Nanotecnologia aplicada a avaliação física de um latossolo de cerrado sob sistemas de sucessão de culturas em plantio direto

Abstract

A compactação do solo em sistemas plantio direto (SPD) tem comprometido a sua sustentabilidade. Para contornar esse problema, a escarificação mecânica e a manutenção da cobertura vegetal são sugeridas como práticas de manejo a fim de restabelecer as condições ideais de cultivo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito a curto prazo da escarificação e do uso de diferentes plantas de cobertura na manutenção do SPD envolvendo as culturas do arroz de “terras altas” e feijão de “inverno”). O trabalho foi desenvolvido em Selvíria, MS em 2014/15 e 2015/16, em um Latossolo Vermelho Distrófico de textura argilosa. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados disposto em parcelas subdivididas, tendo nas parcelas as condições da superfície do solo em SPD (com e sem escarificação mecânica) e nas subparcelas as plantas de cobertura (pousio, Cajanus cajan, Crotalaria juncea, Urochloa ruziziensis (Syn. Brachiaria ruziziensis) e Pennisetum glaucum), com quatro repetições, cultivadas com arroz e feijão. Foram avaliadas as características fitotécnicas das culturas e atributos físicos e químicos do solo em quatro camadas (0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m). Realizou-se a análise de variância e teste de Tukey a 5%de probabilidade para comparação de médias. Além disso, na camada de 0 a 0,05 m do solo também foram analisadas as características das nanopartículas e nanoestruturas do solo. Para essas análises incluiu-se o solo de Cerrado remanescente para comparação com os tratamentos estudados. As nanopartículas (< 200nm) foram extraídas e caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectrometria de infravermelho (FTIR). Os resultados obtidos foram avaliados por meio da análise dos componentes principais e agrupamentos hierárquicos. As plantas de cobertura e a escarificação não influenciaram a produtividade do arroz de “terras altas “e do feijão de “inverno” após dois anos de cultivo. O estudo das nanopartículas e nanoestruturas mostrou-se sensível as alterações promovidas pelo uso da escarificação e das plantas de cobertura, apresentando assim potencial para ser uma ferramenta suplementar indicadora de qualidade do solo. O fósforo (P) foi o atributo químico mais influenciado pelas práticas de manejo pela sucessão com milheto (Pennisetum glaucum) sem escarificação nas duas camadas superficiais e nas demais camadas pela sucessão Urochloa ruziziensis (Syn. Brachiaria ruziziensis). Os atributos físicos e químicos do solo combinados com a caracterização de nanopartículas permitiram identificar que o milheto (Pennisetum glaucum) sem escarificação como mudanças estáveis para a manutenção do SPD. As características geométricas e químicas das nanopartículas auxiliam na identificação de mudanças causadas pelas práticas de manejos sobre os indicadores físicos e químicos da qualidade do solo. A contribuição das plantas de cobertura para a manutenção do SPD está ligada diretamente pela adição de matéria orgânica do solo (MOS). Deste modo contribuindo para as melhorias dos atributos químicos, físicos e influenciaram no comportamento das nanopartículas e nanoestrutura do solo.

Soil compaction in no-tillage systems (NTS) affects the sustainability of this management. To overcome the problem, mechanical chiseling and maintenance of the cover crop were suggested as management practices reestablishing ideal cultivation conditions. Thus, the objective of this study was to evaluate the short-term effect of mechanical chiseling and the use of different cover crops in the maintenance of NTS involving as crops "dryland” rice and "winter" common bean. The experiment was conducted in Selvíria, state of Mato Grosso do Sul, Brazil, during the 2014/15 and 2015/16 growing season, on a typical clayey dystrophic Red Latosol, with experiment was evaluated in a randomized block design in split plots, with the main plots as SPD soil surface conditions (with and without mechanical chiseling) and in the subplots as cover crop (fallow, Cajanus cajan, Crotalaria juncea, Urochloa ruziziensis and Pennisetum glaucum), with four replications, cultivated with “dryland” rice and "winter" common bean. The agronomic characteristics of the crops and soil physical and chemical attributes in four layers (0 a 0.05; 0.05 a 0.10; 0.10 a 0.20 e 0.20 a 0.40 m). The analysis of variance and Tukey's test were performed at a 5% probability for comparison of average. In addition, treatments of the 0 to 0.05 m layer of the soil were also compared to the natural closed area, through the conventional chemical and physical properties and characteristics of its nanoparticles and nanostructures. For these analyze the remaining Cerrado soil was included for comparison with the treatments studied. As nanoparticles (<200 nm) were extracted and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and infrared spectrometry (FTIR). The results were evaluated by principal component analysis and hierarchical groupings. Cover crops and mechanical chiseling did not influence the yield of “dryland” rice and “winter” common bean after two years of cultivation. The study of the nanoparticles and nanostructures was sensitive to the changes promoted using mechanical chiseling and the cover crops, thus presenting potential to be a supplementary soil quality indicator tool. The phosphorus (P) was the chemical attribute most influenced by management practices by succession with pearl millet (Pennisetum glaucum) without mechanical chiseling in the two superficial layers and in the other layers by the succession Urochloa ruziziensis (Syn. Brachiaria ruziziensis).The physical and chemical attributes of the soil combined with the characterization of nanoparticles allowed to identify that pearl millet without mechanical chiseling as stable changes to the maintenance of NTS. The geometric and chemical characteristics of the nanoparticles assist in the identification of changes caused by the management practices on the physical and chemical indicators of soil quality. The contribution of cover crops to NTS maintenance is directly linked by the addition of soil organic matter (SOM). Thus, contributing to the improvements of the chemical and physical attributes of soil and influenced the behavior of the nanoparticles and the nanostructure of the soil.