grossa,Av. Carlos Cavalcanti 4748, 84030-900, Ponta Grossa-PR4CIRAD – Centre de Coopération en Recherche Agronomique pour le Développement5Engenheiro Agrônomo, Empresa Agropecuária Lúcio Miranda, Av. Francisco Ribas 207, Ponta Grossa-PR 6Fundação ABC, Setor de Fertilidade do Solo, Rodovia PR 15, km 288, 84165-908, Castro-PRIntrodução

O resultado da produção agrícola é o reflexo de vários fatores interligados. Dentre estes, o solo é o recurso natural que constitui a base de sustentação dos sistemas de produção. O seu manejo tem como principal finalidade disponibilizar para as plantas os componentes básicos para o seu desenvolvimento tais como o ar, a água e os nutrientes. Esses componentes são governados a partir das ações que são realizadas na estrutura do solo. Isto significa que a alteração no arranjo dos agregados altera a porosidade do solo com reflexo nos fluxos de ar e água. A atividade biológica reage a estas mudanças gerando uma reação em cadeia que altera os fluxos de energia e a ciclagem de nutrientes.

Os solos do território brasileiro possuem uma enorme diversidade quanto aos atributos físicos, químicos e biológicos. Entretanto, na maioria das regiões com exploração agrícola pode-se afirmar que os solos originalmente são constituídos por argilas de baixa atividade, possuem elevada acidez com presença de alumínio tóxico, pobreza em bases trocáveis e em fósforo. Por outro lado, também pode-se afirmar que em geral possuem boa drenagem natural e pouca restrição ao desenvolvimento radicular.

O objetivo deste artigo é apresentar um conjunto de resultados do projeto intitulado ”Dinâmica da matéria orgânica em sistemas de manejo do solo” iniciado em 1997 desenvolvido pela Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG) em parceria com o Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Recentemente a parceria foi estendida com o CIRAD e a Fundação ABC. Durante este período foram defendidas três teses de doutorado, duas dissertações de mestrado, publicados vários artigos científicos e encontram-se em andamento quatro dissertações de mestrado.

O solo como fonte ou dreno do CO2 atmosférico

A matéria orgânica do solo (MOS) é uma componente chave de qualquer ecossistema terrestre e a variação na sua distribuição, conteúdo e qualidade têm um importante efeito nos processos que ocorrem dentro do sistema. Dependendo das práticas de manejo adotadas, o solo pode agir como fonte ou dreno do dióxido de carbono (CO2) atmosférico, contribuindo diretamente no efeito estufa. Do ponto de vista agrícola, o solo torna-se uma fonte de CO2 para a atmosfera quando as perdas por oxidação são maiores do que as adições de carbono (C) na forma de palhada. Os sistemas de manejo que usam o preparo do solo para a produção vegetal constituem-se no principal fator dessas perdas. Os mecanismos envolvidos nesse processo são os seguintes: a) a ruptura dos agregados expõe a MOS que está atuando como agente de ligação entre microagregados ao ataque da biomassa microbiana; b) a mistura de material orgânico fresco com o solo resulta em condições mais favoráveis à decomposição; e c) aumento na atividade da biomassa microbiana devido a maior aeração do solo e ao aumento da oferta de fonte de C facilmente oxidável, resultando em maior fluxo de mineralização de C (Elliot, 1986; Powlson et al., 1987; Reicosky et al., 1995). A figura 1 ilustra as perdas de C na forma de CO2 devido à oxidação da matéria orgânica do solo (MOS) pelo preparo do solo associado à monocultura em condições climáticas contrastantes. A severidade dessas perdas será maior em ambientes sob clima tropical e pode ser 5 a 10 vezes superior às regiões sob clima temperado.

Por outro lado, o solo torna-se um dreno do CO2 atmosférico quando as adições de C são maiores do que as perdas por oxidação. De acordo com Bruce et al. (1999), a implementação de medidas integradas conforme os ítens relacionados a seguir, é o caminho para o solo atuar como um dreno: a) Eliminação do preparo do solo; b) intensificação de sistemas de rotação de culturas; c) adoção de práticas que promovem o aumento da produtividade das culturas; e d) restabelecimento de cobertura vegetal permanente. A figura 2 ilustra as relações do C como componente central de estabilização dos agregados e elemento pilar da estrutura do solo.

A participação do C interligando os atributos físicos, químicos e biológicos em solos com carga variável e dependente de pH é preponderante. Atua como principal gerador de cargas negativas, como agente de ligação entre agregados e como substrato para o desenvolvimento e manutenção da biomassa microbiana no solo.

Avanços científicos no estudo da MOS

O estudo da MOS tem obtido avanços expressivos desde os primeiros trabalhos científicos datados do século XVIII e nos últimos 150 anos de pesquisa esses avanços foram notáveis (Figura 3).

As alterações nos conceitos da MOS estão relacionadas com a evolução dos métodos de avaliação nas diversas áreas da ciência (Christensen, 1992). A evolução dos conhecimentos na química tiveram um forte impacto nos métodos de pesquisa da MOS, e muitos experimentos e esforços em bases teóricas foram realizados para a identificação da sua estrutura (Kononova, 1961).

Nas últimas duas décadas, o avanço na instrumentação científica e a maior preocupação com o impacto ambiental dos sistemas agrícolas, desencadearam inúmeros trabalhos com a preocupação na interação entre os componentes dos compartimentos do C orgânico do solo (Jenkinson & Ladd, 1981; Tisdall & Oades, 1982; Cerri et al., 1985; Elliot, 1986; Parton et al., 1987; Christensen, 1992; Cambardella & Elliot, 1994). Até então vigoravam basicamente duas linhas de pensamento sobre o estudo da MOS: a) os que procuravam saber o que é a matéria orgânica; e b) os que estavam preocupados em estudar o que a matéria orgânica faz.

A integração desses pensamentos através da evolução científica adicionou novos desafios no entendimento da dinâmica da MOS. A partir da associação desses pensamentos inúmeros modelos que avaliam o balanço de C e N no solo têm sido desenvolvidos. Além disso, o reestabelecimento do novo ponto de equilíbrio de C dependerá da recomposição dos compartimentos da MOS associada com diversos atributos do solo. A compreensão dos mecanismos e processos de recuperação da MOS no sistema plantio direto está relacionada com a alteração dos agregados do solo expondo os componentes que atuam como estabilizadores da estrutura do solo.

A principal diferença na estrutura do solo sob vegetação natural comparada ao sistema sob preparo e ao plantio direto está na alteração dos fluxos de entrada e saída de biomassa e energia (figura 4). O ponto comum entre o sistema sob vegetação natural e o plantio direto está na preservação da unidade básica do solo que é o agregado. No sistema sob preparo ocorre uma ruptura constante das classes de agregados maiores expondo os compostos orgânicos de cimentação à microbiota do solo reduzindo sua estabilidade.

Por outro lado, a quantidade e a qualidade de C através dos resíduos culturais que entram através do sistema plantio direto possui características diferentes do sistema natural e aí reside uma das principais diferenças na recomposição dos compartimentos da MOS. O tipo de resíduo cultural que é aportado no plantio direto possui elevada quantidade de celulose e menor quantidade de ligninas e em conseqüência a velocidade de decomposição e a taxa de humificação é alterada. No sistema sob vegetação natural a diversidade de espécies com maior entrada de compostos orgânicos constituídos de ceras, gorduras, ligninas e polifenóis resulta num fluxo de C mais lento. A tabela 1 ilustra a sequência e a velocidade de decomposição dos compostos orgânicos oriundos dos resíduos culturais. No sistema plantio direto as entradas de compostos orgânicos são mais intensas devido a rotação de culturas, com predominância de compostos celulósicos. Essa ”injeção” de celulose altera a diversidade dos agentes decompositores, estimulando a ocorrência, em maior expressão, de microrganismos celulolíticos. A decomposição lenta e gradual restabelece o fluxo contínuo de carbono proporcionando a redistribuição de compostos orgânicos com diferentes estágios de humificação nos compartimentos da MOS.

Do ponto de vista do manejo do solo, a sugestão de Duxbury et al. (1989) alocando os diferentes estágios da dinâmica do C em quatro compartimentos ou ”reservatórios”, representa as possíveis alterações causadas pelo manejo:

”Reservatório” ativo ou lábil – é constituído por compostos orgânicos facilmente oxidáveis derivados de fragmentos de vegetais recentes pela biomassa microbiana e os rizodepósitos. É controlado principalmente pela adição de resíduos culturais, pelo clima, e é fortemente afetado pelo tipo de manejo do solo. As modificações são rápidas e elevadas quantidades de C e N são função das transformações da biomassa microbiana;

”Reservatório” lentamente oxidável – está relacionado com os macroagregados e é controlado pela mineralogia e pelos fatores agronômicos que interferem na agregação. Dentre estes, os sistemas de manejo do solo afetam o tamanho desse reservatório;

”Reservatório” muito lentamente oxidável – está relacionado com os microagregados e o fator controlador é a estabilidade do agregado em água. O sistema de manejo do solo tem um pequeno impacto nesse compartimento;

”Reservatório” passivo ou recalcitrante – está relacionado com o C associado às partículas primárias do solo. É controlado pela mineralogia da fração argila, formando complexos organo-argílicos pela decomposição microbial que reduz o C para formas elementares. Os sistemas de manejo do solo não influenciam esse compartimento.

Os sistemas de produção sob plantio direto como base para o sequestro de Carbono

Nos últimos dez anos a expansão do plantio direto no Brasil foi expressiva e a preocupação com a produção de palhada através de sistemas de rotação de culturas economicamente viáveis para as diversas regiões climáticas do país assume um papel fundamental na estabilidade do sistema. A área estimada para a safra 2003/04 situa-se em 21,86 milhões de hectares (FEBRAPDP, 2004) e a taxa de expansão anual com base nos dados do período de 1992 a 2004 (FEBRAPDP, 2004) foi de 1,94 milhões de hectares. Isto indica que o produtor respaldado pela comunidade científica e estimulado pela cadeia do agronegócio está procurando se desenvolver com base em sistemas de manejo que minimizem seus riscos. O desafio atual é ajustar a necessidade de produzir palhada e raízes como um benefício de sustentação dos sistemas de produção.

O tempo de recuperação da MOS após a conversão de áreas sob preparo convencional (PC) para o sistema plantio direto (SPD) está estreitamente relacionado com o balanço de C, que é governado pela quantidade e qualidade do material orgânico a ser adicionado na superfície do solo (Bayer et al. 2000; Sá et al., 2001).

Mecanismos e processos de acúmulo de C no sistema plantio direto

A decomposição lenta e gradual dos resíduos culturais libera compostos orgânicos que estimulam a formação e a estabilidade de agregados (Tisdall & Oades, 1982; Six et al., 2002). A seqüência proposta por Tisdall & Oades (1982) integra o reservatório ativo e estável da MOS. As raízes, as hifas de fungos e os exsudatos das raizes (rizodepósitos) possuem papel fundamental na reorganização das partículas primárias e microagregados dispersos. Este modelo de organização e hierarquia na formação dos agregados tem sido base para vários estudos da compartimentalização da MOS (Figura 5).

O processo de agregação é contínuo e a sua taxa será diretamente proporcional à reposição de material orgânico (raiz e palhada) em quantidade e qualidade. O impacto do preparo do solo incidirá principalmente nas fases 1 e 2, causando uma descontinuidade do processo de transformação do compartimento ativo. Além disso, reduzirá o fluxo de C para a manutenção do reservatório estável da MOS.

Por outro lado, com a manutenção do sistema radicular na íntegra e da palhada na superfície do solo a MOS fica menos exposta aos processos microbianos, reduzindo a taxa de mineralização e resultando em um menor fluxo de CO2 para a atmosfera (Reicosky et al., 1995). Esse mecanismo proporciona a proteção física da MOS que atua como agente de ligação entre os microagregados na formação de macroagregados (Six et al., 2002). A figura 6 ilustra os passos do processo de agregação no SPD.

A formação de agregados no SPD está associada com a taxa de macroagregação como o caminho da proteção do C oriundo do fluxo contínuo da decomposição dos resíduos culturais. Em conseqüência, haverá o estímulo para o agrupamento entre partículas primárias dispersas em água, microagregados, macroagregados e as associações com os microrganismos saprofíticos. O fluxo contínuo de C cria uma frente de tamponamento através da liberação de açucares simples, proteínas interestratificadas em polissacarídeos, polifenóis e compostos de lignina, estimulando uma zona ativa de decomposição. Na seqüência, irá se formando uma zona ativa de agregação com a reorganização de novos macroagregados em camadas.

A fração ativa da MOS é de particular interesse devido a sua contribuição no suprimento de nutrientes e por apresentar resposta mais rápida às mudanças nas práticas de manejo do solo. Considerando este ponto de vista, Bonde (1991) mostrou que o tempo de retorno do C foi de 0,15 anos em dois solos sob clima tropical, enquanto no solo sob clima temperado foi de 2 anos. Na mesma condição, observou que o reservatório ativo de C representou 21 a 25% do C total enquanto na condição temperada situou-se em 6%. Isto significa que nos solos sob clima tropical, o tempo de retorno do C foi 13,3 vezes mais rápido e o reservatório ativo de C foi 3,5 a 4,2 vezes maior do que nas condições temperadas. Este e outros exemplos têm mostrado a magnitude dessas diferenças aumentando as atenções sobre sistemas de manejo em regiões tropicais. Em condições tropicais, o compartimento ativo de C tem duas funções: além do suprimento de nutrientes, age como fornecedor de compostos orgânicos que atuam como agentes de agregação do solo e na retenção de cátions (Duxbury et al., 1989). A figura 7 ilustra o fluxo de polissacarídeos totais no solo em três sistemas de manejo.

O conteúdo de polissacarídeos totais (POT) e lábeis (POL) foi significativamente superior no PD-22 e acompanhando o aumento do COT. O coeficiente de correlação linear entre a adição total de resíduos culturais e o conteúdo de POT (r = 0,81*) e POL (r = 0,82*) respalda os argumentos acima. A análise de correlação entre os componentes da matéria orgânica e a BMC e BMN resultou em coeficientes altamente significativos, indicando a interdependência entre essas variáveis (Tabela 2).

O estreito relacionamento entre o COD e a biomassa microbiana é também acompanhado pelo COT. Na realidade, o COD representa a fonte de energia prontamente disponível para a biomassa microbiana. Em sistemas sob plantio direto o COD é oriundo da liberação de compostos orgânicos durante a mineralização dos resíduos culturais (Staley et al., 1988). O argumento acima pode ser respaldado pelo coeficiente de correlação entre a adição anual de resíduos culturais nos tratamentos sob PD e o COT (r = 0,86* na camada de 0-2,5 cm e r = 0,99*** na camada de 2,5-5 cm de profundidade). A média dos coeficientes de correlação aumentou de acordo com o tempo de adoção de PD, sugerindo que esses fatores são dinâmicos e sofrem alterações conjuntas.

Este fato torna-se relevante para o entendimento dos mecanismos que conduzem ao acúmulo da MOS no PD, porque os polissacarídeos possuem estreito relacionamento com o nível da atividade biológica no solo e com a estabilidade estrutural dos agregados (Green land & Oades, 1975).

A rotação de culturas como base para o aumento do estoque de C e N no solo sob plantio direto

Experimento de longa duração sobre sistemas de manejo do solo (Ponta Grossa – PR)

O não revolvimento do solo e a manutenção dos resíduos culturais na superfície por longo período proporcionou um fluxo contínuo de C do reservatório ativo para o estável. O estoque de C (Mg ha-1 = ton ha-1) no plantio direto foi significativamente superior ao preparo convencional (PC) até a camada de 0 – 10 e o estoque total de C até a camada de 0 – 40 cm foi de 118,4 para o PD e 99,3 Mg ha-1 para o PC (Figura 8). A difença entre o PD e PC foi de 19,1 Mg ha-1 em favor do PD.

Os constantes fraturamentos dos agregados, especialmente dos macroagregados, provocados pelo preparo do solo, deixam de existir ou ficam restritos à linha de semeadura. Em conseqüência, a entrada repentina de elevada quantidade de O2 é sensivelmente reduzida criando um ambiente menos oxidativo. Assim, a exposição da MOS ao ataque microbiano é minimizada e permite que os agentes de agregação atuem como os ligantes na formação de macroagregados. Dessa forma, parece ocorrer um efeito benéfico com o aumento da densidade do solo nos tratamentos sob plantio direto. O aumento da densidade do solo em áreas há longo período sob PD tem sido freqüentemente reportado na literatura. Atribui-se à combinação do tráfego de máquinas (para as operações de controle de plantas daninhas, semeadura, fertilização e colheita) com a ausência do revolvimento do solo. Dessa forma, a reorganização natural das partículas primárias e microagregados dispersos devido ao não revolvimento associado ao efeito da compressão do solo ocasionado pelo tráfego de máquinas, resulta na redução da porosidade total do solo e aumento da densidade. Esse efeito é mais acentuado nas camadas superficiais até 10 cm e pode contribuir para a proteção física da MOS nesse sistema de manejo do solo. Como exemplo, o número anual de operações mecanizadas por hectare situa-se entre 15 e 17, o que significa em uma área há 22 anos sob PD, 330 a 374 operações.

A ausência de revolvimento do solo associada a diferentes tipos, qualidade e quantidade de sistemas radiculares permite a formação de uma arquitetura com poros contínuos, induzindo a ocorrência de um fluxo dirigido dos gases. Desse modo, a abordagem de Reicosky et al. (1995) sugere a existência de uma taxa controlada de O2 e CO2 nesses poros que por sua vez influenciam a atividade da biomassa microbiana.

Os ganhos de COT no plantio direto foram na camada de 0–10 cm e representaram 82% do total (Figura 9). Em contraste as perdas no preparo convencional foram de 97% nesta camada amostrada (Sá, et al., 2002).

A adição contínua de resíduos culturais com relações C/N contrastantes proporciona fluxos diferenciados de C e N. A figura 10 respalda esses argumentos. Dessa forma, haverá períodos com elevado fluxo de C e N e outros com menor fluxo. É essa variação que proporciona o acúmulo de MOS porque ocorrerá sobreposição de resíduos em camadas devido a resistência à decomposição dos resíduos com maior relação C/N.

A recomposição dos compartimentos da MOS e a concentração de carbono (C) nas frações granulométricas da MOS foi afetada pelo preparo do solo (Tabela 3).

Devem ser destacados dois aspectos da Tabela 3: a) a concentração e o estoque de C aumenta em direção às frações mais finas, associadas ao silte e a argila. Isto mostra que o processo de acúmulo de C é contínuo e é governado pelas entradas de resíduo cultural; b) No plantio direto o incremento de C na fração mais grosseira (210-2000µ) representa o impacto dos resíduos que irão se acumulando e se transformando devido a atividade da biomassa microbiana. A maior concentração de C nas frações lábeis (2000-210 e 210-53 µm) no plantio direto comparado ao sistema PC indica que o solo está se comportando como um dreno e em direção ao sequestro. Estes argumentos foram respaldados através da utilização da técnica isotópica do balanço de massa do isótopo estável do C (13C/12C). A Figura 11 ilustra a contribuição dos resíduos culturais no plantio direto há longo período.

Estoque de C nas frações granulométricas – efeito do sistema de manejo

Na fração granulométrica mais grosseira (210 – 2000 µm) da camada de 0-2,5 pode-se afirmar que 100% do C é de origem dos resíduos culturais e o aumento do COT em todas as profundidades amostradas deu-se das frações mais grosseiras (210-2000 µm) para as frações mais finas (< 2 µm) da matéria orgânica (Figura 11), indicando a ocorrência de associações que formam complexos do tipo ”organo-sílticos” e ”organo-argílicos” (Feller, 1996). A matéria orgânica nas frações granulométricas mais grosseiras atua como fonte de energia para a biomassa microbiana e os compostos orgânicos mais estáveis liberados desse processo atuam como agentes de ligação das frações mais finas.

A amostragem nas parcelas sob plantio direto num experimento de longa duração sobre sistemas de manejo do solo na Fundação ABC no intervalo de 01 ano revelou alterações expressivas nestas frações mais facilmente oxidáveis (Tabela 4).

A variação temporal (T1 para T2) nas frações lábeis (210-2000 e 53-210 µm) foi maior no plantio direto do que no preparo convencional. O estoque de C também foi maior nas frações mais humificadas do que nas frações lábeis. Observou-se a redução da concentração de C nas frações lábeis no T2. Em contraste, ocorreu aumento nas frações mais humificadas (Figura 12). A matéria orgânica nas frações granulométricas mais grosseiras atua como fonte de energia para a biomassa microbiana e os compostos orgânicos mais estáveis liberados desse processo atuam como agentes de ligação das frações mais finas. Na mesma linha de pensamento, Golchin (1994) havia reportado que o fluxo contínuo de compostos orgânicos liberados durante a mineralização dos resíduos culturais em associação com a atividade dos fungos do solo, podem certamente conduzir para a formação de complexos organo minerais estáveis. A tendência de acumulação de C nas frações deu-se das frações mais grosseiras (210-2000 µm) para as frações mais finas (< 20 µm) da matéria orgânica indicando a ocorrência de associações que formam complexos do tipo ”organo-sílticos” e ”organo-argílicos”. Dessa forma, no plantio direto o fluxo de C foi em direção às frações mais humificadas (20-53 e < 20 µm). Outrossim, a concentração de C reduziu da superfície para as camadas mais profundas.

A ausência de revolvimento do solo associado à manutenção do sistema radicular permite a formação de uma arquitetura com poros contínuos, induzindo a ocorrência de um fluxo dirigido dos gases. Desse modo, a abordagem de Reicosky et al. (1995) sugere a existência de uma taxa controlada de O2 e CO2 nesses poros, que por sua vez influenciam a atividade da biomassa microbiana. Assim, o constante fraturamento dos agregados e especialmente dos macroagregados, provocados pelo preparo do solo, deixa de existir ou ficam restritos à linha de semeadura. Em conseqüência, a entrada repentina de elevada quantidade de O2 é sensivelmente reduzida criando um ambiente menos oxidativo. Além disso, a exposição da MOS ao ataque microbiano é minimizada e permite que os agentes de agregação atuem como os ligantes na formação de macroagregados. O agrupamento contínuo de microagregados e macroagregados desenvolve micro-sítios e/ou nichos de colônias de bactérias e outros microrganismos entre os planos de fraqueza reduzindo a sua atividade. Dessa forma, o aumento da densidade do solo nos tratamentos sob plantio direto parece contribuir positivamente para a proteção do C.

Isto indica que o plantio direto há longo período associado à adição de elevada quantidade de resíduos culturais (> 8 Mg ha-1 ano-1) conduz a formação de complexos envolvendo as frações 20-53 µm, 2-20 µm e < 2 µm que resultam na proteção do carbono orgânico. No plantio direto, de acordo com Doran (1980) essa proteção tem início com a acumulação de lisados de hifas de fungo, quando os resíduos culturais são mantidos na superfície e a comunidade microbiana é dominada por fungos. Adicionalmente, é sabido que quantidades elevadas de polissacarídeos são secretadas pelos microorganismos e atuam como um forte agente de ligação entre as partículas primárias e os agregados do solo.

A figura 13 ilustra as alterações no estoque de C em função do tempo de adoção do PD em cada camada amostrada comparada ao campo nativo (vegetação natural da região dos Campos Gerais – a linha de base em negrito – representa o estoque de C nas camadas amostradas do campo nativo). Na primeira década o aumento no estoque de C situou-se nos primeiros 5 cm de profundidade enquanto na segunda década observou-se uma recuperação dos valores negativos e elevado incremento na camada até 10 cm.

Este fluxo contínuo de C resultante da mineralização, e a humificação dos compostos orgânicos no tratamento a longo período sob PD, parecem ser os fatores chave influenciando as associações do C com os agregados e as frações granulométricas da MOS. Dessa forma, o plantio direto deve ser conceituado como um sistema devido às interações entre os atributos do solo serem mais importantes do que o efeito isolado de cada um.

Os resultados obtidos por Venzke-Filho (2003) sobre o fluxo do C e N microbiano vem corroborar com as afirmações acima (Figura 14)

Com o passar dos anos as alterações tornam-se menos abruptas e o fluxo é mais constante. A diferença média do Cmic e Nmic na parcela há 12 anos comparada à de 22 anos sob plantio direto foi de 298 e 32 kg ha-1, respectivamente. Do ponto de vista agronômico esses valores são expressivos porque estão em uma forma facilmente disponível para utilização pelas plantas.

Em regiões tropicais e subtropicais apesar da taxa de decomposição da MOS ser 5 a 10 vezes mais elevada do que em regiões temperadas (Lal e Logan, 1995), os ganhos na MOS devido a adoção do SPD tem sido similares e/ou superiores. A MOS é um componente dinâmico e vários modelos têm sido usados para descrever suas alterações com o tempo. A complexidade dos modelos varia desde uma abordagem simplificada e unicompartimental como a proposta de Henin & Dupuis (1945) aos modelos multicompartimentais propostos por Jenkinson & Rainer (1977), Van Veen & Paul (1981), Janssen (1984) e Parton et al. (1987).

De acordo com Henin & Dupuis (1945), Greenland & Nye (1959) e Greenland (1971), a avaliação das alterações do C do solo pela função dC/dt = -K2C+K1A, além de simples é ainda uma ferramenta usual para o entendimento do impacto de sistemas de manejo no C do solo. Nesse caso, dC/dt representa a taxa de variação do C orgânico do solo com o tempo, A é a taxa de adição anual de C no solo (t ha-1), K1 representa o coeficiente de humificação do C orgânico, C é o carbono orgânico total do solo (t ha-1) e K2 é a taxa de oxidação anual de C (t ha-1) representada pela decomposição e mineralização.

Na figura 15 os resultados obtidos por Sá et al., 2001 foram adaptados para o modelo unicompartimental de Henin e Dupuis (1945) e Greenland e Nye (1959). Este exemplo realizado em Tibagi e Ponta Grossa-PR, mostra que é necessário a adição mínima de 8,91 ton/ha de massa seca ou 4,01 ton/ha de C via palhada para manter o equilíbrio estável. O aporte de gramíneas é fundamental para dar sustentação ao sistema conforme foi demonstrado na figura 14. A entrada dos resíduos culturais da cultura de milho foi fundamental para a manutenção do equilíbrio.

Por exemplo, se retirarmos a cultura de milho da rotação, o sistema fica vulnerável porque a taxa de seqüestro está associada produção de biomassa. Qualquer variação climática que reduza as adições de C poderá resultar em balanço negativo. Além disso, se a semeadura de aveia preta for realizada com a utilização de grade niveladora para cobrir as sementes o balanço será ainda pior (tabela 5).

A perda total de C devido a operação de grade niveladora foi de 0,90 ton ha-1 enquanto o retorno de C, via palhada de aveia preta, foi de 0,52 ton ha-1 insuficiente para repor a quantidade de C gerando um balanço negativo (Adição = 4,35 ton ha-1 de massa seca de aveia preta – parte aérea + raiz; porcentagem de C na massa seca da aveia preta = 45% = 0,45; coeficiente de humificação, k1 = 0,265).

Balanço aparente = 0,9 ton ha-1 - (4,35 ton ha-1 x 0,45 x 0,265) = - 0,38 ton ha-1

O balanço de carbono foi negativo, mostrando que a semeadura de aveia preta a lanço associada ao uso da grade niveladora para cobertura das sementes é altamente prejudicial ao SPD e deve ser eliminada.

O levantamento da quantidade de resíduos culturais adicionados anualmente mostra a viabilidade do sistema nas várias regiões (figura 16).

Os números da figura 16 mostram claramente que é possível produzir massa seca suficiente para a manutenção do sistema e acumular MOS.

Em regiões tropicais cuja taxa de decomposição é elevada a necessidade de desenvolver sistema de produção com elevada capacidade de adição de resíduos culturais é ainda maior do que em regiões sub-tropicais. A avaliação de sistemas de produção com elevado aporte de resíduos culturas na região de Sinop-MT mostrou que a recuperação da MOS original ocorre em curto período (Seguy et al. 2001). Nessas regiões é possível cultivar espécies com elevada capacidade de produção de biomassa cuja taxa de crescimento é compatível com a combinação das culturas econômicas no período de chuvas (figura 17).

A queda do conteúdo original de MOS no período de 08 anos devido ao preparo do solo associado à monocultura de soja foi superior a 40%. Por outro lado, a intensidade da adição de resíduos culturais associada ao plantio direto resultou na recuperação da MOS. Em geral, as leguminosas normalmente usadas para formação de coberturas verdes (ervilhacas, tremoços, mucunas, crotalárias, estilozantes, guandu e outras), liberam elevadas quantidades de polissacarídeos e amino-compostos, enquanto as gramíneas (milho, sorgo, trigo, centeio, braquiária, pé-de-galinha e outras) são ricas em polifenóis e ligninas. A combinação das culturas em rotação como base do SPD parece proporcionar um efeito intermitente na formação de macroagregados na camada superficial.

Potencial de seqüestro de carbono em solos sob plantio direto associado à rotação de culturas no Brasil

Embora 32% do estoque de C dos solos do mundo encontrarem-se na região tropical (Eswaran, 1993; Batjes, 1996) o banco de dados sobre experimentos de longa duração bem como as avaliações dos estoques de carbono ainda carecem de maiores detalhes. Nas regiões sub-tropicais e tropicais do território brasileiro, os dados ainda são incipientes e as projeções são limitadas, especialmente em relação a diversidade dos sistemas de produção. A amplitude de variação de taxas de sequestro de C situa-se entre 0,99 Mg ha-1 ano-1 (Sá et al., 2001) nas regiões sub-tropicais e 2,18 Mg ha-1 ano-1 de C em um Oxisol sob o sistema PD em zonas tropicais do cerrado brasileiro (Corazza, 1999). A tabela 6 apresenta alguns dados sobre as taxas de seqüestro em regiões sub-tropicais e tropicais.

Com base na área estimada pela FEBRAPDP (2004) para a safra 2003-04 (21,86 milhões de hectares, sendo 62% situados na região sul e sudeste e o restante na região dos cerrados e outras) e nos dados disponíveis sobre as taxas de seqüestro de C foi elaborado o seguinte cenário para o seqüestro de C em solos sob plantio direto no Brasil:

Cenário 1:

Taxa de seqüestro de 0,52 ton ha-1 de C para a região Sul, com adição média de 10,1 ton ha-1 ano-1de massa seca e média de 10 anos sob plantio direto. Taxa de 0,25 ton ha-1 ano-1 para a região tropical e média inferior a 5 anos sob PD.

Cenário 2:

Taxa de seqüestro de 0,75 ton ha-1 de C para a região Sul com aumento na produção de resíduos culturais em 20 a 30 %. Taxa de 0,45 para a região dos cerrados com aumento na adoção de rotação de culturas em 25%.

Cenário 3:

Taxa de seqüestro de 1,50 ton ha-1 de C para a região Sul com adições ao redor de 15 ton ha-1. Taxa de 0,55 para a região dos cerrados com adoção da rotação de culturas em 50% das áreas e adições superiores a 15 ton ha-1.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Estes resultados mostram o sistema plantio direto associado à rotação de culturas com o retorno dos resíduos culturais conduz o solo a atuar mais como dreno do que como fonte de CO2. A proteção da MOS dentro de novos agregados é o primeiro passo para e constitui-se como a componente chave do plantio direto. O manejo da MOS deve ser considerado como a base do planejamento para o sucesso desse sistema proporcionando maior sustentabilidade ao produtor.

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Revista Plantio Direto, edição nº 84, novembro/dezembro de 2004, Aldeia Norte Editora, Passo Fundo - RS.