UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA ISABELA MALAQUIAS DALTO DE SOUZA METODOLOGIAS DE RECOMENDAÇÃO DE USO DE GESSO AGRÍCOLA EM DIFERENTES SISTEMAS DE PRODUÇÃO Ilha Solteira 2022 Campus de Ilha Solteira PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA ISABELA MALAQUIAS DALTO DE SOUZA METODOLOGIAS DE RECOMENDAÇÃO DE USO DE GESSO AGRÍCOLA EM DIFERENTES SISTEMAS DE PRODUÇÃO Tese apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – UNESP como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor. Especialidade Sistemas de Produção. Prof. Dr. Marcelo Andreotti Orientador Pesquisador Dr. Wander Luis Barbosa Borges Coorientador Ilha Solteira 2022 DEDICO À minha avó, Vanda Aparecida Malaquias (in memorian), pelo amor, carinho, atenção e educação dados durante toda a vida e por me guiar e proteger, sempre. AGRADECIMENTOS À minha tia, Fernanda Malaquias Mourão, pelo carinho, suporte, apoio, torcida e incentivo durante toda caminhada até aqui. Ao meu pai, Marco Antônio Dalto de Souza, e avó, Maria Vanilda Dalto de Souza, pelo apoio, torcida e suporte oferecidos. Aos meus amigos Danielle Bolandim Costa que esteve comigo nos melhores e piores momentos desses quatro últimos anos, Pedro H. Gatto Juliano e Deyvison Asevedo Soares pelo auxílio no desenvolvimento de algumas partes desse trabalho. Ao pesquisador Dr. Wander Luis Barbosa Borges Pela disponibilidade e disposição em me ensinar e auxiliar em meu crescimento profissional. Sempre foi um grande exemplo como pessoa e profissional. Ao Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Seringueira e Sistemas Agroflorestais, do Instituto Agronômico de Campinas - IAC, da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios – APTA/SAA-SP por possibilitar a execução deste trabalho. Aos funcionários e estagiários do Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Seringueira e Sistemas Agroflorestais por todo auxilio prestado no decorrer do experimento. Aos professores do Programa de Pós Graduação em Agronomia de Ilha Solteira e aos técnicos Carlos e Silvia do Laboratório de Fertilidade do Solo e Marcelo do Laboratório de Nutrição de Plantas. Aos colaboradores da Seção Técnica de Pós-Graduação, da Biblioteca, da Seção Técnica de Apoio, Ensino, Pesquisa e Extensão e do Gabinete do Diretor, por toda ajuda no decorrer destes anos. Aos integrantes do Departamento de Fitossanidade, Engenharia Rural e Solos – DEFERS e aos integrantes da Equipe Andreotti, pelo convívio e apoio. Ao professor Dr. Antonio Paz-Gonzalez por me receber durante o período de estágio na Universidade da Coruña. À todos os amigos e familiares pelo incentivo e torcida pelas minhas conquistas. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pela bolsa de estudos e por todo apoio financeiro concedido (Processo nº 2018/07979-6 e Processo BEPE nº 2020/03951-0) para a realização deste estudo. Este apoio fez toda diferença para o resultado final do trabalho e também para meu crescimento pessoal e profissional. Ao meu orientador, prof. Dr. Marcelo Andreotti por, além de ser um grande professor, ser também um excelente orientador, que encoraja, dá voz e espaço, respeita e ensina seus orientados diariamente. Você é um espelho para as novas gerações que, assim como eu, sonham com um ensino de qualidade para todos. É preciso força pra sonhar e perceber Que a estrada vai além do que se vê Marcelo Camelo RESUMO O uso de gesso agrícola em sistemas conservacionistas de produção como os sistemas integrados de produção agropecuária (SIPAs), ainda gera dúvidas em relação a metodologia a ser utilizada. O presente trabalho teve por objetivo avaliar qual dentre as cinco metodologias de recomendação de uso de gesso agrícola em diferentes sistemas sustentáveis de produção agropecuária é o mais eficiente em relação a movimentação do gesso no perfil do solo e correlacionar com a produtividade agrícola de um solo arenoso. Foram utilizadas as metodologias de Sousa, Lobato e Rein (2005), Vitti et al. (2008), Demattê (1986), Raij et al. (1996) e Caires e Guimarães (2016), em três sistemas sustentáveis de produção agropecuária: sistema de semeadura direta (SSD), sistema agropastoril (SAP) e pastagem convencional (PAST). Foram realizadas avaliações dos atributos químicos nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40m, em outubro no ano de 2017 e abril de 2018, 2019 e 2020, e dos atributos físicos nas camadas de 0-0,05, 0,05-0,20 e 0,20-0,40m em outubro de 2017 e abril de 2020, e avaliações das características agronômicas da cultura do milho e da soja, bem como da produtividade de matéria seca da pastagem e da crotalária. As metodologias de Raij et al. (1996), Sousa, Lobato e Rein (2005) e de Caires e Guimarães (2016) foram utilizadas em um projeto paralelo. Para tal, em abril de 2020 foram coletadas amostras de solo na camada de 0-0,10m, nos três sistemas sustentáveis de produção agropecuária, e realizou- se as seguintes avaliações: superfície especifica (SE), granulometria a laser (GL), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e análise elementar. Buscou-se com essa pesquisa atribuir qual das metodologias de recomendação de uso de gesso agrícola é a mais adequada para os sistemas de produção estudados e avaliar qual dentre as metodologias proporciona melhores condições para a textura do solo arenoso na região do Cerrado. Em sistema de semeadura direta (SSD), pelo uso intensivo do solo arenoso e alta exportação de nutrientes, visando a melhoria da fertilidade e agregação do solo, recomenda-se a gessagem com base nas metodologias de Caires e Guimarães (2016) ou de Raij et al. (1996), entretanto, com variabilidade das metodologias quanto à correlação com a produtividade das culturas em rotação. No sistema agropastorial (SAP), pelo maior tempo de pastagem no sistema, não houve uma metodologia que se destacasse quanto a melhoria da fertilidade do solo, contudo na agregação houve destaque para a metodologia de Raij et al. (1996). Entretanto, independentemente da metodologia, a aplicação de gesso foi superior ao controle sem gessagem, na melhoria física e química do solo. Apenas a metodologia de Vitti et al. (2008), destacou-se para incremento da produção de matéria seca do capim Marandu e da soja em sucessão. Em área de pastagem intensiva (PAST), mas em solo arenoso, destacou-se a metodologia de Raij et al. (1996) na recomendação de gessagem anual, visando a melhoria e/ou manutenção da fertilidade do solo. Entretanto, na produtividade de matéria seca do capim Marandu, a metodologia de melhor correlação foi a de Souza, Lobato e Rein (2005). Pelo uso da análise multivariada, em SSD, as metodologias de cálculo da necessidade de gessagem de Caires e Guimarães (2016) ou de Raij et al. (1996) melhor se correlacionaram com a V% (atributo de melhor correlação da fertilidade do solo). Para o sistema agropastoril (SAP), na análise multivariada, as metodologias de cálculo da necessidade de gessagem que melhor se correlacionaram com redução da acidez e aumento do pH do solo foram as de Souza, Lobato e Rein (2005) e de Raij et al. (1996). Numa pastagem de capim Marandu em solo arenoso, pela análise multivariada, a metodologia de cálculo da necessidade de gessagem de Raij et al. (1996) apresentou maior correlação com a V%. Nas análises das características do solo em diferentes sistemas de produção depois do uso do gesso agrícola, não houve efeito da gessagem para C, N e relação C/N, e nem para a granulometria do solo. Entretanto, para incremento dos teores de C e N destaca-se o sistema de semeadura direta (SSD), e para melhoria de agregação, a pastagem perene (PAST). Palavras-chave: análise multivariada; fertilidade do solo; gessassem; pastagem; sistema agropastoril; sistema semeadura direta. ABSTRACT The use of gypsum in conservation production systems as croplivestock systems, still generates doubts about the methodology to be used. The present work aimed to evaluate which among the five methodologies of gypsum use recommendation in different sustainable agricultural production systems is the most efficient regarding the movement of gypsum in the soil profile and correlate it with the agricultural productivity of a sandy soil. The methodologies of Sousa, Lobato and Rein (2005), Vitti et al. (2008), Demattê (1986), Raij et al. (1996) and Caires and Guimarães (2016) were used, in three sustainable agricultural production systems: no-tillage system (SSD), agro-pastoral system (SAP) and conventional pasture (PAST). Evaluations of chemical attributes in the layers 0-0.20 and 0.20-0.40m were carried out in October in the year 2017 and April 2018, 2019 and 2020, and of physical attributes in the layers 0-0.05, 0.05-0.20 and 0.20-0.40m in October 2017 and April 2020, and evaluations of agronomic characteristics of corn and soybean crops, as well as dry matter productivity of pasture and crotalaria. The methodologies of Raij et al. (1996), Sousa, Lobato and Rein (2005) and Caires and Guimarães (2016) were used in a parallel project. For this, in April 2020, soil samples were collected in the 0-0.10m layer, in the three sustainable agricultural production systems, and the following evaluations were performed: specific surface area (SE), laser grain size (GL), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and elemental analysis. This research aimed to attribute which of the gypsum recommendation methodologies is the most appropriate for the production systems studied and evaluate which of the methodologies provides better conditions for sandy soil texture in the Cerrado region. In no-tillage system (SSD), by the intensive use of sandy soil and high export of nutrients, aiming to improve soil fertility and aggregation, gypsum is recommended based on the methodologies of Caires and Guimarães (2016) or of Raij et al. (1996), however, with variability of methodologies regarding the correlation with the productivity of crops in rotation. In the agro-pastoral system (SAP), due to the longer time of pasture in the system, there was no methodology that stood out regarding the improvement of soil fertility, however in aggregation there was an emphasis on the methodology of Raij et al. (1996). However, regardless of the methodology, the application of gypsum was superior to the control without gypsum, in physical and chemical soil improvement. Only the methodology of Vitti et al. (2008), stood out for increasing the dry matter production of Marandu grass and soybean in succession. In an area of intensive pasture (PAST), but on sandy soil, the methodology of Raij et al. (1996) stood out in the recommendation of annual gypsum, aiming to improve and/or maintain soil fertility. However, for the dry matter productivity of Marandu grass, the methodology with the best correlation was that of Souza, Lobato and Rein (2005). By the use of multivariate analysis, in SSD, the methodologies for calculating the gypsum requirement of Caires and Guimarães (2016) or of Raij et al. (1996) best correlated with V% (best correlated attribute of soil fertility). For the agropastoral system (SAP), in the multivariate analysis, the methodologies for calculating the need for gypsum that best correlated with reduced soil acidity and increased soil pH were those of Souza, Lobato and Rein (2005) and Raij et al. (1996). In a pasture of Marandu grass on sandy soil, by multivariate analysis, the methodology for calculating the need for gypsum by Raij et al. (1996) showed greater correlation with V%. In the analysis of soil characteristics in different production systems after the use of gypsum, there was no effect of gypsum for C, N and C/N ratio, nor for soil granulometry. However, the no-tillage system (SSD) stands out for increasing C and N contents, and for improving aggregation, the perennial pasture (PAST). Keywords: multivariate analysis; soil fertility; plaster; pasture; agroforestry system; no- tillage system. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Dados de evapotranspiração potencial (ETP), precipitação pluvial e temperatura média mensal em Votuporanga- SP, durante o desenvolvimento do experimento. Fonte: CIIAGRO (2021) ...................... 33 Figura 2- Disposição dos tratamentos nas áreas experimentais .................................. 38 Figura 3- Alterações nos teores de Ca e Mg nas profundidades de 0 a0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema de semeadura direta (SSP) ......................................................... 47 Figura 4- Alterações nos teores de K e S nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema de semeadura direta (SSD) ........................................................ 50 Figura 5- Alterações nos teores de MO e P nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema de semeadura direta (SSD) ........................................................ 53 Figura 6- Alterações no pH e H+Al nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema de semeadura direta (SSD) ............................................................. 55 Figura 7- Alterações no m%, CTC e V% nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema de semeadura direta (SSD) ........................................................ 58 Figura 8- Alterações nos teores de Ca e Mg nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema agropastoril (SAP) .................................................................... 67 Figura 9- Alterações nos teores de K e S nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema agropastoril (SAP) .................................................................... 70 Figura 10- Alterações nos teores de MO e P nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema agropastoril (SAP) .................................................................... 72 Figura 11- Alterações no pH e H+Al nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema agropastoril (SAP) ......................................................................... 75 Figura 12 - Alterações no m%, CTC e V% nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de sistema agropastoril (SAP) .................................................................... 77 Figura 13- Alterações nos teores de Ca e Mg nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de pastagem convencional (PAST) ............................................................. 85 Figura 14- Alterações nos teores de K e S nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de pastagem convencional (PAST) ............................................................. 87 Figura 15- Alterações nos teores de MO e P nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de pastagem convencional (PAST) ............................................................. 90 Figura 16- Alterações no pH e H+Al nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de pastagem convencional (PAST) ................................................................. 92 Figura 17- Alterações nos valores de m%, CTC e V%, nas profundidades de 0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m do solo avaliadas nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 na área de pastagem convencional (PAST) ................................................. 94 Figura 18- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho na safra 2017/18 em sistema de semeadura direta (SSD) .......................................................................................................... 102 Figura 19- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho e matéria seca da forragem na safra 2019/20 em sistema de semeadura direta (SSD) ............................................................. 103 Figura 20- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos físicos e químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho e matéria seca da forragem na safra 2019/20 em sistema de semeadura direta (SSD) ............................................................. 106 Figura 21- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho na safra 2017/18 em sistema agropastoril (SAP) . 109 Figura 22- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20m e 0,20 a 0,40 m e produtividade da soja na safra 2019/20 em sistema agropastoril (SAP) ...... 111 Figura 23- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos físicos e químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade da soja na safra 2019/20 em sistema agropastoril (SAP) ...... 114 Figura 24- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem na safra 2017/18 em pastagem convencional (PAST) ..... 117 Figura 25- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem na safra 2019/20 em pastagem convencional (PAST) ..... 119 Figura 26- Biplot para a análise dos componentes principais (PCA) atributos físicos e químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem na safra 2019/20 em pastagem convencional (PAST) ..... 121 Figura 27- Bandas usadas para analisar grupos funcionais orgânicos segundo Parikh et al. 2014 ................................................................................................... 125 Figura 28- Semeadura da forragem na entrelinha do milho em área de SSD ............... 138 Figura 29- Desenvolvimento do milho em área de SSD ............................................... 138 Figura 30- Milho em SSD ............................................................................................ 138 Figura 31- Produção de palhada de capim Marandu em SSD ...................................... 138 Figura 32- Desenvolvimento da soja sob palhada de capim Marandu em SAP ............ 139 Figura 33- Desenvolvimento do milho em SAP ........................................................... 139 Figura 34- Pastagem em SAP ....................................................................................... 139 Figura 35- Pastagem convencional .............................................................................. 139 Figura 36- Coleta de amostras de forragem .................................................................. 140 Figura 37- Coleta de amostras deformadas de solo para avaliação da fertilidade ........ 140 Figura 38- Mesa de tensão com anéis volumétricos para análise de porosidade e densidade do solo ....................................................................................... 140 Figura 39- Amostras de solo após passar por peneira de 4mm para avaliação de estabilidade de agregados ........................................................................... 140 Figura 40- Preparo das amostras de solo + KBr para análise espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) .................................. 141 Figura 41- Análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) ........................................................................................................ 141 Figura 42- Sacos de gesso com doses calculadas de acordo com cada metodologia avaliada ...................................................................................................... 142 Figura 43- Distribuição dos sacos com gesso nas subparcelas de acordo com as metodologias avaliadas .............................................................................. 142 Figura 44- Aplicação de gesso em cada subparcela de acordo com as metodologias avaliadas ..................................................................................................... 142 Figura 45- Equipe formada no IAC em dia de aplicação de gesso ............................... 142 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Tabela 1. Caracterização física e química da área experimental, realizada nas camadas de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m, antes da instalação do experimento, Votuporanga, 2017 ...................................................... 33 Tabela 2- Atributos físicos do solo em área de sistema de semeadura direta (SSD), nas profundidades de 0 a 0,05 m, 0,05 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m, em função das metodologias de recomendação da gessagem, Votuporanga- SP, safra 2019/20 ............................................................ 61 Tabela 3- Produtividade e características agronômicas das culturas em área de sistema de semeadura direta (SSD) nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 .................................................................................................. 63 Tabela 4- Atributos físicos do solo em área de sistema agropastoril (SAP), nas profundidades de 0 a 0,5 m, 0,5 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m, em função das metodologias de recomendação da gessagem, Votuporanga- SP, safra 2019/20 ......................................................................................... 80 Tabela 5- Produtividade e características agronômicas das culturas em área de sistema agropastoril (SAP), após aplicação de gesso por diferentes metodologias, Votuporanga- SP, nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 .................................................................................................. 82 Tabela 6- Atributos físicos do solo em área de pastagem convencional (PAST), nas profundidades de 0 a 0,5 m, 0,5 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m, em função das metodologias de recomendação da gessagem, Votuporanga- SP, safra 2019/20 ......................................................................................... 97 Tabela 7- Produtividade de matéria seca da forragem em área de pastagem convencional (PAST), após aplicação de gesso por diferentes metodologias, Votuporanga- SP, nas safras 2017/18, 2018/19 e 2019/20 .................................................................................................. 99 Tabela 8- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho (PROD) na safra 2017/18 em sistema de semeadura direta (SSD) ........ 100 Tabela 9- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho (PRODM) e matéria seca da forragem (PRODF) na safra 2019/20 em sistema de semeadura direta (SSD) ........................................................ 102 Tabela 10- Análise de componentes principais para atributos físicos e químicos do solo na profundidade de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho (PRODM) e matéria seca da forragem (PRODF) na safra 2019/20 em sistema de semeadura direta (SSD) .................................... 105 Tabela 11- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade do milho (PROD) na safra 2017/18 em sistema agropastoril (SAP) ...................... 108 Tabela 12- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade de soja (PROD) na safra 2019/20 em sistema agropastoril (SAP) ...................... 110 Tabela 13- Análise de componentes principais para atributos físicos e químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e produtividade de soja (PROD) na safra 2019/20 em sistema agropastoril (SAP) .............. 112 Tabela 14- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem (PROD) na safra 2017/18 em pastagem convencional (PAST) .............. 115 Tabela 15- Análise de componentes principais para atributos químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem (PROD) na safra 2019/20 em pastagem convencional (PAST) .............. 118 Tabela 16- Análise de componentes principais para atributos físicos e químicos do solo nas profundidades de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m e matéria seca da forragem (PROD) na safra 2019/20 em pastagem convencional (PAST) .................................................................................................. 120 Tabela 17- Acúmulo de matéria orgânica, carbono (C) e nitrogênio (N) e relação carbono nitrogênio no solo em diferentes sistemas de produção e metodologias de gessagem .................................................................... 122 Tabela 18- Acúmulo de matéria orgânica, carbono (C) e nitrogênio (N) e relação carbono nitrogênio no solo em diferentes sistemas de produção ............ 123 Tabela 19- Valores de índice I e índice II em relação aos sistemas de produção ...... 124 Tabela 20- Superfície específica do solo em diferentes sistemas de produção e metodologias de gessagem .................................................................... 125 Tabela 21- Superfície específica do solo em diferentes sistemas de produção ......... 126 Tabela 22- Teores de areia, silte e argila obtidos segundo a teoria do espalhamento de Mie em diferentes sistemas de produção e metodologias de gessagem ............................................................................................... 127 Tabela 23- Teores de areia, silte e argila obtidos segundo a teoria do espalhamento de Mie em diferentes sistemas de produção ........................................... 128 Tabela 24- Teores de areia, silte e argila obtidos segundo a teoria de difração de Fraunhofer em diferentes sistemas de produção e metodologias de gessagem ............................................................................................... 128 Tabela 25- Teores de areia, silte e argila obtidos segundo a teoria de difração de Fraunhofer em diferentes sistemas de produção .................................... 129 Tabela 26- Resumo estatístico da análise multifractal a partir da dimensão generalizada para granulometria seguindo a teoria de Mie e fisissorção nos três sistemas de produção ................................................................ 130 Tabela 27- Parâmetros do espectro de singularidade da granulometria seguindo a teoria de Mie e fisissorção nos três sistemas de produção ...................... 131 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................... 20 2 REVISÃO DE LITERATURA .......................................................... 22 2.1 Fertilidade do solo em sistemas de produção na região do Cerrado ..... 22 2.2 Atributos físicos do solo em sistemas de produção na região do Cerrado ................................................................................................. 25 2.3 Recomendações de uso de gesso agrícola ............................................ 28 2.4 Uso de gesso agrícola na região do Cerrado ......................................... 30 3 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................... 32 3.1 Localização e características da área experimental .............................. 32 3.2 Histórico e manejo das áreas ................................................................ 34 3.2.1 Sistema de semeadura direta ................................................................ 34 3.2.2 Sistema agropastoril ............................................................................. 36 3.2.3 Pastagem convencional ........................................................................ 37 3.3 Delineamento experimental e tratamentos ............................................ 37 3.4 Avaliações ............................................................................................. 38 3.4.1 Fertilidade do solo ................................................................................ 38 3.4.2 Densidade, agregação e porosidade do solo ......................................... 38 3.4.3 Granulometria a laser (GL)- método de difração a laser .................... 39 3.4.4 Superfície específica (SE) ..................................................................... 39 3.4.5 Espectroscopia (FTIR) e dados pré- processados ................................ 40 3.4.6 Análise elementar de C, N, e relação C/N ............................................ 41 3.4.7 Milho ..................................................................................................... 41 3.4.8 Soja ....................................................................................................... 42 3.4.9 Crotalária juncea .................................................................................. 42 3.4.10 Pastagem ............................................................................................... 42 3.5 Análise dos resultados .......................................................................... 43 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................ 46 4.1 Sistema de semeadura direta ................................................................. 46 4.1.1 Fertilidade do solo ................................................................................ 46 4.1.2 Física do solo ........................................................................................ 60 4.1.3 Planta .................................................................................................... 62 4.2 Sistema agropastoril .............................................................................. 65 4.2.1 Fertilidade do solo ................................................................................ 65 4.2.2 Física do solo ........................................................................................ 79 4.2.3 Planta .................................................................................................... 81 4.3 Pastagem convencional ......................................................................... 83 4.3.1 Fertilidade do solo ................................................................................ 83 4.3.2 Física do solo ........................................................................................ 96 4.3.3 Planta .................................................................................................... 98 4.4 Multivariada .......................................................................................... 99 4.4.1 Sistema de semeadura direta ................................................................ 100 4.4.2 Sistema agropastoril ............................................................................. 107 4.4.3 Pastagem convencional ........................................................................ 114 4.5 Caracteristicas do solo em diferentes sistemas de produção depois do uso do gesso agricola (BEPE- La Coruña- Espanha) ............................. 121 4.5.1 Matéria orgânica, C, N e relação C/N ................................................. 121 4.5.2 Espectroscopia FTIR e dados pré-processados ................................... 124 4.5.3 Superfície específica (SE) ..................................................................... 125 4.5.4 Granulometria a laser .......................................................................... 127 5 CONCLUSÕES ................................................................................... 133 6 APÊNDICE ......................................................................................... 134 REFERÊNCIAS .................................................................................. 143 20 1 INTRODUÇÃO A atividade agrícola moderna passou a ser caracterizada por sistemas de produção padronizados e simplificados de monocultura devido ao aumento da demanda por alimentos e a evolução tecnológica na produção, mas, por efeito da elevada demanda por energia e recursos naturais que caracterizam esse sistema, as áreas têm apresentado sinais de saturação (BALBINO et al., 2011) e degradação física, química e/ou biológica do solo e, além disso, áreas com textura arenosa apresentam maiores deficiências de fósforo e matéria orgânica. Isso se deve aos elevados teores de areia em sua composição (em média 70%), fazendo com que eles sejam altamente permeáveis, com baixa capacidade de retenção de água, baixos teores de matéria orgânica e adsorção de íons. Devido a estas características, é importante que se faça uma gestão do uso e manejo adequado para estes solos, além de investir na reposição da matéria orgânica e nas práticas conservacionistas, visando tornar essas áreas menos suscetíveis à erosão e aumentar sua aptidão agrícola (BRADY; WEIL, 2013). Para evitar a degradação e/ou o desgaste dos solos, os sistemas de manejo conservacionistas, como o sistema de semeadura direta (SSD) ou o sistema agropastoril (SAP), vem se expandindo por aumentar o acúmulo de matéria orgânica e a ciclagem de nutrientes, e portanto, gera vários questionamentos sobre o manejo da fertilidade dos solos. Nos sistemas agrícolas, de modo geral, o gesso pode ser empregado como fonte de enxofre (S) e de cálcio (Ca) e como condicionador de subsuperfície, promovendo aumentos nos teores de Ca e redução da saturação por alumínio, resultando em maior desenvolvimento do sistema radicular em profundidade no perfil do solo, com consequente melhoria na absorção de água e de nutrientes pelas plantas em sucessão (VITTI; PRIORI, 2009). Na década de 1990, o gesso começou a ser utilizado em SSD para minimizar problemas de acidez, pincipalmente na redução da toxidade por Al3+. Nesse processo, o Al3+ é precipitado (ZAMBROSI et al. 2007) em uma forma menos tóxica (AlSO4 +), além disso, a gessagem aumenta os teores de Ca2+ e SO4 -2 no subsolo (NEIS et al. 2010) A necessidade de aplicação de gesso é determinada pela análise de solo, em função de vários métodos de recomendação na literatura, e na maior parte deles é 21 necessária também a determinação do teor de argila. Os principais critérios de recomendação de aplicação de gesso com a finalidade de melhoria de subsuperfície são os baseados na textura do solo (% de argila) (SOUSA; LOBATO, 2004) ou na saturação por bases (V%) e valores de CTC das camadas subsuperficiais (DEMATTÊ, 1986; VITTI et al., 2008). As reações do gesso agrícola que ocorrem no subsolo são a dissociação do CaSO4 0 lixiviado em profundidade, troca iônica entre o Ca2+ do gesso e o Al3+ adsorvido à CTC e complexação do Al3+ pelo SO4 2- e, essas reações melhoram o ambiente radicular, pois promovem o aumento do teor de Ca em profundidade, diminuem a saturação por alumínio (m%) e consequentemente a absorção de Al3+ pelas raízes, devido à formação do par iônico AlSO4 + (VITTI; PRIORI, 2009). Existem diversas metodologias de recomendação de uso de gesso agrícola no Brasil, o que gera dúvidas quanto à quantidade adequada a ser utilizada e sem correlação direta com a produtividade das culturas em SSD ou SAP nos solos do Cerrado, sendo assim há necessidade de se estabelecer estudos que comprovem sua viabilidade de uso. O presente trabalho objetivou avaliar qual dentre as cinco metodologias de recomendação de uso de gesso agrícola em diferentes sistemas sustentáveis de produção agropecuária é o mais eficiente em relação a movimentação de nutrientes no perfil do solo e relacionar com a produtividade agrícola em solo arenoso. 22 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1. Fertilidade do solo em sistemas de produção na região do Cerrado Solos de áreas da região do Cerrado são característicos por apresentarem baixa fertilidade, baixa reserva mineral e de matéria orgânica, além da baixa atividade de suas argilas e serem naturalmente ácidos, porém são solos profundos, e com elevada estabilidade de agregados, ou seja, têm capacidade produtiva reduzida, mas com elevado potencial quando suas limitações nutricionais são corrigidas (COSTA et al., 2015). O uso intensivo e inadequado do solo dessas áreas tem causado sua degradação e acarretando em baixas produtividades, e o emprego de sistemas integrados de produção agropecuária (SIPAs) como os sistemas de semeadura direta (SSD), que exclui as práticas de revolvimento do solo, permitindo o acúmulo de material vegetal na superfície, sobre o qual será semeada ou plantada a cultura seguinte (BERTIN et al., 2005), e agropastoril (SAP), no qual a pastagem aproveita a correção do solo e a adubação residual aplicados na lavoura, que por sua vez se beneficia do condicionamento físico do solo e da palhada proporcionados pela pastagem (VILELA et al., 2003), são alternativas para recuperar essas áreas, melhorando as características físicas, químicas e biológicas do solo e, consequentemente, aumentando a produtividade local. A melhoria nos atributos químicos e biológicos do solo pelos SIPAs ocorrem por efeito da maior produção de palhada no consórcio que beneficia a cobertura do solo e proporciona maior aporte de matéria orgânica, contribuindo para a ciclagem de nutrientes (FONTANELI et al., 2000; SANTOS et al., 2011; SPERA et al., 2010a; CHIODEROLI et al., 2012; MENDONÇA et al., 2012). O uso desses sistemas no cerrado proporciona um ambiente favorável à recuperação ou manutenção das propriedades do solo por conta da palhada acumulada pelas plantas de cobertura ou das pastagens e restos culturais de lavouras comerciais (SANTOS et al., 2008) e, dentre as modalidades de SIPAs utilizadas no Brasil, o cultivo consorciado de espécies forrageiras tropicais, como a Urochloa brizantha se destaca devido à sua alta relação C/N, que possibilita a longevidade da cobertura do solo (PORTES et al., 2000; JAKELAITIS et al., 2004). 23 Um dos principais benefícios das gramíneas para o solo é o acúmulo de matéria orgânica em profundidade, muito em função de seu sistema radicular vigoroso. Entretanto, para que ocorra acúmulo de matéria orgânica em profundidade é necessário manter o sistema radicular ativo no solo por maior parte do tempo (SALTON et al., 2014), e assim, a melhoria do subsolo pela prática da gessagem tem seu potencial de uso nos SIPAs. Os resíduos de biomassa seca das plantas permitem recuperar os teores de matéria orgânica do solo (MOS) a valores próximos ao original (WENDLING et al., 2005), ou até mesmo aumenta-los no médio e longo prazos. Considerando tais informações, é válido salientar que a adequada nutrição das plantas de cobertura é importante para a concentração dos nutrientes na palhada residual que é acumulada ao longo dos anos, em especial as espécies do gênero Urochloa, pois estas apresentam grande potencial para ciclagem de nutrientes, sobretudo de N e K (PARIZ et al., 2011; PACHECO et al., 2013; COSTA et al., 2015a; MENDONÇA et al., 2015), sendo então fonte lábil de nutrientes que contribuirão para a melhoria na fertilidade do solo sob SAP associado ao SSD. Por promover uma proteção física para o solo e contribuir para a formação de compostos que servirão como fonte de nutrientes e energia para as plantas (WENDLING et al., 2010; JAMALA e OKE, 2013), a palhada torna-se de fundamental importância para a consolidação e manutenção do SSD (COSTA et al., 2014b). Nesta linha de pesquisa, Amado et al. (2001) e Santos et al. (2011), ao avaliarem a qualidade de solo em SAP sob SSD, observaram acúmulos de matéria orgânica, carbono, cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P) e potássio (K) na camada superficial (0-0,05 m), em relação às camadas mais profundas. Enquanto, Costa et al. (2015) constataram que mesmo com alta extração de nutrientes pelas culturas em SAP, os valores dos atributos químicos do solo foram pouco alterados nas camadas de 0 a 0,20 m e melhorados na camada de 0,20 a 0,40 m. Também Carvalho et al (2005) constataram que o sistema SAP com SSD pode aumentar o teor de matéria orgânica nos solos e elevar o pH, os teores de potássio, carbono e de saturação por bases de um ano para outro, concluindo que o nível de fertilidade do solo aumentou com esse manejo. Esse sistema também pode reduzir a variação no teor de MOS que ocorre com a mudança de componentes, aumentando com a fase pastagem e reduzindo com a fase lavoura de grãos (VILELA et al., 2011). Considerando principalmente o efeito das adubações nas culturas e a intensificação da utilização da área agrícola com cultivos realizados durante todo o ano, 24 integrando espécies com diferentes sistemas radiculares, Mendonça et al. (2012) verificaram que os resíduos vegetais com diferentes relações C/N contribuíram para alterações das taxas de decomposição e ciclagem de nutrientes, melhorando a fertilidade do solo no tempo. Dentre as possíveis técnicas de manejo a serem aplicadas, a utilização do gesso agrícola tem sido uma das melhores alternativas para neutralizar a toxicidade de alumínio na camada subsuperficial do solo (CAIRES et al., 2003; SOUSA; LOBATO, 2004; OLIVEIRA et al., 2007; BROCH; RANNO, 2009). A movimentação do gesso ao longo do perfil do solo, devido a sua maior solubilidade em relação ao calcário, e à presença de água no solo, contribui para redução da toxidez por Al no subsolo, aumenta a disponibilidade de enxofre e a percolação de bases, proporcionando melhoria do ambiente radicular nas camadas mais profundas do solo (CAIRES et al., 2003; CASTRO et al., 2013). No cerrado, a deficiência de cálcio, associada ou não à toxidez por alumínio ocorre na camada superficial e subsuperficial. Ao se considerar o valor de saturação por alumínio acima de 10% como prejudicial ao crescimento radicular das plantas, observa- se que, na subsuperfície do solo (camada abaixo de 20 cm), 70% da área agricultável do cerrado apresenta índices superiores a esse valor e, que em 86% da área, em subsuperficie, o teor de cálcio é inferior a 0,4 cmolc/dm3 (SOUSA et al., 2005). Em trabalho realizado por Soratto e Crusciol (2008), o gesso havia reduzido os teores de Al trocável nas camadas de 0 a 0,60 m e, foram sugeridas algumas hipóteses para se entender os mecanismos relacionados a diminuição do Al trocável pela aplicação de gesso, dentre elas, a liberação de OH- pelo SO4 2-, mediante a troca de ligantes, com a formação de estruturas hidroxiladas de Al (autocalagem) (REEVE; SUMNER, 1972). Outra hipótese seria a de que ocorre precipitação de Al com a formação de minerais (ADAMS; RAWAYFIH, 1977) e, ainda a possibilidade de que ocorra a lixiviação de Al acompanhando o gesso, o que pode ser, em parte, favorecida pela formação, principalmente, de pares iônicos ou complexos AlSO4 + (PAVAN et al., 1984). Tem- se observado maior produtividade de culturas anuais em resposta ao uso do gesso agrícola. Essas respostas são atribuídas à melhor distribuição de raízes das culturas em profundidade no solo, ocasionando maior aproveitamento da água quando ocorre veranicos no ciclo da cultura e, além de aumentar a absorção de água, os 25 nutrientes também são absorvidos com mais eficiência, desde o mais móvel (nitrogênio) até aos menos móveis (fósforo e potássio) (SOUSA et al., 2005). Estudos sobre a dinâmica de nutrientes nos solos do Cerrado e o manejo da fertilidade com o crescimento e desenvolvimento de plantas podem potencializar o uso dos insumos, como fertilizantes e corretivos, contribuindo na tomada de decisões sobre as práticas que aproximam os sistemas de cultivo à sua maior sustentabilidade (GOEDERT; OLIVEIRA, 2007), como por exemplo, o SSD, que propicia um ambiente orgânico onde ocorre a preservação da umidade e da fertilidade do solo e facilita a disponibilidade de nutrientes na solução do solo para absorção pelas plantas (GATIBONI et al., 2007). 2.2. Atributos físicos do solo em sistemas de produção na região do Cerrado Dentre as características dos solos do Cerrado, observa- se que o teor de matéria orgânica é baixo, geralmente entre 1 e 3 % e que, comumente, são solos profundos, sazonados, de cor vermelha ou vermelha amarelada, com capacidade de retenção de água relativamente baixa, porosos, permeáveis, bem drenados e, portanto, intensamente lixiviados. Em sua textura prevalece a fração areia, vindo em seguida a argila e por último o silte. Sendo assim, eles são predominantemente arenosos, areno-argilosos, argilo-arenosos ou, eventualmente, argilosos (COUTINHO, 2000). As alterações na estrutura dos solos, resultantes do manejo, são de grande importância para a escolha de sistemas que priorizam a conservação das propriedades dos solos e aumentem o potencial produtivo dessas áreas (ROZANE et al., 2010). O continuado preparo do solo, adubações e calagens intensivas promovem, quando feitas de modo incorreto, alterações físicas do solo, refletindo negativamente nos atributos físicos, químicos, físico-químicos e atividades biológicas (SANTOS et al., 2010). É possível reverter a degradação do solo por práticas conservacionistas, como o SSD ou o SAP (MORETI et al., 2007; LOSS et al., 2011); Práticas como estas demonstram grande eficácia na preservação de recursos naturais e permitem que seja realizada uma exploração racional dos solos (KLUTHCOUSKI et al., 2007), refletindo positivamente nos atributos químicos, físicos e biológicos desses solos (SPERA et al., 2010; SANTOS et al., 2011; CHIODEROLI et al., 2012; MENDONÇA et al., 2012). As alterações propiciadas pelo SIPAs ocorrem pelo incremento na MOS, devido à 26 adição e manutenção de palhada na superfície do solo (SANTOS et al., 2012; BOENI et al., 2014; GAZOLLA et al., 2015). Dos componentes do manejo, o preparo do solo talvez seja a atividade que mais exerce influência nos atributos indicadores da qualidade física do solo, pois atua diretamente na sua estrutura (HAMZA; ANDERSON, 2005) e, a melhoria nesses atributos com uso dos SIPAs ocorrem por efeito da maior produção de palhada no consórcio e rotação de culturas que beneficia a cobertura do solo, e proporciona maior aporte de matéria orgânica que favorece a ciclagem de nutrientes, melhora a infiltração e armazenagem de água, com a maior exploração do perfil do solo pelas raízes, diminui o processo erosivo, com o efeito residual das adubações nas culturas, e intensifica a utilização da área agrícola (FONTANELI et al., 2000; SANTOS et al., 2011; SPERA et al., 2010a; CHIODEROLI et al., 2012; MENDONÇA et al., 2012). O conhecimento sobre a textura do solo é importante para sua classificação, contribuindo para entender os processos pedogenéticos que atuaram no terreno, considerando que as geoformas da paisagem afetam no movimento da água e dos atributos do solo (LEÃO et al., 2011). A textura está associada a proporção das frações granulométricas, areia, silte e argila que compõem o solo e é a característica mais estável do solo, pois não está sujeita a mudanças temporais rápidas, e interfere nas outras propriedades físicas e químicas (BRADY; WEIL, 2013). Avaliar a textura do solo é um dos itens fundamentais para seu estudo, pois está atrelada aos indicadores de qualidade do solo mais importantes. A textura é uma propriedade básica que influencia significativa e diretamente os atributos físicos e direta ou indiretamente atributos químicos e biológicos (RIBEIRO et al., 2012). Considerado dos atributos físicos mais importantes do solo, a proporção relativa de areia, silte e argila, afeta diretamente a capacidade de retenção de água, o teor de matéria orgânica e a drenagem do solo, sendo componente importante para avaliar sua qualidade e manejo adequado, assim como a sustentabilidade das práticas agrícolas (VILAS-BOAS et al., 2016). A granulometria do solo determinada a laser (GL) está relacionada com a estrutura e, portanto, com sua porosidade, influenciando diretamente em processos químicos e físico-hídricos, podendo ser definida como a distribuição de tamanho de partículas primárias baseada em diâmetros equivalentes (LUZ et al., 2016). Para melhor entender a composição do solo e as variações que ocorrem horizontalmente no perfil e lateralmente, quando se considera a variação em uma área, para melhor interpretação 27 dos processos edáficos, principalmente a movimentação da água, é necessário que se faça de maneira detalhada uma análise granulométrica do solo. A análise da distribuição do tamanho das partículas (PSD) utilizando o método por difração de laser (LDM), se caracteriza pela dispersão das partículas do solo num fluido em movimento, causando descontinuidade no fluxo do fluido, que são detectadas por uma luz incidente, e correlacionadas com o tamanho da partícula (KOZILOWSKI; KOMISAREK, 2017). Utilizando o LDM, ao atingir uma quantidade de partículas, a luz incidente sofre interação entre difração, refração, reflexão e absorção, formando um envoltório tridimensional de luz. O tamanho e formato deste envoltório depende do índice de refração relativo da partícula no meio dispersante, do tamanho e formato da partícula, e do comprimento de onda da luz (WIDOMSKI et al., 2015). É relevante e necessário a escolha de um modelo matemático para a dispersão da luz pelas partículas, na obtenção de informações sobre o PDS com base na análise da luz registrada pelos detectores e originada do espalhamento das partículas medidas. Para tanto, existem duas teorias, em que a maioria dos instrumentos usa modelos óticos em seus softwares de análise: a teoria de difração de Fraunhofer e a teoria do espalhamento de Mie (BOER et al., 1987). Ao estudar o solo é de fundamental importância considerar a sua estrutura que, em parte determina sua superfície especifica, importante para entender as relações solo- água- planta- atmosfera. A água, o ar, a matéria orgânica e partículas minerais se encontram interligadas em agregados e o conjunto de agregados formam unidades de estrutura que se encontram unidas por forças de coesão e adesão, influenciadas pela presença de agentes cimentantes coloidais (LUZ et al., 2016). O estudo da matéria orgânica do solo (MOS) e sua relação com o manejo das áreas agrícolas objetiva desenvolver estratégias para utilização sustentável dos solos, reduzindo o impacto das atividades sobre o ambiente. As formas de uso do solo influenciam no armazenamento do carbono (CARVALHO et al., 2010), com forte controle estrutural (ZINN et al., 2007a), textural e mineralógico (ZINN et al., 2007b) e, a matéria orgânica é fundamental no potencial produtivo dos solos por exercer diversas funções importantes, como a geração de cargas elétricas negativas, disponibilização de nutrientes e a agregação do solo, além de ser considerada como a principal reserva de carbono do solo, tornando-se um compartimento chave do ciclo global deste elemento (SATO, 2013). A redução do carbono orgânico acelera a degradação da estrutura do solo pelo aumento na densidade 28 e diminuição da agregação, do armazenamento de água e da aeração do solo (FAGERIA, 2012), propiciando uma redução da produtividade das culturas (FUENTES et al., 2009). 2.3. Recomendações de uso de gesso agrícola O gesso agrícola é um subproduto da indústria de produção do ácido fosfórico que contém principalmente sulfato de cálcio e pequenas concentrações de P e F (CAIRES et al., 2003) e, sua aplicação na superfície do solo é considerada complementar à calagem, pois o gesso é relativamente mais solúvel que o calcário, e ocorre lixiviação para camadas subsuperficiais ácidas, ocasionando melhor ambiente para o crescimento radicular e maior eficiência na absorção de água e nutrientes pelas raízes das plantas (SUMNER et al., 1986; CARVALHO; RAIJ, 1997), em decorrência do aumento da concentração de Ca2+, da formação de espécies menos tóxicas de Al (AlSO4 +) e da precipitação de Al3+ (SHAINBERG et al., 1989). Ainda hoje existe certa dificuldade na recomendação de uso de gesso agrícola devido à grande diversidade de metodologias existentes na literatura e, ao fato de nenhuma delas atender a todos os requisitos de importância do solo. Para uma melhor recomendação deve- se levar em consideração algumas características do solo como teor de matéria orgânica e espécie vegetal cultivada (LOPES; GUILHERME 1994), a sua textura (% argila) (SOUSA; LOBATO, 2004) e até mesmo sua mineralogia (tipo de argila e consequentemente CTC), saturação por bases (V%) e CTC efetiva das camadas subsuperficiais (DEMATTÊ, 1986; VITTI et al., 2008). De acordo com a metodologia proposta por Sousa, Lobato e Rein (2005), para culturas anuais, deve ser realizada uma análise do solo retirando-se amostras nas profundidades de 0,20 a 0,40 m e de 0,40 a 0,60 m. Essas amostras devem ser encaminhadas para um laboratório para realização da análise química solicitando a determinação do teor de argila. Deve- se verificar a saturação por alumínio (m %) e, se esta for maior que 20 % ou se os teores de Ca forem menores que 5 mmolc dm-3, é recomendada a aplicação de gesso na área, como fonte de Ca ou corretivo de Al. Sendo assim, a recomendação da dose de gesso (DG) a ser aplicado para as culturas anuais vai depender apenas do teor de argila do solo e não de sua CTC, podendo-se utilizar a seguinte fórmula: DG (kg ha-1) = 50 x Argila (%) 29 Sousa e Lobato (2004), ainda sugerem outra recomendação, baseada na amostragem do solo na camada de 0,20 a 0,40 m ou 0,30 a 0,50 m, e na sua análise química e teor de argila (%), sem correção pela CTC, onde recomenda-se aplicar gesso quando a análise de solo indicar teores de Ca menores ou iguais a 0,5 cmolc dm-3 e saturação por Al (m %) for maior ou igual a 20 %. Essa recomendação pode ser feita pela seguinte fórmula: NG (kg ha-1) = 50 x argila (%) ou 5 x argila (g kg-1) De acordo com Vitti e Priori (2009), a necessidade de aplicação de gesso é determinada pela análise de solo com amostragem nas profundidades de 0,20 a 0,40 m e 0,40 a 0,60 m para as culturas anuais, e de 0,60 a 0,80 m para culturas perenes. Nesta metodologia não é necessária a determinação do teor de argila, não atendendo à critérios mineralógicos do solo e teores de MO. Quando o solo apresentar teores de Ca menor que 5 mmolc dm-3 ou saturação por Al maior que 20 % ou teor de Al3+ maior que 5 mmolc dm-3 e saturação por bases menor que 35 %, os resultados em relação a aplicação do gesso serão mais viáveis pela metodologia com a seguinte equação: NG (t ha-1) = (V2 – V1) x CTC 500 Sendo que, V2 = saturação por bases que se deseja atingir, V1 = saturação por bases atual do solo e CTC = capacidade de troca de cátions (em mmolc dm-3), na camada de 0,20 a 0,40 m e o fator de divisão 500 sem legenda do seu porquê de uso. Segundo Raij et al. (1996), sob o sistema plantio direto, não há um método de recomendação de gessagem definido, porém, os autores consideraram aplicação de 60 kg de gesso por ponto percentual de argila para solo do estado de São Paulo, quando os teores de Ca forem menores ou iguais a 4 mmolc dm-3 e/ou saturação por Al (m%) for maior ou igual a 40 % e de acordo com o teor de argila (g kg-1) no solo, sem correção pela sua CTC e utilizando a fórmula: NG (kg ha-1) = 6 x g kg-1 de argila ou NG (kg ha-1) = 60 x % de argila Recentemente, Caires e Guimarães (2016) propuseram um método que foi baseado na recomendação de gesso agrícola para o sul do Brasil. De acordo com esta metodologia, busca-se elevar a saturação por Ca na CTCe (efetiva) do subsolo a 60 %, 30 ou seja, aplicar o gesso para o solo com saturação por Ca na CTC efetiva (CTCe) menor que 50 %. Para este método, com base na CTC da camada de 0,20 a 0,40 m é utilizada a seguinte fórmula: NG (kg ha-1) = (0,6 x CTCe – teor de Ca em cmolc dm-3) x 6,4 Esses autores sugerem ainda uma metodologia para o uso de doses de gesso agrícola visando a melhoria de subsolos ácidos em SSD, considerando a camada de solo de 0,20 a 0,40 m, sendo necessário realizar a gessagem segundo os critérios: se o teor de Ca for menor ou igual a 0,4 cmolc dm-3, saturação por Ca na CTEe for menor que 60 %, teor de Al for maior que 0,5 cmolc dm-3 e saturação por Al for maior ou igual a 20 %, utilizando as seguintes fórmulas de acordo com esses critérios: Teor de Argila (%): NG (kg ha-1) = 5 x Argila (g kg-1) Saturação por Bases (V%): NG (t ha-1) = (50 – V%) x CTC/50 Assim, de modo geral, na literatura há uma grande variação de métodos, gerando doses de gesso muito discrepantes para aplicação ao solo em diferentes culturas, sem levar em conta todos os atributos físico-químicos do solo que determinam sua capacidade de retenção de cátions e efeito residual da pratica da gessagem. Também deve-se salientar que o gesso agrícola é fonte de Ca e S para as culturas num sistema de rotação, muito indicado nos atuais moldes de sistemas integrados de produção agropecuária, em que pode ser um insumo de extrema importância na longevidade do sistema, pela melhoria do ambiente radicular em profundidade, acarretando em maior absorção de água e nutrientes em camadas de subsuperficie do solo, e conferindo às plantas maior tolerância ao déficit hídrico comum no Cerrado brasileiro. 2.4. Uso de gesso agrícola na região do Cerrado O gesso beneficia o solo em relação às suas propriedades, aumentando a infiltração e a capacidade de retenção de água. Isso ocorre pela elevação da floculação da argila, possibilitando maior estabilidade de agregados, redução da densidade e a 31 prevenção do encrostamento superficial (BORGES et al., 1997; FAVARETTO et al., 2006; ROSA JUNIOR et al., 2007). Por favorecer o aproveitamento da água disponível no solo pelas culturas com o aumento do volume das raízes (SOBRAL et al., 2009), pode- se dizer que o uso do gesso gera benefícios nas químicos e físicos no solo. Tais características tornam o gesso um condicionador de crescimento radicular em profundidade, principalmente para os solos do Cerrado, com alta concentração das raízes em superfície quando só se utiliza o calcário, tornando as culturas altamente susceptíveis aos efeitos de veranicos. Dessa forma, o gesso vem sendo amplamente utilizado com o objetivo de reduzir as perdas de produtividade nessa região, favorecendo o crescimento das raízes na subsuperfície e proporcionando melhor aproveitamento da água no perfil do solo (SOUSA et al., 2004; SORATTO; CRUSCIOL, 2008; RAMOS et al., 2013). A adoção da gessagem em áreas agrícolas no Cerrado tem evoluído nas últimas décadas, principalmente onde se produzem culturas de elevada importância econômica para o agronegócio brasileiro. No período de 1999 a 2012, o uso do gesso em locais com plantio de soja cresceu em 6,46 vezes, passando de 76 mil para 491 mil toneladas. Em se tratando do milho, a utilização cresceu 3,83 vezes no período de 1999 a 2007 (EMBRAPA, 2013). O incremento em produtividade, a partir da aplicação do gesso, pode ser observado na maioria das culturas anuais, com destaque para milho, soja, algodão e trigo. Alguns trabalhos têm evidenciado aumento de produtividade, principalmente em gramíneas (RASHID et al., 2008; MICHALOVICZ et al., 2014; PAULETTI et al., 2014; ZANDONÁ et al., 2015) sendo que, de acordo com Caires et al. (2004) e Caires et al. (2011) houve incremento na produtividade na cultura do milho com diferentes doses de gesso aplicadas no solo. Em algodão e soja, observou-se incremento de 44,4% e 21,2%, respectivamente, em resposta a aplicação de gesso (SOUSA et al., 2008) e, no trigo verificou-se incremento linear para a produtividade em função das doses de gesso (RAMPIM et al., 2013). Os efeitos positivos alcançados pelas culturas em consequência da melhor distribuição do sistema radicular no perfil do solo resultam dos maiores teores disponíveis de cálcio e da correção da toxidez por alumínio, obtidos a partir da técnica de gessagem (CAIRES et al., 2001; CAIRES et al., 2006; SALDANHA et al., 2007). Tais efeitos são intensificados quando consideradas as características químicas apresentadas pelos solos do Cerrado, que normalmente apresentam baixa fertilidade 32 natural e elevada saturação por alumínio (CASTRO et al., 2011; CARDUCCI et al., 2012). Essas limitações podem ocasionar a concentração de 90% do sistema radicular da cultura do milho na camada de 0-0,30 m do solo, sem a aplicação do gesso, ocorrendo distribuição do sistema radicular até os 0,75 m, após a aplicação desse produto (SOUSA et al., 2004). Para gramíneas e leguminosas forrageiras pode- se alcançar maiores rendimentos de matéria seca e absorção de nutrientes, aumentando o seu valor nutritivo (CUSTÓDIO et al., 2006; OLIVEIRA et al., 2009; GUELFI et al., 2013). Sousa et al. (2001) observaram para Urochloa decumbens e Urochloa brizantha, aumentos de produtividade de MS de 260 e 50%, respectivamente, após aplicação do gesso. 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1. Localização e características da área experimental O experimento foi conduzido no Centro Avançado de Pesquisa Tecnológica do Agronegócio de Seringueira e Sistemas Agroflorestais, do Instituto Agronômico de Campinas - IAC, da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios – APTA/SAA- SP, localizado no município de Votuporanga-SP, com coordenadas geográficas 20º 28’ de Latitude Sul e 50º 04’ de Longitude Oeste, apresentando relevo suave e altitude de 467 m. O clima é o tropical com invernos secos (Aw na classificação de Köppen) com temperatura média anual de 24 °C, tendo a média das máximas de 30 °C e a média das mínimas de 18 °C, com precipitação pluvial média anual de 1448,7 mm. Durante o período experimental foram obtidos os dados de precipitação, temperatura média e evapotranspiração mensais (Figura 1) em estação meteorológica instalada na estação experimental do APTA/SAA-SP 33 Figura 1. Dados de evapotranspiração potencial (ETP), precipitação pluvial e temperatura média mensal em Votuporanga- SP, durante o desenvolvimento do experimento. Fonte: CIIAGRO (2021) O solo da área foi classificado como Argissolo Vermelho - Amarelo eutrófico de textura arenosa (segundo o SiBCS, SANTOS et al., 2018), com 815 e 81 g kg-1 de areia e argila na camada de 0 a 0,20 m e 783 e 75 g kg-1 de areia e argila na camada de 0,20 a 0,40 m. Antes da instalação do experimento foi realizada a caracterização textural e química (TEIXEIRA et al., 2017) do solo nas camadas de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m (tabela 1). Tabela 1. Caracterização física e química da área experimental, realizada nas camadas de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m, antes da instalação do experimento, Votuporanga, 2017. Profundidade (m) Areia Argila g kg-1 0-0,20 0,20-0,40 815 783 81 75 Sistemas de produção(1) Profundidade (m) P S MO pH K Ca Mg H+Al V M mg dm-3 g dm-3 ---- mmolc dm-3 ---- -- % -- SSD 0-0,20 34 3 15 4,3 2,8 10 6 31 38 18 SSD 0,20-0,40 9 4 13 4,1 2,7 3 4 28 34 25 SAP 0-0,20 22 4 13 4,5 2,1 7 7 25 39 11 SAP 0,20-0,40 15 5 11 4,1 2,5 5 4 28 29 34 PAST 0-0,20 4 3 18 5,2 1,0 14 11 16 62 0 PAST 0,20-0,40 2 4 14 5,3 1,8 13 8 16 59 0 (1) Sistemas de produção: SSD (sistema de semeadura direta), SAP (sistema agropastoril) e PAST (pastagem convencional). Fonte: Elaboração do própria autora. 0 50 100 150 200 250 300 0 5 10 15 20 25 30 n o v em b ro d ez em b ro ja n ei ro fe v er ei ro m ar ço ab ri l m ai o ju n h o ju lh o ag o st o se te m b ro o u tu b ro n o v em b ro d ez em b ro ja n ei ro fe v er ei ro m ar ço ab ri l m ai o ju n h o ju lh o ag o st o se te m b ro o u tu b ro n o v em b ro d ez em b ro ja n ei ro fe v er ei ro m ar ço ab ri l m m ºC meses ETP Precipitação Temperatura média 34 3.2. Histórico e manejo das áreas O tratamento com sistema de semeadura direta (SSD) foi implantado em uma área destinada à produção de grãos, com sistema convencional de preparo do solo. Na safra 2008/09 a área foi cultivada com amendoim e sorgo granífero sobre a resteva do amendoim. Desde a safra 2009/10 todas as semeaduras foram realizadas em sistema de semeadura direta e rotação de culturas com soja, milho, Crotalaria juncea, sorgo granífero e sorgo forrageiro em consórcio com U. brizantha e U. ruziziensis. O sorgo forrageiro e a U. ruziziensis foram utilizados como plantas de cobertura na última safra (2016/17) antes da instalação do presente experimento), e não foram retirados da área ou pastejados. Na safra 2011/12 foi anexada ao campo experimental, uma área com sistema agropastoril (SAP), com alternância entre culturas e pastagem (rotação de culturas com soja, C. juncea (pós soja) e milho em consórcio com U. brizantha cultivar Marandu (pós C. juncea)). Antes esta área (experimento) era destinada à produção de grãos, com sistema convencional de preparo do solo. Neste sistema SAP, bovinos de corte recém- desmamados sempre foram introduzidos sessenta dias após a colheita do milho, permanecem na área por quatorze meses, quando veda-se a área por trinta dias e em seguida é realizada a dessecação da forrageira e semeadura direta da soja sobre a palhada da U. brizantha. Na safra 2015/16 foi cultivado milho na primeira safra e Crotalaria juncea na segunda safra. Na safra 2016/17 foi cultivado milho em consórcio com Urochloa ruziziensis na primeira safra, em sistema de semeadura direta sobre a palhada da C. juncea. O sistema pastagem convencional (PAST) foi implantado em uma área com pastagem reformada após o cultivo de milheto (Pennisetum glaucum) (segunda safra 2008/09), soja/Crotalaria juncea (safra 2009/10) e milho em consórcio com Urochloa brizantha cultivar Marandu (safra 2010/11). Desde setembro de 2011 são introduzidos bovinos de corte recém-desmamados na área, os quais permanecem até o momento do abate. Cabe salientar que a pastagem não foi mais reformada desde então. 3.2.1. Sistema de semeadura direta Para avaliação neste experimento, realizou-se a semeadura de milho, mecanicamente, em sistema de semeadura direta sobre a palhada da C. juncea no dia 35 24/11/2017, utilizando a cultivar Dow AgroSciences 2B587 PowerCore™ no espaçamento de 0,80 m entre linhas e 6 sementes m-1, com adubação de base na dose de 315 kg ha-1 do adubo formulado 08-28-16 com 1,7% de Ca e 3,6% de S (S-SO4). No dia 11/12/2017 foi realizada a primeira adubação de cobertura, utilizando-se o adubo formulado 20-00-20, na dose de 270 kg ha-1. A semeadura da U. brizantha cv. Marandu foi realizada no dia 14/12/2017, utilizando-se 10 kg ha-1 de sementes da forrageira, com valor cultural de 50%, misturada com o adubo super fosfato simples, na dose de 60 kg ha-1 de P2O5, sendo semeadas duas linhas da forrageira nas entrelinhas da cultura do milho, com espaçamento de 0,25 m em relação ao milho e de 0,30 m entre as linhas do capim Marandu. No dia 18/12/2017 foi realizada a segunda adubação de cobertura, utilizando-se sulfato de amônio (20% de N e 22% de S-SO4) na dose de 250 kg ha-1. A colheita do milho foi realizada no dia 27/03/2018. Após 7 dias da dessecação do capim Marandu (glifosato na dose de 1560 kg i.a. ha-1), no dia 24/11/2018 foi realizada uma roçada da U. brizantha presente na área para facilitar a semeadura da soja, pois a mesma apresentava, em média, 18.840 kg ha-1 de matéria verde. Realizou-se semeadura da soja, mecanicamente, em sistema de semeadura direta sobre a palhada da U. brizantha no dia 27/11/2018, utilizando a cultivar 74HO112TP IPRO Paranaiba no espaçamento de 0,50 m e população de 14 sementes m-1, com adubação de base na dose de 300 kg ha-1 do adubo formulado 04-20-20. A colheita da soja foi realizada no dia 17/04/2019, e após a colheita da soja foi semeada C. juncea na área. Para a safra 2019/20, a C. juncea foi colhida para produção de sementes no dia 09/09/2019 e depois roçada no dia seguinte. No dia 12/11/2019 foi semeado ao consórcio de milho com U. brizantha cultivar Marandu, entretanto a forrageira foi semeada a lanço (manualmente), na dose de 1000 pontos de valor cultural ha-1, juntamente com o milho, cultivar Forseed FS533 PWU, no espaçamento de 0,5 m entre linhas e 4 sementes m-1, com adubação de base na dose de 250 kg ha-1 do adubo formulado 08-28-16. No dia 27/11/2019 foi realizada a primeira adubação de cobertura, utilizando-se o adubo formulado 20-00-20 na dose de 250 kg ha-1. No dia 02/12/2019 foi realizada a segunda adubação de cobertura, utilizando-se sulfato de amônio (20% de N e 22% de S-SO4) na dose de 250 kg ha-1. A colheita do milho foi realizada no dia 09/03/2020. 36 3.2.2. Sistema agropastoril A semeadura do milho foi realizada mecanicamente no sistema de semeadura direta sobre a palhada da Crotalaria juncea no dia 24/11/2017, utilizando a cultivar Dow AgroSciences 2B587 PowerCore™, no espaçamento de 0,80 m entre linhas e 6 sementes m-1, com adubação de base na dose de 315 kg ha-1 do formulado 08-28-16. As sementes foram tratadas industrialmente com fludioxonil 25 g L-1 + metalaxil - com 20 g L-1 + tiabendazol 150 g L-1, na dose de 0,15 L do p.c. 100 kg de sementes-1. Após a semeadura, foi realizada uma dessecação pós-plantio no dia 24/11/2017, utilizando-se paraquat 200 g L-1, na dose de 2,0 L ha-1 do p.c. + adjuvante, na dose de 0,06 L ha-1 do p.c. No dia 11/12/2018 foi realizada a primeira adubação de cobertura, utilizando-se o adubo formulado 20-00-20, na dose de 270 kg ha-1 e, a aplicação do herbicida pós-emergente atrazina 500 g L-1, na dose de 3,0 L ha-1 do p.c. + óleo mineral, na dose de 1 L ha-1 do p.c. No dia 18/12/2017 foi realizada a segunda adubação de cobertura, utilizando-se sulfato de amônio, na dose de 50 kg ha-1 de N. Cada parcela foi composta por quatro linhas de milho (espaçamento de 0,80 m) e 5 m de comprimento, totalizando 16 m2. A semeadura da U. brizantha cv. Marandu foi realizada no dia 14/12/2017, utilizando-se 10 kg ha-1 de sementes da forrageira, com valor cultural de 50%, misturada com o adubo superfosfato simples, na dose de 60 kg ha-1 de P2O5, sendo semeadas duas linhas da forrageira nas entrelinhas da cultura do milho, com espaçamento de 0,25 m em relação ao milho e de 0,30 m entre as linhas do capim Marandu. Sessenta dias após a colheita do milho da safra 2017/2018, foram introduzidos animais bovinos de corte recém desmamados e mantidos até setembro de 2019 e, então, realizou- se a semeadura da soja, mecanicamente, no sistema de semeadura direta sobre a palhada da U. brizantha no dia 12/11/2019, utilizando-se a cultivar de soja 74HO112TP IPRO Paranaiba no espaçamento de 0,50 m entre linhas e 16,75 sementes m-1. Foi utilizado na semeadura da soja, o adubo formulado 04-20-20 na dose de 310 kg ha-1. A colheita da soja foi realizada no dia 11/03/2020. 37 3.2.3. Pastagem convencional O sistema pastagem convencional foi implantada em área reformada com o cultivo de milheto (Pennisetum glaucum) (segunda safra 2008/09), soja/ Crotalaria juncea (safra 2009/10) e milho em consórcio com Urochloa brizantha cultivar Marandu (safra 2010/11). Desde setembro de 2011 são introduzidos bovinos de corte recém- desmamados na área, os quais permanecem até o momento do abate. A pastagem não foi mais reformada desde então. 3.3. Delineamento experimental e tratamentos No presente trabalho, o delineamento experimental é o de blocos casualizados, com 4 repetições, em esquema de parcelas subdivididas, onde as parcelas são os três sistemas de produção (sistema de semeadura direta (SSD); agropastoril (SAP) e pastagem convencional (PAST)), e nas subparcelas as doses de gesso baseadas em 5 metodologias da literatura (camada de 0,20 a 0,40 m) e um controle (sem gesso) (Figura 2) conforme a seguir: T1: Metodologia de Caires e Guimarães (2016): NG (kg ha-1) = (0,6 x CTCe – teor de Ca em cmolc dm-3) x 6,4; T2: Metodologia de Sousa, Lobato e Rein (2005): DG (kg ha-1) = 50 x Argila (%); T3: Metodologia de Vitti et al. (2008): NG (t ha-1) = (V2 – V1) x CTC/500 T4: Metodologia de Demattê (1986): (solos com menos de 15% de argila na camada de 0,20 a 0,40 m com 700 kg ha-1 de gesso); T5: Metodologia de Raij et al. (1996): NG (kg ha-1) = 6 x g kg-1 de argila ou NG (kg ha-1) = 60 x % de argila; T6: Tratamento controle (sem aplicação de gesso agrícola); O gesso agrícola nas diferentes doses calculadas para cada subparcela (com área de 25 m2 cada) foi aplicado em superfície, sem incorporação ao solo, em novembro de 2017, e reaplicações em agosto de 2018 e setembro de 2019. 38 Figura 2. Disposição dos tratamentos nas áreas experimentais Fonte: Elaboração do própria autora. 3.4. Avaliações 3.4.1. Fertilidade do solo A amostragem do solo foi realizada em outubro de 2017, com intuito de realizar a caracterização da área, e posteriormente por subparcela em abril de 2018, abril de 2019 e abril de 2020 nas camadas de 0 a 0,20 e 0,20 a 0,40 m, retirando-se dez subamostras (amostras simples) por subparcela, as quais foram homogeneizadas em uma amostra composta e analisadas quimicamente para determinação de pH, bases trocáveis, alumínio e hidrogênio extraíveis, fósforo assimilável, e enxofre conforme metodologia proposta por Raij et al. (2001). 3.4.2. Densidade, agregação e porosidade do solo A amostragem de solo para fins de análise física (TEIXEIRA et al., 2017) e estrutural (ANGERS; MEHUYS, 2000) foi realizada em novembro de 2017, para caracterização nas camadas de 0-0,05, 0,05-0,20 e 0,20-0,40 m. Realizou-se a abertura de trincheiras para coleta de amostras de solo com anéis volumétricos de aproximadamente 0,05 m de diâmetro e 0,04 m de altura para análise de macroporosidade, microporosidade, porosidade total e densidade do solo (TEIXEIRA et al., 2017), e de monólitos para análise da estabilidade de agregados com tamisamento via úmida e cálculo do diâmetro médio ponderado (DMP) (ANGERS; MEHUYS, 2000), em aparelho de oscilação vertical preconizado por Yoder (1936). O mesmo procedimento de amostragem e determinações foi adotado em abril de 2020, com o 39 intuito de avaliar as condições físicas do solo após 3 anos dos sistemas e aplicação do gesso. 3.4.3. Granulometria a laser (GL) - método de difração a laser Amostras de solo coletadas em abril de 2020 na camada de 0-0,10 m, foram destinadas à análise granulométrica pelo método de difração de raios laser. A técnica de granulometria a laser permitiu conhecer a distribuição do tamanho das partículas de uma amostra, e foi baseada nas teorias de Fraunhofer e Mie da dispersão da luz. Essas teorias consideraram a capacidade que as partículas do solo têm de dispersarem luz em todas as direções com diferentes padrões de intensidade, em função do tamanho das partículas. Utilizando um granulômetro a laser, as partículas de solo foram dispersas num fluído em movimento causando descontinuidades no fluxo do fluído, que foram detectadas por uma luz incidente e correlacionadas com o tamanho da partícula. A distribuição da intensidade de luz medida é soma dos padrões de dispersão de cada partícula, o que o software transformou em distribuição volumétrica (ENGLAND, 2003). Inicialmente as amostras deformadas de solo foram moídas em moinho de martelo e posteriormente foi realizado peneiramento das amostras na malha 45 ABNT de abertura 0,35 mm para evitar espalhamento muito alto no espectro de difração, que ocasiona erros de leitura devido a poucas partículas muito grossas. Para esta análise granulométrica utilizou-se o equipamento Mastersizer 2000 da Malvern, na qual uma alíquota da amostra moída foi colocada em solução de água e três gotas de hexametafosfato de sódio (10%), aplicando 15 segundos de ultrassom com deslocamento ultrassônico de 12,5 conforme escala do equipamento. Os gráficos gerados foram obtidos pelo software Mastersize da Malvern v. 5.60 (MALVERN, 1996). 3.4.4. Superfície específica (SE) Foram coletadas, em abril de 2020, amostras de solo de cada subparcela experimental, na camada de 0-0,10 m para serem analisadas, a partir da definição de isotermas de adsorção e de desorção de nitrogênio, combinada com a equação 40 conhecida por BET de Brunauer, Emmet e Teller (BRUNAUER et al., 1938). A equação de BET implica em uma relação entre pressão e volume do adsorbato (N2) em certo limite de escala, gerando isotermas de adsorção e de desorção de nitrogênio, a partir das quais se pode determinar a superfície específica em amostras de agregados dos solos. A determinação da SE foi realizada utilizando um analisador de sorção de gás Themo Sorptomatic 1990. 3.4.5. Espectroscopia FTIR e dados pré-processados Das mesmas amostras de solo por subparcelas, na camada de 0-0,10 m, foram efetuadas análises da caracterização qualitativa da matéria orgânica do solo por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os espectros FTIR foram medidos no modo de transmissão. Para tanto, amostras de solo seco foram moídas em argamassa de Agatha. De cada amostra, 1 mg foi misturado com 200 mg de brometo de potássio (KBr), bem misturado e transferido para uma prensa para criar um pellet. A absorbância dos pellets foi medida usando um espectrofotômetro Bruker Vector 22 na região espectral 400–4000 cm-1 com resolução de 2 cm-1. Os espectros registrados foram corrigidos de linha de base e normalizados usando uma Correção de Sinal Multiplicativo Estendido (EMSC) para remover polarização e ruído nos espectros devido à temperatura, espalhamento, variações na concentração do solo ou anomalias do instrumento (GRIFFITHS; DE HASETH, 2007). Todo o processamento do sinal foi feito com o pacote “EMSC” dentro do ambiente R (LILAND, 2016; LILAND; MEVIK, 2015). Para relacionar as diferenças na composição do grupo funcional com a qualidade do matéria orgânica, foram calculadas duas proporções de bandas. Esses dois índices usam proporções de bandas que representam tipos de grupos funcionais que em estudos anteriores foram estabelecidos como índices de decomposição relativa e recalcitrância de MOS (VEUM et al., 2014): 41 O índice I é como uma métrica de decomposição da proporção de grupos funcionais aromáticos para alifáticos e as proporções das bandas que representam esses dois grupos funcionais aumentam com o aumento do grau de decomposição (CHEFETZ et al., 1998; HSU e LO, 1999). O índice II é uma razão de grupos funcionais C para O, em que o aumento pode estar associado a maior recalcitrância da matéria orgânica (DING et al., 2002; VEUM et al., 2014), ou seja, ao seu tempo de decomposição. 3.4.6. Análise elementar de C, N, e relação C/N Das mesmas amostras de solo por subparcela, na camada de 0-0,10 m, foram efetuadas análises elementares de C, N e cálculo da relação C/N. A análise elementar por combustão permite a determinação da concentração de carbono, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e oxigênio em uma ampla gama de compostos orgânicos e inorgânicos. O método analítico é baseado na oxidação completa da amostra por meio de combustão instantânea. Os gases resultantes da combustão são transportados por meio de um gás portador (hélio) através de um forno de redução e uma coluna cromatográfica, onde são separados e, finalmente, um detector de condutividade térmica é utilizado para sua quantificação. Ao pré-tratar a amostra acidificando-a para remover carbonatos, também é possível determinar o conteúdo de carbono orgânico de diferentes tipos de matrizes. 3.4.7. Milho Na colheita do milho das duas safras avaliadas no SSD e na única safra do SAP, foram avaliados: altura de inserção da primeira espiga e altura de plantas em 10 plantas por subparcela, contagem do número de plantas nas 2 linhas centrais por subparcela e cálculo do estande final, e após colheita e trilha das espigas destas duas linhas centrais 42 determinou-se a massa de cem grãos e a produtividade de grãos (13% umidade – base úmida). 3.4.8. Soja Para avaliação da soja nos sistemas SSD e SAP, foram medidas em 10 plantas por subparcela, a altura de inserção da primeira vagem e a altura de plantas. No momento da colheita, em 4 linhas centrais por subparcela foram contadas as plantas para determinação do estande final, e após colheita e trilha das plantas destas quatro linhas centrais de cada subparcela, determinou-se a massa de cem grãos e a produtividade de grãos (12% umidade – base úmida). 3.4.9. Crotalária juncea A produtividade de matéria seca total foi avaliada após a soja antecessora na área de SSD. Foi utilizado o método do quadrado de metal, lançando-se um quadrado com 0,5 × 0,5 m (0,25 m2) aleatoriamente em 3 pontos da área útil das subparcelas. Após o corte das plantas rente ao solo, o material vegetal foi picado e colocado em estufa para secagem a 60ºC por 72 horas, para obtenção da MS por ha. 3.4.10. Pastagem Foi avaliada a produtividade de matéria seca (MS) da U. brizantha cv. Marandu, sendo essa avaliação realizada no momento da colheita e sessenta dias após a colheita de grãos de milho nos consórcios com capim Marandu (SSD e SAP), e nos meses de fevereiro e setembro, após instalada na área de PAST. Foi utilizado o método do quadrado de metal, lançando-se um quadrado com 0,5 × 0,5 m (0,25 m2), aleatoriamente em 3 pontos da área útil das subparcelas. Após o corte das plantas rente ao solo, o material vegetal foi picado e colocado em estufa para secagem a 60ºC por 72 horas, para obtenção da MS por ha. 43 3.5. Análise dos resultados Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste t de Student (p < 0,05). As análises dos componentes principais (PCA) foram realizadas com o R versão 4.0.1 software (DEVELOPMENT CORE TEAM, 2019) utilizando os pacotes “FactoMiner”, “shiny”, “FactoInvestigate” e “ggplot2”. Paralelo a estas análises, para alguns tratamentos, foi realizada análise multifractal, adotada no presente estudo para a caraterização das propriedades de escala da granulometria laser e dos diagramas de adsorção de nitrogênio. Para estimar a dimensão multifractal sobre um suporte, o primeiro passo consiste em definir a medida. Para a granulometria laser, o suporte se refere ao tamanho de partículas avaliado pelos métodos de Mie e Fanhoufer; para adsorção de nitrogênio, a escala se refere a pressão relativa p/p0, onde p0 é pressão atmosférica. Então é possível definir uma função de probabilidade de massa normalizada µi (δ) que descreve a contribuição de diferentes intervalos de tamanho δ para a massa total, sendo determinada pela equação: (Eq. 1) Onde: φi = é o valor da medida no segmento i th na escala δ; n (δ) = é o número do segmento com tamanho δ, que cobre o intervalo total de amostragem; = representa toda a massa ao longo do suporte O seguinte passo da análise fractal (mono quanto multifractal) consiste em estabelecer se existe uma relação de potência entre a medida e a escala. Para isso avalia-se a função de partição: (Eq. 2) A função de partição quando plotada contra tamanho do segmento ou caixa de tamanho δ apresenta a seguinte propriedade de escala: 44 (Eq. 3) Onde τ(q) é uma função não linear de q, conhecida como função de expoente de massa sendo calculada pela seguinte equação: (Eq. 4) A função de expoente de massa, τ está relacionada com o espectro da dimensão generalizada ou dimensão de Rényi, Dq, (RÉNYI, 1954; HENTSCHEL e PROCACCIA, 1983), que pode ser estimada pela equação: para q ǂ 1 (Eq. 5) Ao utilizar a equação acima D1 torna-se indeterminado assim para o caso particular onde q=1 usamos a seguinte equação: Para q = 1 (Eq. 6) Para uma distribuição monofractal, Dq é uma constante. No entanto, para medidas multifractais, a relação entre Dq e q tipicamente apresenta um aspecto semelhante ao de um sigmoide duplo com um ponto de inflexão para q=0. As dimensões generalizadas (Dq), em q=0, q=1 e q=2, são conhecidas como dimensão de capacidade (D0), informação ou entropia de Shannon (D1) e correlação (D2), respectivamente. Para o caso de monofractabilidade D0≈ D1≈ D2; para o caso de multifractabilidade aceita-se que D0>D1>D2. (CANIEGO et al., 2005; VIDAL VÁZQUEZ et al., 2013). Para o presente estudo a dimensão generalizada foi calculada usando os intervalos de -10