Alterações na fertilidade do solo em sistemas de rotação de culturas em semeadura direta

Franchini, J. C.; Borkert, C. M.; Ferreira, M. M.; Gaudêncio, C. A.

doi:10.1590/S0100-06832000000200022

Resumos

O sistema de semeadura direta com culturas de grãos ocupa atualmente 2,5 milhões de hectares no estado do Paraná. Além do sistema tradicional de sucessão trigo-soja, em grande parte desta área são semeadas plantas de cobertura-adubação verde no inverno e milho no verão. Neste estudo, foram avaliadas as alterações em algumas características químicas do solo, após sete anos, sob os sistemas de rotação de culturas trigo-soja-aveia-soja (TSA), trigo-soja-tremoço-milho-aveia-soja (TMA), tremoço-milho-trigo-soja (TM) e o sistema tradicional de sucessão trigo-soja (TS) em unidades de Latossolo Roxo distrófico, em Londrina e Campo Mourão. O sistema TM diminuiu o pH do solo e os teores de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) trocáveis e aumentou o alumínio trocável (Al3+), a acidez potencial (H + Al) e o N-total do solo em relação ao sistema TS. Essas caracaterísticas apresentaram valores intermediários nos demais sistemas. Não foram observadas diferenças entre os sistemas quanto aos teores de carbono orgânico e potássio trocável (K+) no solo. A diminuição do teor de Ca2+ no sistema TM foi maior do que a quantidade de Ca aplicado na forma de calcário durante o experimento. A adubação nitrogenada no trigo e no milho foi relacionada com a acidificação observada no solo. A manutenção dos níveis de K+ e diminuição dos níveis de Ca2+ e Mg2+ resultaram provavelmente de uma alteração na preferência de lixiviação de cátions no sistema TM. A formação de complexos orgânicos com cátions divalentes foi sugerida como provável mecanismo responsável por estas alterações químicas no solo.

acidificação do solo; mobilidade de cátions; plantas de cobertura; adubação verde; cálcio

The no-tillage system with grain crops occupies today 2.5 millions hectares in the state of Paraná. Besides the traditional rotation system with wheat and soybean, in many areas green manure cover crops are also sown in the Winter and corn in the Summer. The objective of this study was to evaluate changes in some of the soil chemical properties after eight years under the crop rotation systems: wheat-soybean-black oat-soybean (WOS), wheat-soybean-lupine-corn-black oat-soybean (LCO), lupine-corn-wheat-soybean (LC) and compare them with the traditional system wheat-soybean (WS) grown in two Oxisols at Londrina and Campo Mourão, State of Paraná, Brazil. The LC crop rotation system reduced the soil pH and the level of exchangeable calcium (Ca2+) and magnesium (Mg2+) and increased the excangeable aluminum (Al3+), the potential acidity (H + Al), and the total-N in the soil as compared to the WS system. These characteristics showed intermediate values in the other systems. There were no significant differences on soil levels of organic carbon and exchangeable-K (K+) among the crop rotation systems. The decrease on the level of Ca2+ in the LC system was larger than the amount of Ca applied as lime to the soil during the experiment. Soil acidification was related to the nitrogen fertilization of wheat and corn. The maintenance of levels of K+ and the decrease on the levels of Ca2+ and Mg2+ demonstrate that there was a change in the preference of leaching cations in the LC crop rotation system. The formation of metal-organic complexes with divalent cations was assumed to be the possible mechanism responsible for the chemical alterations in the soil.

soil acidification; cation mobility; cover crops; green manure; calcium; crop rotation

NOTA

J. C. Franchini^I; C. M. Borkert^II; M. M. Ferreira^III; C. A. Gaudêncio^IV

^IEngenheiro-Agrônomo, Embrapa Soja. Caixa Postal 231, CEP 86001-970 Londrina (PR). Bolsista do CNPq

^IIEngenheiro-Agrônomo, Embrapa Soja. Bolsista do CNPq

^IIIProfessor Adjunto do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas, Universidade Federal de Lavras - UFLA. Caixa Postal 37, CEP 37200-000 Lavras (MG)

^IVEngenheiro-Agrônomo, MSc. Embrapa Soja

RESUMO

O sistema de semeadura direta com culturas de grãos ocupa atualmente 2,5 milhões de hectares no estado do Paraná. Além do sistema tradicional de sucessão trigo-soja, em grande parte desta área são semeadas plantas de cobertura-adubação verde no inverno e milho no verão. Neste estudo, foram avaliadas as alterações em algumas características químicas do solo, após sete anos, sob os sistemas de rotação de culturas trigo-soja-aveia-soja (TSA), trigo-soja-tremoço-milho-aveia-soja (TMA), tremoço-milho-trigo-soja (TM) e o sistema tradicional de sucessão trigo-soja (TS) em unidades de Latossolo Roxo distrófico, em Londrina e Campo Mourão. O sistema TM diminuiu o pH do solo e os teores de cálcio (Ca²⁺) e magnésio (Mg²⁺) trocáveis e aumentou o alumínio trocável (Al³⁺), a acidez potencial (H + Al) e o N-total do solo em relação ao sistema TS. Essas caracaterísticas apresentaram valores intermediários nos demais sistemas. Não foram observadas diferenças entre os sistemas quanto aos teores de carbono orgânico e potássio trocável (K⁺) no solo. A diminuição do teor de Ca²⁺ no sistema TM foi maior do que a quantidade de Ca aplicado na forma de calcário durante o experimento. A adubação nitrogenada no trigo e no milho foi relacionada com a acidificação observada no solo. A manutenção dos níveis de K⁺ e diminuição dos níveis de Ca²⁺ e Mg²⁺ resultaram provavelmente de uma alteração na preferência de lixiviação de cátions no sistema TM. A formação de complexos orgânicos com cátions divalentes foi sugerida como provável mecanismo responsável por estas alterações químicas no solo.

Termos de indexação: acidificação do solo, mobilidade de cátions, plantas de cobertura, adubação verde, cálcio.

SUMMARY

The no-tillage system with grain crops occupies today 2.5 millions hectares in the state of Paraná. Besides the traditional rotation system with wheat and soybean, in many areas green manure cover crops are also sown in the Winter and corn in the Summer. The objective of this study was to evaluate changes in some of the soil chemical properties after eight years under the crop rotation systems: wheat-soybean-black oat-soybean (WOS), wheat-soybean-lupine-corn-black oat-soybean (LCO), lupine-corn-wheat-soybean (LC) and compare them with the traditional system wheat-soybean (WS) grown in two Oxisols at Londrina and Campo Mourão, State of Paraná, Brazil. The LC crop rotation system reduced the soil pH and the level of exchangeable calcium (Ca²⁺) and magnesium (Mg²⁺) and increased the excangeable aluminum (Al³⁺), the potential acidity (H + Al), and the total-N in the soil as compared to the WS system. These characteristics showed intermediate values in the other systems. There were no significant differences on soil levels of organic carbon and exchangeable-K (K⁺) among the crop rotation systems. The decrease on the level of Ca²⁺ in the LC system was larger than the amount of Ca applied as lime to the soil during the experiment. Soil acidification was related to the nitrogen fertilization of wheat and corn. The maintenance of levels of K⁺ and the decrease on the levels of Ca²⁺ and Mg²⁺ demonstrate that there was a change in the preference of leaching cations in the LC crop rotation system. The formation of metal-organic complexes with divalent cations was assumed to be the possible mechanism responsible for the chemical alterations in the soil.

Index terms: soil acidification, cation mobility, cover crops, green manure, calcium, crop rotation.

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AGRADECIMENTOS

Aos funcionários do Laboratório de Solos da Embrapa Soja, Rinaldo B. Conceição, Fábio Ortiz, Valdemar de Oliveira Neto, Nelson Avila Simão, Moisés de Aquino e Nestor Rioti Miura, pelo auxílio técnico nas análises de solo. Aos Técnicos Agrícolas, José Zucca Morais e Rubson N.R. Sibaldelli, pelo auxílio nos experimentos de campo.

LITERATURA CITADA

Trabalho enviado para publicação em setembro de 1998

Aceito para publicação em fevereiro de 2000

AOYAMA, M. Fractionation of water-soluble organic substances formed during plant residue decomposition and high performance size exclusion chromatography of the fractions. Soil Sci. Plant Nutr., 42:21-30, 1996a.
AOYAMA, M. Use of high performance size exclusion chromatography to monitor the dynamics of water soluble organic substances during the decomposition of plant residues in soil. Soil Sci. Plant Nutr., 42:31-40, 1996b.
BAYER C. & MIELNICZUK, J. Nitrogênio total de um solo submetido a diferentes métodos de preparo e sistemas de cultura. R. Bras. Ci. Solo, 21:235-239, 1997.
BLEVINS, R.L.; THOMAS, G.W. & CORNELIUS, P.L. Influence of no-tillage and nitrogen fertilization on certain properties after 5 years of continuous corn. Agron. J., 69:383-386, 1977.
BOLAN, N.S.; HEDLEY, M.J. & WHITE, R.E. Processes of soil acidification during nitrogen cycling with emphasis on legume based pastures. In: WRIGHT, R.J.; BALIGAR, V.C. & MURRNAN, R.P., eds. Plant-soil interactions at low pH. Dordrecht, Kluwer Academic, 1991. p.169-179.
CAIRES E.F.; CHUEIRI, W.A.; MADRUGA, E.F. & FIGUEIREDO, A. Alterações de características químicas do solo e resposta da soja ao calcário e gesso aplicados na superfície em sistema de cultivo sem preparo do solo. R. Bras. Ci. Solo, 22:27-34, 1998.
CAIRES E.F.; FONSECA, A.F.; MENDES, J.; CHUEIRI, W.A. & MADRUGA, E.F. Produção de milho, trigo e soja em função das alterações das características químicas do solo pela aplicação de calcário e gesso na superfície, em sistema de plantio direto. R. Bras. Ci. Solo, 23:315-327, 1999.
COVENTRY, D.R. & SLATTERY, N.J. Acidification of soil associated with lupines grown in crop rotation in North-eastern Victoria. Aust. J. Agric. Res., 42:391-397, 1991.
DERPSCH, R.; SIDIRAS, N. & HEINZMANN, F. Manejo do solo com coberturas verdes de inverno. Pesq. Agropec. Bras., 20:761-773, 1985.
GONZALEZ-ERICO, E.; KAMPRATH, E.J.; NADERMAN, G.C. & SOARES, W.V. Effect of depth of lime incorporation on the growth of corn on an Oxisol of Central Brazil. Soil Sci. Soc. Am. J., 45:1155-1158, 1979.
HARTER, R.D. & NAIDU, R. Role of metal-organic complexation in metal sorption by soils. Adv. Agron., 55:219-263, 1995.
HEINZMANN, F.X. Resíduos culturais de inverno e assimilação de nitrogênio por culturas de verão. Pesq. Agropec. Bras., 20: 1021-1030, 1985.
HELYAR, K.R. The management of acid soils. In: WRIGHT, R.J.; BALIGAR, V.C.; MURRNAN, R.P., eds. Plant-soil interactions at low pH. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 1991. p.365-382.
KEMPER, B. & DERPSCH, R. Results of studies made in 1978 and 1979 to control erosion by covers crops and no-till tillage techniques in Paraná, Brazil. Soil Till. Res., 1:253-267, 1981.
LIU, J. & HUE, N.V. Ameliorating subsoil acidity by surface application of calcium fulvates derived from common organic materials. Biol. Fertil. Soils, 21:264-270, 1996.
LOYOLA Jr, E. & PAVAN, M.A. Seletividade de troca de cátions em solos ácidos. R. Bras. Ci. Solo, 13:131-138, 1989.
MARSCHNER, H. & HÖMHELD, V. In vivo measurement of root-induced pH changes at the soil-root interface: Effect of plant species and nitrogen source. Z. Pflanzenphysiol., 111:241-251, 1983.
MUZILLI, O.; VIEIRA, M.J.; ALMEIDA, F.L.S.; NAZARENO, N.R.X.; CARVALHO, A.O.R.; LAURENTI, A.E. & LLANILO, R.F. Comportamento e possibilidades da cultura do milho em plantio direto no estado do Paraná. Pesq. Agropec. Bras., 18:41-47, 1983.
NYATSANGA, T. & PIERRE, W.H. Effect of nitrogen fixation by legumes on soil acidity. Agron. J., 65:936-940, 1973.
OLIVEIRA, E.L. & PAVAN, M.A. Control of soil acidity in no-tillage system for soybean production. Soil Till. Res., 38:47-57, 1996.
PAIVA, P.J.R.; VALE, F.R.; FURTINI NETO, A.E. & FAQUIN, V. Acidificação de um Latossolo Roxo do estado do Paraná sob diferentes sistemas de manejo. R. Bras. Ci. Solo, 20:71-75, 1996.
PAVAN, M.A.; BINGHAM, F.T. & PRATT, P.F. Chemical and mineralogical characteristics of selected acid soils of the State of Paraná, Brazil. Turrialba, 35:131-139, 1985.
PAVAN, M.A.; BINGHAM, F.T. & PRATT, P.F. Redistribution of exchangeable calcium, magnesium, and aluminum following lime and gypsum applications to a Brazilian Oxisol. Soil Sci. Soc. Am. J., 48:33-38, 1984.
PAVAN, M.A.; BLOCH, M.F.; ZEMPULSKI, H.D.; MIYAZAWA, M. & ZOCOLER, D.C. Manual de análise química do solo e controle de qualidade. Londrina, Instituto Agronômico do Paraná, 1992. 40p. (IAPAR. Circular, 76)
PÖTTKER, D. & BEN, J.R. Calagem para uma rotação de culturas no sistema plantio direto. R. Bras. Ci. Solo, 22:675-684, 1998.
RAIJ, B. van; CANTARELLA, H.; CAMARGO, A.P. & SOARES, E. Perdas de cálcio e magnésio durante cinco anos em ensaio de calagem. R. Bras. Ci. Solo, 6:33-37, 1982.
REEVES, T.G.; ELLINGTON, A. & BROOKE, H.D. Effects of lupin-wheat rotations on soil fertility, crop disease and crop yields. Aust. J. Exp. Agric. Anim. Husb., 24:595-600, 1984.
RHEINHEIMER, D. S.; KAMINSKI, J.; LUPATINI, G. C. & SANTOS, E.J.S. Modificações em atributos químicos de solo arenoso sob sistema plantio direto. R. Bras. Ci. Solo, 22:713-721, 1998.
RITCHEY, K.D.; SILVA, J.E. & COSTA, U.F. Calcium deficiency in clayey B horizons of Savannah Oxisols. Soil Sci., 133:378-382, 1982.
RÖMHELD, V. pH changes in the rhizosphere of various crop plants, in relation to the supply of plant nutrients. Potash-Review, Subject 6, 55^th Suite, 12:1-12, 1986.
SIDIRAS, N. & PAVAN, M.A. Influência do sistema de manejo do solo no seu nível de fertilidade. R. Bras. Ci. Solo, 9:249-254, 1985.
SIDIRAS, N.; HENKLAIN, J.C. & DERPSCH, R. Comparison of three different tillage system with respect to aggregate stability, the soil and water conservation and the yields of soybean and wheat on an oxisol. J. Agron. Crop Sci., 151:137-148, 1982.