BENEFICIOS DA INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA SOBRE A

FERTILIDADE DO SOLO EM SISTEMA PLANTIO DIRETO* *ANGHINONI, I.; MORAES, A.; CARVALHO, P. C. F.; SOUZA, E. D.; CONTE, O. &

LANG, C. R. Benefícios da integração lavoura-pecuária sobre a fertilidade do solo em sistema

plantio direto. In: Da Fonseca, A.F.; Caires, E.F.; Barth, G. Fertilidade do solo e nutrição de

plantas no sistema plantio direto. AEACG/Inpag: Ponta Grosa, 2011. (in press)

1. Introdução

Os sistemas de integração lavoura-pecuária estão reassumindo sua importância, pois têm sido

reconhecidos como alternativa aos atuais sistemas intensivos e pouco sustentáveis de produção

agrícola. Perdas na diversidade, poluição do ambiente por nutrientes e resíduos de defensivos

agrícolas, bem como fragmentação de habitats, são algumas das muitas preocupações ambientais

acerca da agricultura moderna. Em contraste, sistemas de integração lavoura-pecuária em plantio

direto (ILP-PD) podem resultar em ganhos econômicos e ambientais, uma vez que a agricultura

conservacionista é potencializada pela diversidade do sistema integrado, onde se criam novas

rotas de ciclagem de nutrientes e novos processos ecossistêmicos emergem.

A sustentabilidade dos sistemas de ILP-PD tem como fundamento o manejo das plantas

(forrageiras e culturas comerciais) e dos animais de forma que, ao mesmo tempo, não se cause

restrições ao ambiente radicular (e.g., compactação do solo) e se produza quantidades de

resíduos suficientes para o estabelecimento e a consolidação do plantio direto (balanço positivo

de carbono). Os sistemas ILP-PD são sistemas complexos por natureza, com inúmeras interações

espaço-temporais que provocam alterações constantes nas características e nas propriedades

físicas, químicas e biológicas do solo. Por conseguinte, a compreensão e o manejo dos processos

nesta escala de ordem é um desafio, uma vez que predominam o prisma reducionista e o conceito

mineralista no meio cientifico. Tais abordagens limitam a compreensão dos processos atuantes

em sistemas de organização mais complexos, tais como os sistemas de ILP-PD, tornando difícil

compreender os benefícios do sistema na fertilidade do solo (sensu mineralista).

Neste contexto, este trabalho se propõe a apresentar o tema de forma não convencional,

fazendo uso do conceito de propriedades emergentes para abordar a fertilidade do solo em seu

conceito mais amplo, aqui considerado como capacidade do solo em produzir

abundantemente enquanto mantém ou incrementa seu papel nas demais funções

ecossistêmicas. Enquanto o conceito mineralista se baseia em relações de causa-efeito

reducionistas e compartimentalizadas, propõe-se abordar o tema de forma sistêmica e holística.

Para tanto, se fará uso privilegiado de protocolos experimentais de longa duração e com prisma

multi-disciplinar. Tal abordagem, como se verá a seguir, é capaz de demonstrar o nível de

2

sinergismo que atinge o sistema, e o quanto sistemas de ILP-PD podem constituir sistemas mais

sustentáveis e competitivos na produção de alimentos. Por último, o conceito de fertilidade do

solo é revisitado no contexto de sistemas ILP-PD, propondo-se uma série de indicadores

considerados importantes para avaliar a fertilidade do solo desses tipos de sistemas.

2. Sistemas de integração lavoura-pecuária em perspectiva

A integração da agricultura com a pecuária, como atividade voltada à produção de alimentos,

remete aos princípios da civilização humana no período Neolítico, quando da domesticação das

plantas e dos animais (Carvalho et al., 2007). Destarte os sistemas ILP estejam em fase

midiática, como sistemas de produção não são novidade. Segundo Keulen & Schiere (2004), os

sistemas de ILP alcançam 2,5 bilhões de hectares no mundo, sendo responsáveis por mais de 50

% da carne e mais de 90 % do leite consumidos.

Se não novo, ainda assim os sistemas de ILP estão em voga, pois novidade é o uso desse

sistema sob os pilares da agricultura conservacionista. O plantio direto e sua exigência em

cobertura do solo, aliado à diversidade de rotações mais o efeito do pastejo, interagem de forma

sinérgica aportando, aos sistemas ILP-PD, novas propriedades. O resultado em nível de sistema é

maior que a soma das contribuições das tecnologias individuais, de onde depreende a aplicação

do conceito de propriedades emergentes (vide item 6). Neste sentido, a percepção vigente é a de

se tratar de um raro sistema de produção onde o dilema produtividade versus conservação tenha

uma solução compatível com as atuais demandas da sociedade, o que gera enorme interesse,

inclusive em nível de política nacional. Para ilustrar tal expectativa, o governo brasileiro

recentemente se comprometeu(1) a reduzir entre 36,1% e 38,9% as emissões nacionais de CO2-

equivalente até 2020. Dentre as várias iniciativas nesse sentido está o fomento à adoção de

sistemas ILP-PD no Brasil, cuja contribuição estimada na redução de CO2-equivalente estaria

entre 18 e 22 milhões de toneladas pelo comprometimento em incrementar em pelo menos

quatro milhões de ha as áreas operando neste tipo de sistema.

Não é apenas o governo brasileiro que reconhece o potencial dos sistemas integrados. A

FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) considera os sistemas ILP-PD

como uma das vias sustentáveis para se atingir o objetivo de alimentar 9 bilhões de pessoas em

2050. A FAO reconhece que os sistemas ILP-PD são capazes de incrementar a resiliência

ambiental pelo aumento da diversidade biológica, pela efetiva e eficiente ciclagem e reciclagem

de nutrientes, com melhoria da qualidade do solo, provimento de serviços ecossistêmicos e

contribuição para adaptação e mitigação das mudanças climáticas. Também enumera como

(1) Documento de comunicação do governo brasileiro ao UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change) por ocasião da COP 15 (15th Conference of Parties – Copenhagen – janeiro de 2010)

3

benefícios do sistema a melhoria dos processos de produção, incluindo a mão-de-obra, a

resiliência a fatores econômicos e a diminuição do risco. E sob uma perspectiva sócio-cultural,

os sistemas ILP-PD permitem aos produtores atingirem suas aspirações sociais e almejarem uma

dinâmica social equânime (particularmente para mulheres e jovens), e incrementam a segurança

alimentar enquanto se aderem as aspirações atuais dos consumidores quanto à qualidade dos

produtos e dos processos de produção.

Portanto, há muita expectativa sobre o potencial dos sistemas de ILP-PD como

alternativa que permita alcançar produtividade com conservação. Porém, essa capacidade

somente será atingida se o manejo dos compartimentos solo-planta-animal estiver planejado para

permitir a ocorrência das interações sinérgicas que são potencialmente capazes de ocorrer.

3. Manejo da pastagem e dos animais em sistemas de integração lavoura-pecuária

para a sustentabilidade do plantio direto

A sustentabilidade do plantio direto em sistemas integrados depende fundamentalmente

do adequado manejo da intensidade de pastejo. Ao se manejar o número de animais por unidade

de área, e a sua distribuição no espaço, define-se a capacidade da fase pastagem em prover

balanço positivo ou negativo de carbono ao sistema. De forma geral, taxas de lotação definidas

acima do ideal (superlotação) acarretam massas de forragem baixas, menor cobertura do solo,

menor produção de forragem no sistema e, finalmente, menor acúmulo de palha para a lavoura

em sucessão. Do ponto de vista da tecnologia do PD, o animal em pastejo frequentemente é

tomado como um elemento indesejável, pois ingere forragem acumulada que deveria formar

palha. E se não bastasse, recai sobre o animal em pastejo a desconfiança de acarretar

compactação no solo. Não obstante, eis que nem tudo é o que parece ser num sistema de tal

complexidade, pois sistemas ILP-PD sob pastejo com intensidades moderadas podem acumular

mais carbono e nitrogênio que sistemas sem pastejo (considerando as mesmas rotações). E, além

disso, podem melhorar o solo tanto em seus atributos físicos quanto químicos. Para abordar esse

contexto, necessário é apresentar quais modificações traz a presença do animal em pastejo a um

sistema agrícola baseado em plantio direto.

No caso de sistemas ILP-PD, onde o componente planta da fase pastagem é submetido a

pastejo, acrescenta-se um novo compartimento de interação, o animal (Figura 1).

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Figura 1. Representação esquemática dos fluxos dos principais elementos nos diferentes

compartimentos de um sistema de integração lavoura-pecuária. (Wesp, 2010 – Dissertação de Mestrado em preparação).

O animal modifica os fluxos clima-solo-planta pela ingestão dos nutrientes via forragem

consumida, sua digestão e retorno ao sistema via fezes e urina. Ele impõe heterogeneidade na

distribuição espacial dos nutrientes ao pastejar de forma seletiva e criar mosaicos de alturas de

pasto e composições morfológicas contrastantes em nível de dossel. Além disso, a deposição de

excrementos também não é uniforme, pois os nutrientes retornados na forma de urina e de fezes

se apresentam de forma concentrada na área referente ao excremento, mas heterogênea em

relação à área do piquete.

Resulta, da presença do animal, alterações nas vias dos fluxos de nutrientes, bem como na

sua natureza e magnitude, modificando o funcionamento do sistema. Excessos de lotação podem

causar compactação superficial, ainda que essa compactação possa ser revertida pela fase lavoura

(Flores, 2008). Carvalho et al. (2007) demonstraram que, em situações de pastos de aveia com

azevém, os animais caminham mais e pastejam por mais tempo em situações de baixa oferta de

forragem. Em pastoreio contínuo, os autores observaram para cada 1 cm de diminuição na altura

de manejo do pasto, que os animais aumentavam o tempo em pastejo em 13,4 min e caminhavam

183 passos a mais na busca pelo alimento. Por conseguinte, essas respostas individuais dos

animais frente à diminuição da oferta de pasto imprimem um maior impacto do casco animal no

solo. Em altas lotações, não somente cada animal individualmente caminha mais, mas o grupo de

animais é maior, o que faz com que a área física de impacto dos animas seja, finalmente, três

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vezes maior quando se compara extremos de altura de manejo do pasto. Carvalho et al. (2007)

estimaram um incremento de área impactada pelos cascos em 0,47 m2/ha para cada 1 (um) cm a

menos de altura do pasto.

Em intensidades de pastejo moderadas, os animais caminham menos e ingerem mais

forragem, tendo como conseqüência um maior desempenho animal. Nessas condições, a massa

de forragem presente no pasto apresenta-se num dossel que privilegia tanto a colheita de

forragem de alta qualidade pelo animal, quanto à interceptação luminosa e o crescimento vegetal.

Comparado a situações de excesso ou ausência de pastejo, intensidades de pastejo moderadas

incrementam o acúmulo de carbono, pois a produção total de forragem em tal situação é maior.

Além disso, os agregados do solo respondem positivamente a presença do animal, assim como

respondem positivamente vários outros atributos físicos e químicos do solo, conforme

apresentado a seguir.

Neste particular, o solo pode ser considerado como o compartimento centralizador dos

processos, e aquele que captura o sentido (+ ou -) das modificações no sistema. Enquanto os

cultivos se sucedem, tanto quanto a presença dos animais, o solo é o único elemento a

permanecer convergindo alterações físicas, químicas e biológicas de longo prazo. Por esta razão,

o compartimento solo concentra vários dos indicadores de avaliação do sistema. Já o animal em

pastejo pode ser considerado o catalisador que recicla o material vegetal e modifica

profundamente a dinâmica dos nutrientes. Como isto se procede é tema dos itens seguintes.

4. Impacto dos sistemas de integração lavoura-pecuária em atributos do solo

Os sistemas de ILP-PD causam mudanças nos atributos físicos (Conte, 2007), químicos

(Flores, 2008), biológicos (Souza et al., 2010) e na matéria orgânica do solo – MOS (Salton et

al., 2005; Souza et al., 2009), afetando o desenvolvimento radicular (Souza et al., 2008; Souza et

al., 2009) e o rendimento das culturas que vêm na seqüência do pastejo (Silva et al., 2000;

Albuquerque et al., 2001). Por manter os teores de matéria orgânica em níveis adequados (Souza

et al., 2008), além de proporcionar maior qualidade, sustentabilidade e capacidade de produção

dos solos agrícolas, o sistema de ILP-PD, em intensidades moderadas de pastejo, é considerado

um dos sistemas de manejo mais eficientes em melhorar a estrutura do solo (Souza, 2008). Além

disso, em áreas sob pastejo, a deposição de dejetos pelos animais pode constituir-se em

importante fator de reciclagem e de concentração de carbono, de nitrogênio e de outros

nutrientes no solo.

4.1. Impactos em atributos físicos

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Apesar da crescente adoção de sistemas de ILP-PD no país, questionamentos sobre

possíveis impactos negativos, principalmente ligados a degradação física de solos, ainda

persistem. Essa é uma preocupação particular dos agricultores quando da reflexão em adotar a

integração com a pecuária, pois a entrada dos animais poderia levar à compactação do solo pelo

tráfego animal, especialmente em solos argilosos sob PD. Isto porque solos com longo histórico

de uso nesse sistema apresentam atributos físicos alterados pelo tráfego agrícola acumulado ao

longo dos anos, quando comparados à condição de preparo convencional,.

O tráfego de máquinas e implementos agrícolas tem um grande potencial para causar

efeitos destrutivos na estrutura do solo, devido às pressões aplicadas sobre sua superfície.

Processo semelhante ocorre com a presença de animais se deslocando na busca por alimento

(forragem), imprimindo ao solo uma pressão resultante de sua massa corporal sobre os cascos. O

pisoteio por animais tem potencial de causar compactação no solo tanto quanto implementos

agrícolas (Greenwood & McKenzie, 2001). Segundo os autores, as pressões impostas ao solo

pelos animais são dependentes da espécie e da categoria animal, e ainda têm interferência de

quantos de seus membros locomotores estão apoiados no solo, em função de estarem em repouso

ou em movimento. Essa compactação pode ser agravada quando o solo está com umidade acima

do seu limite de friabilidade, e quando do uso de taxas de lotação excessivas. Greenwood &

McKenzie (2001) afirmam que a pressão estática dos cascos dos bovinos é maior do que aquela

de ovinos e equinos, mas Cumming & Cumming (2003) abordaram o tema de forma mais

extensa e suas conclusões levam a outro sentido. Analisando vários tipos de herbívoros

ungulados com massa corporal variando de 5 a 5.000 kg, os autores encontraram uma relação

alométrica entre a área do casco e a massa corporal do animal, descrita por uma função linear

com coeficiente próximo a unidade. Isto significaria que a pressão exercida por unidade de área

seria uma constante relacionada ao peso do animal, independente de espécies e categorias.

Como conclusão parcial, sistemas de ILP-PD têm efeito sobreposto de tráfego de

máquinas e animais, contribuindo para alterar a condição física natural do solo. O desafio reside

em manejar essas alterações causadas por máquinas e animais no sentido de que não se

comprometa a produtividade e a sustentabilidade do sistema produtivo e do meio ambiente. Tal

preocupação não deve focar somente o sistema de produção e sua eficiência produtiva ou

econômica, pois outros fatores, como os ciclos hidrológicos, de nutrientes e de elementos

contaminantes, podem ser afetados em decorrência do impacto do manejo de implementos e dos

animais sobre a estrutura física do solo.

4.1.1. Densidade, porosidade e umidade

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Independentemente da região do Brasil onde se aplique os preceitos da ILP-PD, tanto

em solos tropicais (e.g., região Centro-Oeste) como naqueles localizados em regiões subtropicais

do Sul do país, os atributos físicos de solo têm sido afetados pelo manejo do pasto de forma

similar. Por exemplo, com relação a densidade e porosidade solo, ainda que a fase pastagem seja

mal conduzida, com lotação excessiva, os impactos têm sido restritos a camada superficial do

solo (0 – 10 cm) e têm sido reversíveis. Ações no sentido de restabelecer a condição prévia

envolvem agentes naturais, como as próprias culturas em sucessão, ou operações de semeadura,

com dispositivos que permitem preparo localizado na linha, realizado por elementos sulcadores.

Marchão et al. (2007) reportam, em região tropical, pequenos impactos na densidade do solo sob

ILP, havendo inclusive melhoria na recuperação de áreas fisicamente degradadas, como

observado na retenção de água (Tabela 1).

Tabela 1. Densidade, porosidade e água disponível em sistemas de produção agrícola na região tropical – Planaltina DF. (Adaptado de Marchão et al., 2007)

Atributos Camada - cm Pastagem ILP-PD(1) ILP-C(2) 0-5 1,13 1,19 1,20

10-15 1,13 1,11 1,24 Densidade g/ cm3

20-25 1,04 1,02 1,05 0-5 0,58 0,54 0,56

10-15 0,58 0,59 0,56 Porosidade total cm3/cm3

20-25 0,63 0,64 0,62 0-5 0,07 0,05 0,06

10-15 0,12 0,15 0,07 Macroporosidade cm3/cm3

20-25 0,19 0,20 0,18 0-5 0,16 0,16 0,17

10-15 0,13 0,12 0,16 Água disponível cm3/cm3

20-25 0,14 0,12 0,16 (1)ILP-PD: Sistema de integração Panicum maximum e soja em plantio direto; (2)ILP-C: Sistema de integração

Panicum maximum e soja com gradagem .

Flores et al. (2008) reportam respostas similares de impacto somente nas camadas

superficiais do solo. Em protocolo experimental de longa duração na região sul, a densidade do

solo aumentou e a macroporosidade diminuiu com o aumento da intensidade de pastejo

unicamente na camada superficial, de 0 - 5 cm (Tabela 2), efeito este revertido a valores

próximos aos iniciais após o cultivo da soja (Tabela 3).

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Tabela 2. Densidade e porosidade em diferentes camadas de solo em função de intensidades de pastejo na região Sul (média no período 2001/05). (Adaptado de Flores et al., 2008)

Densidade Porosidade total Macroporosidade Intensidade

de pastejo(1) 0 – 5 5 - 10 0 – 5 5 - 10 0 – 5 5 - 10 -------- g/dm3 --------- -------------------------------- % ----------------------------

Sem pastejo 1,28 1,39 55 49 14 8

Pastejo 40 cm 1,33 1,41 54 50 13 9

Pastejo 20 cm 1,36 1,41 53 50 12 8

Pastejo 10 cm 1,39 1,39 53 49 10 9 (1) As intensidades de pastejo de 10, 20 e 40 cm de altura representam alturas de manejo do pasto obtidas por

alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo.

Tabela 3. Densidade e porosidade na camada superficial do solo após pastagem e após soja em função de intensidades de pastejo na região Sul (média no período 2001/05). (Adaptado de Flores et al., 2008)

Densidade Porosidade total Macroporosidade Intensidade

De pastejo(1) Pós pastejo Pós soja Pós pastejo Pós soja Pós pastejo Após soja

-------- g/dm3 ----------- --------------------------- % --------------------------

Sem pastejo 1,28 1,28 55 55 14 15

Pastejo 40 cm 1,33 1,28 54 55 13 13

Pastejo 20 cm 1,36 1,30 53 54 12 13

Pastejo 10 cm 1,39 1,31 53 54 10 12 (1) As intensidades de pastejo de 10, 20 e 40 cm de altura representam alturas de manejo do pasto obtidas por

alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo.

Portanto, o impacto nos atributos físicos do solo está diretamente relacionado a taxa de

lotação usada na fase pastagem. Ainda que este impacto seja negativo, no caso de lotações

excessivas, os resultados indicam que ele é superficial e reversível. Por último, quando a taxa de

lotação é controlada em nível de pastejo moderado, os atributos do solo são similares a condição

de ausência de pastejo.

4.1.2. Resistência à penetração e força de tensão

A resistência à penetração (RP) é um método clássico e eficiente para o diagnóstico do

estado de compactação do solo (Chancellor, 1994). Os resultados deste parâmetro em protocolo

de longa duração da região Sul (Tabela 4) confirmam aqueles obtidos com densidade do solo, ou

seja, os efeitos se restringem a camada superficial (até 6 cm), aumentando quanto maior a

intensidade de pastejo aplicada. O limite crítico (2,0 MPa) para o desenvolvimento das plantas

9

ocorre somente na maior intensidade de pastejo, e a 12 cm de profundidade, onde o efeito do

pisoteio animal se associa a própria massa do solo na determinação do aumento da RP. O

aumento da RP com a profundidade em todos os tratamentos reflete esse fenômeno e/ou efeitos

acumulados do trafego de máquinas agrícolas.

Tabela 4. Resistência do solo à penetração, expressa em índice de cone, avaliada em três profundidades, na semeadura da safra 2004/05, nos tratamentos estudados. (Conte, 2010 - Tese de Doutorado em preparação)

Profundidades (cm) Intensidade de pastejo 6 12 18

cm .................................kPa.................................... P-10(1) 1.263 A 2.053 a 2.610 A

P-20 1.143 Ab 1.922 a 2.526 A P-30 1.062 Ab 1.977 a 2.654 A P-40 804 Bc 1.759 a 2.389 A SP 635 C 1.448 a 2.131 A

Média 981,4 A 1.831,8 B 2.462 C C V (%) 17,9 14,2 7,8

(1) P -10, P-20, P-30, P-40 e SP representam alturas de manejo do pasto obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo. (Médias seguidas de mesma letra minúscula nas colunas e maiúscula na linha, não diferem entre si pelo teste de Duncan P<0,05).

A medida de RP tem também a restrição da heterogeneidade do solo imposta pelo

pisoteio animal. Nesse sentido, a sua medição georreferenciada, ou a medição contínua da força

de tração medida nas hastes sulcadoras de semeadoras, pode fornecer um diagnóstico

espacializado do estado de compactação do solo (Figura 2). A representação gráfica diz respeito a

uma área de aproximadamente 22 ha onde se aplicam as diferentes intensidades de pastejo

apresentadas na Tabela 4. Observa-se, nas áreas em vermelho (acima de 2.0 MPa), e na camada

de 0 – 10 cm, os limites das três unidades experimentais com os tratamentos de maior intensidade

de pastejo (P-10).

10

Figura 2. Mapas de força de resistência à penetração diferentes profundidades em sistema de

integração lavoura-pecuária sobre Latossolo, semeadura 2007, após 6 anos de rotação pasto/soja. (Conte, 2010 - Tese de Doutorado em preparação).

A avaliação do estado de compactação do solo por meio do uso de hastes instrumentadas

com sensores de força de tração em hastes de semeadora e aquisição georreferenciada de dados

permite mapeamento de áreas com maior detalhamento (Figura 3) do que o uso georreferenciado

de penetrômetros de cone (Figura 2).

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Figura 3. Mapas de força de tração medida em hastes sulcadoras em diferentes profundidades em

sistema de integração lavoura-pecuária sobre Latossolo, semeadura 2007, após 6 anos de rotação pasto/soja. (Conte, 2010 - Tese de Doutorado em preparação).

Como se pode concluir, o conjunto de informações apresentadas reitera a afirmação de

que o uso de pastagens com intensidades de pastejo moderadas não afeta negativamente o solo,

sequer em camadas superficiais.

4.1.3. Estado de agregação do solo

Sistemas de ILP-PD com intensidades de pastejo moderadas promovem melhor

agregação do solo, comparados com os de alta intensidade de pastejo e com os não pastejados

(Tabela 5). Os efeitos benéficos do “bom pastejo” na agregação foram observados por Conte

(2010) até a camada de 20 cm, mas especialmente na camada de 0 -10 cm, aumentando ao longo

do tempo. Pastejos moderados mantendo pastos anuais de inverno entre 20 e 30 cm de altura

promovem melhor agregação por favorecerem a formação de agregados >2 mm (Souza, 2008) e

o diâmetro médio ponderado de agregados estáveis em água (Tabela 5).

12

Tabela 5. Diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados estáveis em água em diferentes camadas de um Latossolo Vermelho distroférrico em sistema de integração agricultura-pecuária, submetido a intensidades de pastejo sob plantio direto. (Conte, 2010 - Tese de Doutorado em preparação)

Intensidades de pastejo(1)

SP P-40 P-30 P-20 P-10

Camadas

cm -------------------------------mm---------------------------------------

0 a 10 2,85aB 3,54aA 3,52aA 3,92aA 3,59aA

10 a 20 2,16bB 2,78bA 3,05bA 2,57bA 2.30bB

Média 2,50 3,16 3,28 3,33 2,94 (1) P -10, P-20, P-30, P-40 e SP representam alturas de manejo do pasto obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo. Letras minúsculas, na coluna, separam o efeito de profundidade. Letras maiúsculas, na linha, comparam o efeito dos tratamentos dentro da mesma profundidade. Letras iguais não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5%. Efeitos positivos da integração lavoura-pecuária na agregação do solo também foram

observados em condições tropicais por Salton et al. (2005). Os autores chegaram a tal conclusão

pela medida do índice de estabilidade dos agregados (Figura 4), cujos resultados foram obtidos

em diferentes sistemas de produção agrícola de longa duração e em diferentes locais no Mato

Grosso do Sul.

Figura 4. Índice de estabilidade de agregados na camada de 0 – 20 cm do solo em sistemas com

longo histórico de manejo. (Salton et al., 2005). As siglas Lav, Lav-Past, Past e VN referem-se a sistemas de lavoura, lavoura-pastagem, pastagem e vegetação natural, respectivamente.

Como se pode depreender, nem todos os parâmetros relacionados aos atributos

físicos do solo são indiferentes ou negativamente afetados pela presença do animal em pastejo. A

fase pastagem contribui positivamente no estado de agregação do solo.

4.1.4. Rugosidade superficial e retenção e velocidade de escoamento da água

13

A ruptura da estrutura do solo pelo casco do animal dá origem à formação de

pequenas depressões na superfície do solo, assim como causa leve revolvimento, expondo o solo

desestruturado. É importante ressaltar que esse processo ocorre quando o solo apresenta um teor

de umidade próximo, ou acima, do ponto de friabilidade, não ocorrendo ou sendo pouco

expressivo à medida que o solo vai perdendo umidade.

Após o cultivo da soja, Lunardi (2005) observou maiores valores de infiltração de

água no solo em áreas conduzidas com menor intensidade de pastejo (122,8 mm h-1) na fase

pastagem precedente, em relação a áreas com maior intensidade de pastejo (84,9 mm h-1).

Alterações na superfície interferem diretamente no processo de infiltração de água no solo

devido à descontinuidade de poros a partir da superfície; neste caso diminuindo a taxa de

infiltração de água. O aumento da rugosidade promove armazenamento temporário de água

nessas pequenas depressões superficiais, dando mais tempo para que ocorra infiltração,

retardando ou reduzindo as enxurradas e, assim, contribuindo com a sustentabilidade do sistema

produtivo e do meio ambiente pela redução das perdas de solo, de água e de contaminantes.

4.2. Impactos em atributos químicos do solo

4.2.1. Indicadores de acidez e cálcio e magnésio

A decomposição de resíduos das culturas e dos animais (grupos carboxílicos e

fenólicos), a reação dos adubos nitrogenados (processo de nitrificação) e a exportação de bases

pelos grãos na colheita e pelos animais no pastejo são os principais fatores que provocam a

acidez do solo em sistemas de ILP-PD.

Quando bem conduzido, uma característica do sistema é o aumento gradual do teor de

matéria orgânica ao longo do tempo (item 4.2.2). O aumento dos estoques de matéria orgânica

do solo (MOS) reduz os efeitos prejudiciais da acidez do solo e da toxidez de alumínio devido ao

aumento de ácidos orgânicos de baixo peso molecular (Salet et al., 1999). Entretanto, mesmo que

essa redução ocorra, isto não faz prescindir a correção da acidez do solo, uma vez que as

forrageiras e as culturas comerciais respondem à aplicação de calcário (Petrere & Anghinoni,

2001; Sá, 1999).

A aplicação de calcário em superfície sem incorporação ao solo tem sido utilizada como

prática consolidada em PD e o seu efeito em profundidade é relativamente rápido (Caires et al.,

1998; Caires, 2000; Anghinoni, 2007). Esse efeito é atribuído a diversos mecanismos, dentre eles

a descida física de partículas finas (Amaral et al., 1994) e a ação de ácidos orgânicos

hidrossolúveis (Miyazawa et al., 1993; Franchini et al., 1999a; Franchini et al., 2000), atuando

14

isoladamente ou em conjunto. No sistema de ILP-PD de longa duração na região sul, com

diferentes intensidades de pastejo de bovinos, no período outono-inverno, e soja, na primavera-

verão, a presença dos animais favoreceu os efeitos em profundidade da calagem aplicada na

superfície do solo (Flores et al., 2008). Isto verificado tanto pelos índices de acidez (pH,

saturação por bases e por alumínio), como pelos teores de cálcio e magnésio trocáveis no solo

(Figura 5). Essa rápida descida ocorre como resultado da ação conjunta do pastejo (alteração de

atributos físicos do solo), do resíduo de culturas (biomassa vegetal sobre o solo) e dos

excrementos dos animais (ligantes orgânicos). Além disso, a exsudação de compostos orgânicos

pela aveia e pelo azevém, sob influência do pastejo (remoção da parte aérea com efeito associado

a senescência de componentes morfológicos, tanto da parte aérea quanto do sistema radicular),

poderia ser responsável por um efeito mais homogêneo frente a acidez das áreas pastejadas, uma

vez que a distribuição dos resíduos animais é heterogênea. Os mesmos ácidos orgânicos

exsudados pelas plantas e liberados durante a degradação dos seus resíduos culturais (Kochian,

1995; Ma et al., 2001) também são encontrados no esterco bovino (Baziramakenga & Simard,

1998). Desta forma, é possível que, de forma semelhante ao observado para os ácidos orgânicos

solúveis de origem vegetal, os ácidos orgânicos solúveis de origem animal possam diminuir a

ação fitotóxica do alumínio e formar complexos com Ca2+ e Mg2+ favorecendo, dessa forma, a

sua descida no perfil do solo. Esses efeitos em profundidade dependem, por conseguinte, de uma

série de fatores tais como a quantidade e dose de calcário aplicada, o tipo de solo, a adubação, o

sistema de rotação e de manejo de resíduos das culturas, bem como o regime pluviométrico.

15

Figura 5. pH em água (a), cálcio trocável (b), magnésio trocável (c), saturação por bases (d) e saturação por alumínio 24 meses após a aplicação de calcário em um Latossolo Vermelho distroférrico sob sistema de rotação pasto/soja em plantio direto com (SP-4,5) e sem (SP-0) correção do solo ou sob sistema de integração lavoura-pecuária em plantio direto com correção do solo, submetido a diferentes intensidades de pastejo (ns= não significativo). Flores et al. (2008)

4.2.2. Matéria orgânica e nitrogênio

16

Os teores de carbono e nitrogênio (C e N) se mantém estáveis em solo sob vegetação

natural. O preparo do solo utilizando intenso revolvimento e sistemas de culturas com baixa

adição de resíduos acarretam em redução intensa da MOS, levando o solo à degradação, com

conseqüente perda de sua qualidade e do rendimento das culturas.

A ILP-PD, sob intensidades moderadas de pastejo, combina a ausência de revolvimento

do solo e o elevado aporte de resíduos pela utilização de lavouras e pastagens. Isso vem sendo

obtido em condições tropicais e subtropicais brasileiras pela crescente utilização de forrageiras

para formação de cobertura do solo. Em sistemas de ILP-PD ocorre aporte diferenciado de

resíduos vegetais em relação aos sistemas puros de produção de grãos, tanto na superfície quanto

no perfil do solo pelas raízes (Souza et al., 2008; Souza et al., 2009; Souza et al., 2010). Desta

forma, a intensidade de pastejo tem grande influência na quantidade e distribuição desses

resíduos no solo, assim como dos dejetos excretados pelos animais em pastejo. Diante disso, se

verifica que o aporte de C e N (total e na fração particulada), tanto em superfície quanto em

profundidade, será influenciado pela lotação animal (Figuras 6 e 7) e, por este motivo, a altura de

manejo do pasto passa a ser um fator de grande importância na dinâmica da MOS, entre outros

nutrientes.

17

Figura 6. Estoques de carbono na camada de 0 – 20 cm do solo nas frações associadas aos minerais do solo (C-MOM) e na matéria orgânica particulada (C-MOP) e a proporção entre as duas frações em sistemas com longo histórico de manejo e em diferentes localidades (Salton et al., 2005). As siglas Lav, Lav-Past, Past e VN referem-se a sistemas de lavoura, lavoura-pastagem, pastagem e vegetação natural, respectivamente.

Figura 7. Estoques de carbono orgânico total (a) e nitrogênio total (b) na camada de 0 a 20 cm em um Latossolo Vermelho distroférrico após sete anos de rotação pasto/soja (Souza et al., 2009). P -10, P-20, P-40 representam alturas de manejo do pasto obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo

Dessa forma, a condução desses sistemas por longo tempo sob plantio direto, em

condições de moderada carga animal (cerca de 2 animais por hectare), promove menor saída de

C e de N, por respiração microbiana (Souza et al., 2010) e pelo pastejo animal. Como

conseqüência, o estoque desses elementos no solo tende a ser maior. Os autores verificaram que

o tempo tem efeito importante na avaliação de sistemas ILP-PD, uma vez que o comportamento

da MOS é distinto quando comparado a sistemas puramente de produção de grãos. Aumentos de

até 3,47 Mg ha-1 têm sido observados no estoque de C após três anos, representando um

incremento médio anual de 1,16 Mg ha-1 (Figura 6a), o que é considerado alto (Corazza et al.,

1999). Para o N esse aumento no estoque chega a 345 kg ha-1, representando um aporte anual

médio de 115 kg ha-1 (Figura 7b). Por conseguinte, enquanto intensidades de pastejo moderadas

(20 e 40 cm) promovem aumento nos estoques de carbono e nitrogênio total no solo de forma

similar ao plantio direto sem pastejo, o pastejo pesado (10 cm) acarreta perdas na qualidade do

solo, com diminuição nos estoques de carbono e nitrogênio total ao longo do tempo (Figura 7).

O efeito benéfico dos sistemas ILP-PD, com pastejo a intensidades adequadas, decorre da

melhor relação entre massa de raízes e parte aérea, que se acumulam no tempo, pois ocorre um

18

mínimo de revolvimento do solo e, portanto, pouca incorporação mecânica dos resíduos vegetais,

diminuindo a oxidação. Além disso, o que contribui para o acúmulo de MOS (C e N), em

profundidade em sistemas integrados de produção, é o transporte de resíduos vegetais da

superfície do solo, pela macro e mesofauna do solo, que é bastante superior em sistemas

integrados em relação aos puros.

4.2.3. Índice de manejo de carbono

As melhorias do solo pelo manejo em sistema de ILP-PD podem ser observadas

quando se avalia o índice de manejo de carbono (IMC), que é um indicador de qualidade do solo.

Ele permite avaliar a dinâmica dos processos em relação à perda ou ao ganho: quanto maior o

IMC, maior a qualidade do solo. No RS, Souza et al., (2009) constaram que em baixas

intensidades de pastejo (40 cm) ocorre a manutenção do IMC, tendendo a ser superior na

intensidade moderada (20 cm), em relação a áreas não pastejadas (Tabela 6). Isto demonstra que

essas áreas mantêm a labilidade da matéria orgânica semelhante à área referência (sem pastejo),

enquanto que na maior intensidade de pastejo (10 cm de altura) esse índice é bastante inferior.

Com resultados similares, Salton (2005) avaliou um Latossolo Vermelho distroférrico no

município de Dourados/MS e verificou IMC superior ao cerrado nativo quando da utilização de

sistemas integrados de produção.

Tabela 6. Índice de estoque de carbono (IEC), labilidade (L), índice de labilidade (IL) e índice de manejo de carbono (IMC), na camada de 0 a 20 cm, em um Latossolo Vermelho distroférrico após sete anos de rotação pasto/soja (Souza et al., 2009).

Intensidades de pastejo IEC L IL IMC

10 cm 0,884 b 0,102 b 0,733 b 65 b

20 cm 0,986 a 0,131 a 1,072 a 107 a

40 cm 0,955 a 0,146 a 1,045 a 100 a

Sem pastejo(1) - 0,140 a - 100 a (1)Referência com IMC 100. Intensidades de pastejo de 10, 20 e 40 cm representam alturas de manejo do pasto

obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo. Valores seguidos de mesma letra na coluna não diferem pelo teste de Tukey (P<0,05).

4.2.4. Fósforo

19

A dinâmica do fósforo no solo em sistemas de ILP-PD, com pastejo pelos animais,

tende a ser mais complexa do que em sistemas puros de produção de grãos ou pastagem.

Aspectos importantes a serem considerados são as formas (orgânica e inorgânica) e as frações

(diferentes labilidades) com que esse fósforo se acumula formando gradientes acentuados no

perfil do solo. No Brasil, inúmeros são os trabalhos desenvolvidos em sistemas de produção de

grãos e plantas de cobertura, tanto em solos de clima tropical (Araújo et al., 1993; Fernandes et

al., 2002) quanto em solos de clima subtropical (Selles et al., 1997; Rheinheimer & Anghinoni,

2001; Pavinatto & Rosolem, 2009).

Entretanto, em sistemas de ILP-PD, raros são os trabalhos como o de Souza (2008), que

relaciona a intensidade de acúmulo do P, as mudanças nas suas formas químicas em função do

tempo e seu grau de disponibilidade às plantas. Nesse trabalho, ao longo de sete anos, ocorreu

aumento no teor total do P (780 para 950 mg dm-3), nas formas inorgânica e orgânica, e nas

frações lábil, moderadamente lábil e pouco lábil, de maneira similar nas áreas pastejadas e não

pastejadas (Figura 8a). O fósforo acumulou-se preferencialmente nas frações inorgânicas e

moderadamente lábeis. Enquanto o acúmulo de fósforo inorgânico foi verificado até a

profundidade de 20 cm, o fósforo orgânico acumulou somente até 5 cm. É interessante, no

entanto, observar que a fração lábil, especialmente sua forma inorgânica, decresceu com a

intensidade de pastejo (Figura 8b), com respectivo aumento nas frações de menor labilidade

(Souza, 2008).

Figura 8. Teor e formas de fósforo (a) e fósforo lábil em função da intensidade de pastejo em um Latossolo Vermelho distroférrico após sete anos de rotação pasto/soja (Souza, 2008). Intensidades de pastejo P-10, P-20 e P-40 representam alturas de manejo do pasto (cm) obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo.

20

O padrão de deslocamento animal também pode influenciar a distribuição de excrementos

neste sistema (Baggio et al., 2009), sendo os animais considerados agentes aceleradores da

ciclagem de nutrientes (Junior et al., 2009), afetando o ciclo biológico de P que participa nas

transformações de P no solo (Tate & Salcedo, 1988). Altas intensidades de pastejo favorecem a

absorção de P lábil pelas raízes nas camadas mais profundas, que é redistribuído no perfil do

solo, enquanto que nas áreas sem pastejo, com menor quantidade de raízes e concentração de

raízes nas camadas superficiais (Souza, 2008), a absorção de P fica limitada nessas camadas. Isso

pode ocorrer devido às adubações contínuas na linha (Ciotta et al. 2002; Costa et al. 2009) e

bioporos formado pelas raízes e fauna do solo (Adiscott, 1995), que promovem a redistribuição

de P no perfil do solo.

4.2.5. Potássio

Em sistemas de ILP-PD a dinâmica de potássio no solo é também alterada quando

comparado a sistemas puros de produção, devido ao aumento na MOS (Souza et al., 2009;

Salton, 2005). Isto promove aumento na capacidade de troca de cátions (Mielniczuk, 2005) e na

reciclagem de K, via culturas de grãos e pelos animais. Tal fenômeno pode ser observado na

Figura 9, onde a ciclagem desse nutriente aumentou com a intensidade de pastejo. O valor dos

excrementos como fonte de nutrientes depende da distribuição nas pastagens, da categoria e da

espécie animal, da quantidade consumida e da composição química das partes da planta que são

ingeridas (Souto, 2006). O potássio é um dos nutrientes que mais retorna à pastagem por meio

das fezes e da urina, que são distribuídos de forma desuniforme na superfície do solo. Portanto,

esse retorno é influenciado pela taxa de lotação animal, pelo método de pastoreio, pela área de

descanso, pelo próprio animal (espécie, raça, sexo), pela quantidade e freqüência de excreção,

pela localização das aguadas, pela topografia do terreno e pela ocorrência de sombras (Rodrigues

et al., 2008).

As quantidades de K, acumuladas nos diferentes compartimentos (soja, pastagem e

animais) em um ciclo de ILP, são elevadas (Figura 9), sendo muito superiores às necessidades

das culturas. A ausência do pastejo, apesar de propiciar menor ciclagem de potássio, resulta em

maiores teores desse nutriente ao longo do perfil do solo, em relação às áreas com animais,

especialmente aquelas intensamente pastejadas. Isto provavelmente devido a perdas no sistema

através da excreta. Em todas as situações, ocorre a formação de um gradiente de concentração de

potássio a partir da superfície, sendo maior após a fase pastagem (Figura 10a) que após a fase

soja (Figura 10b). O balanço de potássio em tal sistema de ILP-PD é negativo e proporcional à

lotação animal (Ferreira, 2009). Mesmo assim, a produtividade da soja não é afetada, uma vez

que os teores disponíveis de potássio são elevados e acima do nível crítico.

21

Figura 9. Potássio acumulado em diferentes compartimentos da pastagem, da soja, nos animais e

nos seus dejetos, em um Latossolo Vermelho distroférrico após oito anos de rotação pasto/soja (Ferreira, 2009). Intensidades de pastejo P-10, P-20, P-30 e P-40 representam alturas de manejo do pasto (cm) obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo. *, N.S., significativo e não significativo pelo teste F (P<0,05), respectivamente. Médias de mesma letra, dentro do mesmo compartimento, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5 % de probabilidade.

22

Figura 10. Teores de potássio disponível (Mehlich 1) no perfil do solo em (a) maio e (b) novembro de 2007 e (c) maio de 2008 em Latossolo Vermelho distroférrico após oito anos de rotação pasto/soja (Ferreira et al., 2009). Intensidades de pastejo P-10, P-20, P-30 e P-40 representam alturas de manejo do pasto (cm) obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo. Trat.= tratamento; Prof.= profundidade; DMS= diferença mínima significativa pelo teste de Tukey a 5 % de probabilidade.

4.3. Em atributos biológicos

4.3.1. Biomassa e atividade microbiana

A biomassa microbiana e a respiração basal são estimuladas pelas maiores

intensidades de pastejo (Tabela 7). De acordo com Cattelan & Vidor (1990), a biomassa

microbiana aumenta com a acumulação de resíduos orgânicos no solo. Nos sistemas de ILP-PD,

além do aumento dos resíduos dos animais (esterco e urina), ocorre incremento da biomassa

radicular com o pastejo (Souza, 2008). Neste trabalho, o conteúdo de carbono na biomassa

microbiana foi menor do que 2 %, o que poderia indicar perdas efetivas de carbono do solo

(Gama-Rodrigues, 1999). Entretanto, os valores de carbono na biomassa encontrados pelo autor

foram ainda maiores do que os encontrados no cultivo convencional (0,5 %), no plantio direto

sem pastejo (0,7 %) e pastagem natural (1.1%) em solos tropicais do cerrado brasileiro.

Medidas do quociente metabólico (qCO2) são importantes para detectar o efeito das

condições de estresse ambiental. Entretanto, esse quociente não foi afetado pelo pastejo (Tabela

7). Essa resposta pode estar relacionada à pequena fração (15-30%) da biomassa microbiana que

é catabolicamente ativa (Mac Donald, 1986), desde que o restante dos microorganismos

permaneçam em forma latente ou inativa.

Tabela 7. Biomassa e atividade microbiana do solo em Latossolo Vermelho distroférrico após sete anos de rotação pasto/soja (Souza et al., 2010).

Atributos microbiológicos P-10(1) P-20(1) P-40(1) SP(2)

Biomassa microbiana (mg C kg-1 de solo) 648 a 574 b 515 c 465 d

Respiração basal diária (mg C-CO2 kg-1 de solo) 8,1 a 7,6 b 7,4 b 6,3 c

Quociente metabólico (mg CO2/mg C dia-1) x 10-3 12,5ns 13,2 14,3 13,5

C-BM/COT (%) 1,98 a 1,82 a 1,51 b 1,47 b

(1)Altura do pasto. (2) Área sem pastejo. Intensidades de pastejo P-10, P-20 e P-40 representam alturas de manejo do pasto (cm) obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais. Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo Médias seguidas de mesma letra na linha não diferem pelo teste de Duncan (p<0,05).

23

4.3.2. Diversidade microbiana funcional

Sistemas de ILP-PD são capazes fomentar a diversidade microbiana em comparação a

sistemas de plantas de cobertura e produção de grãos (Chavez et al., 2008). O índice de

diversidade de Shannon parece se correlacionar com a presença do animal em pastejo (Figura

11). A média observada para o tratamento sem pastejo foi de 6,52, enquanto a maior intensidade

de pastejo atingiu índice de 6,93. Já os demais tratamentos estiveram ao redor de 7,3, o que

parece significar uma diversidade microbiana potencializada pelo pastejo moderado. Os valores

observados são elevados quando comparados a outros sistemas de manejo com plantas de

cobertura/culturas comerciais, que se mantiveram entre 4,0 e 5,0 (Papatheodorou et al., 2008).

Pastagens, como azevém e aveia preta, sob pastejo, promovem exsudação intensa de

compostos orgânicos pelas raízes em sua rizosfera (Tisdall & Oades, 1982), compostos esses que

servem como fonte de energia aos microorganismos. Esse efeito positivo do pastejo na atividade

e diversidade biológica concorre com o adensamento do solo e diminuição da macroporosidade

no tratamento de maior intensidade de pastejo, com provável declínio de suprimento de oxigênio

(Flores et al. 2007). Variabilidade maior dependeria de maior diversidade de espécies

envolvidas na rotação (Moreira & Siqueira, 1999).

Figura 11. Índice de diversidade de Shannon com base na capacidade de utilização de substratos

de carbono pelos microrganismos em Latossolo Vermelho distroférrico após sete anos de rotação pasto/soja (Chavez et al., 2008). Intensidades de pastejo P-10, P-20, P-30 e P-40 representam alturas de manejo do pasto (cm) obtidas por alterações na taxa de lotação dos animais.

24 Quanto menor a altura do pasto, maior a taxa de lotação. Sem pastejo (SP) representa uma fase pastagem onde não entra animais, e o pasto serve exclusivamente para cobertura do solo.

5. Indicadores de avaliação do componente solo

O solo é o componente sobre o qual convergem os efeitos das fases da lavoura e da

pastagem ao longo do tempo, efeitos esses de natureza física, química e biológia. Para se atingir

a “percepção das plantas com relação a fertilidade do solo” nesses sistemas, é fundamental que

se ascenda da escala reducionista a um novo nível de ordem, onde os diferentes parâmetros

estejam compreendidos em sincronismo e de forma multivariada. Os parâmetros indicadores dos

componentes físicos são particularmente importantes em sistemas ILP-PD, pois o sistema

convive com o paradigma técnico de impacto do pisoteio animal em adição ao tráfego agrícola.

Indicadores clássicos de natureza física, como a densidade e a porosidade do solo, e suas

metodologias de determinação, têm sua aplicação dificultada em sistemas de ILP-PD, pela escala

espacial necessária aos estudos e pela heterogeneidade espacial do uso do pasto pelos animais, o

que dificulta a obtenção de unidades amostrais representativas e que reflitam os efeitos dos

animais em nível de unidade experimental. Nesse sentido, a medição georreferenciada da

resistência do solo à penetração e/ou força de tração tem permitido uma avaliação mais apurada

do impacto das máquinas e animais. Os indicadores de agregação do solo têm refletido o

incremento na qualidade do solo quando do uso da fase pastagem sob pastejo em sistemas

integrados.

Nos indicadores de atributos químicos se destacam os estoques de carbono e de

nitrogênio, especialmente pelas características de potencial de seqüestro de carbono. Neste

sentido, o índice de manejo de carbono (IMC) é um bom indicador da qualidade do solo, por

integrar a dinâmica das diferentes frações, especialmente a fração lábil (particulada), a mais

afetada pelo manejo.

Os indicadores de atributos biológicos residem sobre a microbiota do solo, sua atividade

e diversidade. A magnitude e atividade da biomassa microbiana são indicadores sensíveis à

intensidade de pastejo, refletindo o fluxo de remoção de biomassa e de retorno de excrementos.

Em princípio, quanto maior a diversidade de rotações, maior a diversidade esperada na micro e

meso-fauna.

Desta forma, inúmeros são os parâmetros indicadores da qualidade de solo que podem ser

utilizados para avaliar os sistemas de ILP-PD. No entanto, sua importância é relativizada ao que

se quer descrever. A partir desse entendimento e da experiência obtida na condução de diferentes

sistemas de integração lavoura-pecuária no Sul do Brasil, Carvalho et al. (2009) sugerem que a

escala de avaliação apresentada na Tabela 8, seja tomada como orientação em pesquisas ou

situações de avaliação desses sistemas. Mesmo que os autores tenham manifestado não

25

objetivarem ser conclusivos a respeito dos possíveis indicadores de todos os processos que

estejam atuando num sistema de tal complexidade, esses indicadores podem auxiliar na reflexão

de como alguns deles podem se referir a parte dos processos vigentes para, posteriormente,

avaliar os seus impactos em escala sistêmica.

Tabela 8. Indicadores de avaliação de sistemas de integração lavoura-pecuária em plantio direto

(Carvalho et al., 2009)

Avaliação do sistema Indicadores(1)

Prioridade2 Indicação3 Custo relativo4 Densidade +++ - +-++ Porosidade +++ + +-++ Umidade Taxa de infiltração

++ ++

+ +

--+- +-++

Agregação +++ + +-++ Pressão de pré-consolidação + - +-+- Resistência à penetração ++ - +-++ Força de tração ++ - ++++ Calagem superficial (efeito em profundidade)

++ + +-+-

Estoque de carbono +++ + +-++ Índice de manejo de carbono ++ + +-++ Estoque de nitrogênio ++ + +-++ Formas de fósforo + Depende +++- Disponibilidade de nutrientes + + +-+- Ciclagem de potássio + + +++- Biomassa microbiana + + ++++ Quociente metabólico + Depende ++++ Diversidade microbiana Emissão de gases

+ +

+ -

+++- +++-

1 Baseado nos protocolos de integração lavoura-pecuária de corte bovina e ovina de experiência dos autores. 2 Ranking de prioridade (+++ recomendável para todos os tipos de experimentos, ++ desejável para objetivos

exploratórios adicionais, + desejável para objetivos exploratórios pormenorizados) considerando recomendação básica para qualquer experimento de integração lavoura-pecuária (mas vide contexto de abrangência no manuscrito). Hipóteses específicas podem alterar as prioridades menores, mas não as maiores.

3 Refere-se a indicação qualitativa da variável, + sinalizando que maior a sua magnitude, maior a probabilidade de efeito positivo sobre o sistema, o inverso sinalizado por -.

4 Relação empírica entre o esforço para mensuração e o custo para obtenção da amostra e posterior análise em relação a funcionalidade do indicador (++++ alto custo e alta funcionalidade, ++-- alto custo e baixa funcionalidade, --++ baixo custo e alta funcionalidade, +-+- médio custo e/ou funcionalidade).

6. A fertilidade do solo como uma propriedade emergente de sistemas ILP-PD

O estudo da Fertilidade do Solo passou recentemente a ser importante no Brasil, na década

de 1960, com a implantação de programas de recomendação de adubação e de calagem com base

em análise do solo. Isto, para atender uma demanda decorrente da expansão de área cultivada,

especialmente com culturas de grãos em solos ácidos e de baixa fertilidade, proporcionada pela

mecanização agrícola e uso de insumos modernos na agricultura.

26

Desde aquela época e até os dias de hoje, a ênfase tem sido dada às características e

propriedades químicas do solo. A lógica que vigora é que pela análise de atributos químicos se

pretende avaliar a capacidade do solo em suprir nutrientes e verificar a presença de elementos ou

substâncias tóxicas às plantas. A aplicação do conhecimento da Fertilidade do Solo consiste,

então, em efetuar recomendações de adubação e de correção do solo para uma determinada

expectativa de produtividade e manter o solo em nível de suficiência.

Dentro da concepção reducionista, a avaliação da fertilidade do solo fica restrita pelo

grande número de fatores que a afetam, e a análise química do solo contempla apenas parte do

intrincado processo de suprimento dos nutrientes para as plantas. Tal procedimento passa a ser

ainda mais restritivo em sistemas de produção mais complexos, como a ILP-PD, onde o balanço

de matéria e energia é comumente positivo. Neste caso, com base na concepção sistêmica do

solo, da percepção e da inclusão do fator tempo e da aplicação da termodinâmica do não

equilíbrio, há fortes indicações da inadequação dos princípios mecanicistas para o estudo dos

sistemas vivos, pois estes induzem à priorização das relações e do todo (Addiscot, 1995;

Mielniczuk et al., 2003; Nicolodi et al., 2008).

A interpretação do sistema solo, com base na teoria dos sistemas abertos afastados do

equilíbrio termodinâmico, com base na teoria do caos e da existência de estruturas dissipativas,

leva ao funcionamento complexo nos processos de turbulência, auto-organização, mudança de

nível de ordem e geração de propriedades emergentes(2) (Mielniczuk et al., 2003). Segundo os

autores, quanto mais complexas as interações entre e dentro de cada subsistema (químico, físico

e biológico), maior é a probabilidade de resultar em propriedades emergentes que são

importantes na regulação das funções do solo.

Na passagem do manejo convencional de uso do solo (com balanço negativo de matéria e

energia e de elevado estado de desorganização do sistema solo = elevada entropia) para sistemas

conservacionistas, especialmente os sistemas de ILP-PD (com balanço positivo de matéria e

energia = auto-organização do solo e tendência à complexidade) verifica-se, como apresentado

ao longo deste trabalho, ganhos em muitas características e propriedade físicas (agregação,

macroporosidade e armazenamento de água), químicas (eficácia da correção da acidez em

profundidade, teor de matéria orgânica, índice de manejo de carbono e disponibilidade de

nutrientes) e biológicas (biomassa, atividade e diversidade microbiana) do solo, muitas delas

consideradas como indicadores de sua qualidade. De fato, essas melhorias, com a evolução

desses sistemas, propiciam que o solo melhor cumpra as suas funções: de dar suporte e fornecer

2 Propriedades emergentes, são as propriedades do todo; não são redutíveis à soma dos efeitos isolados; não estão presentes no nível inferior de ordem; não podem ser explicadas e nem reduzidas aos elementos que interagiram para gerá-las (Odum, 1983).

27

oxigênio, água e nutrientes para as plantas, que nada mais é do que a fertilidade do solo, no seu

sentido amplo, que emerge do sistema. A fertilidade, neste caso, deve ser encarada como a

capacidade do solo em produzir abundantemente enquanto mantém ou incrementa seu papel nas

demais funções ecossistêmicas.

Mesmo que possam ser identificadas melhorias diretamente relacionadas com o conceito

restrito (químico) de fertilidade do solo, como disponibilidade dos nutrientes e eliminação de

elementos tóxicos para as plantas, elas não são suficientes para a adequada avaliação de sistemas

mais complexos. Há evidências de que o alumínio, em tais condições, seja menos tóxico para as

plantas e ocorram alterações nas relações entre os indicadores de acidez e de fertilidade com o

crescimento e o rendimento das culturas, como resultado da auto-organização do sistema solo

(Salet et al., 1997; Nicolodi et al., 2008). Deste modo, a avaliação da Fertilidade do Solo nos

sistemas mais complexos requer uma abordagem sistêmica e holística, como alternativa ao atual

enfoque, que tem demonstrado ser insuficiente para expressar a “fertilidade do solo percebida

pelas plantas” (Nicolodi et al., 2008).

7. Considerações finais

Sistemas de ILP-PD constituem-se em raros sistemas de produção de alimentos onde

altos níveis de produtividade podem ser almejados com a conservação do ambiente. A

combinação entre os preceitos conservacionistas do plantio direto, a rotação de culturas e a

presença do animal em pastejo, num mesmo sistema, é capaz de mimetizar os processos

fundamentais de ciclagem que ocorrem nos ecossistemas naturais, o que assegura o grau de

sustentabilidade reconhecido desses sistemas. Tal estado de resiliência é atingido em elevado

grau de complexidade, tornando a expressão tradicional da fertilidade, via análise dos atributos

químicos do solo, insuficiente para corresponder a produtividade do sistema. Neste sentido, este

trabalho exemplificou como diferentes parâmetros do solo interagem, se potencializam ou se

anulam, numa intrincada matriz multifuncional. Resulta que sistemas de ILP-PD não conseguem

ter sua fertilidade e, portanto, suas propriedades sinérgicas e emergentes, descritas de forma

convencional. Não obstante, a pesquisa ainda está por desenvolver ferramentas analíticas para tal

desafio, mas importante é reconhecer as limitações do conceito mineralista para que a ciência

possa avançar. Para tanto, sistemas ILP-PD constituem-se num provocativo modelo de estudo.

8. Referências bibliográficas

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