Delta 13C Agregado No Solo

7/25/2019 Delta 13C Agregado No Solo

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CARBONO TOTAL E 13C EM AGREGADOS DO SOLO SOB VEGETAO NATIVA E PASTAGEM... 1241

R. Bras. Ci. Solo, 35:1241-1252, 2011

CARBONO TOTAL E 13C EM AGREGADOS DO SOLO SOB

VEGETAO NATIVA E PASTAGEM NO BIOMA CERRADO(1)

Ciniro Costa Junior(2), Marisa de Cssia Piccolo(3), Marcos Siqueira Neto(4), PlnioBarbosa de Camargo(5), Carlos Clemente Cerri(6)& Martial Bernoux(7)

RESUMO

Diferentes sistemas de uso e manejo alteram o teor de carbono no solo (C),porm diminuies no C do solo tm sido reportadas quando reas de Cerradonativo so convertidas em pastagem. Disso resulta a necessidade da realizao depesquisas em diferentes sistemas e condies edafoclimticas, a fim de elucidaras tendncias encontradas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a agregao, osteores de C e a abundncia natural de 13C do solo em uma rea cultivada h noveanos sob lavoura seguida de 20 anos sob pastagem, a qual atualmente apresentasinais de degradao (PA), comparando-a a uma vegetao nativa no bioma Cerrado(CE) que ocorre em rea adjacente. As reas de estudo esto localizadas nomunicpio de Rio Verde (GO), em solo classificado como Latossolo Vermelhodistrfico, de textura argilosa. Em amostras de solo coletadas nas camadas de 05,510 e 1020 cm de profundidade, foram determinados a distribuio de agregadosestveis em gua (micro, meso e macroagregados), o dimetro mdio aritmtico(DMA) e geomtrico (DMG), os teores de C total e de 13C, o tempo de residnciamdia do C (TRM) e a frao da matria orgnica leve livre (FLL). Os resultadosindicaram que o uso sob lavoura seguido de pastagem reduziu em 21 % o estoquede C original, possivelmente devido ao menor aporte de material na FLL. O soloapresentou elevada agregao e no houve diferenas significativas entre as reasavaliadas. No entanto, os teores de C nos macroagregados foram menores na PA

em relao ao CE, enquanto nos microagregados no houve diferena entre ossistemas de uso, sugerindo, respectivamente, maior e menor sensibilidade aomanejo e menor e maior proteo do C por essas classes de agregados. Os valoresde TRM e as anlises isotpicas reforaram esses resultados, mostrando, ainda,substituio de 83 % do C original durante os 29 anos de cultivo. O constante aporte

(1)Parte da Dissertao de Mestrado do primeiro autor. Recebido para publicao em 29 de julho de 2010 e aprovado em 13 de abrilde 2011.

(2) Doutorando do Laboratrio de Biogeoqumica Ambiental. Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de SoPaulo CENA/USP. CP 96, CEP 13400-970 Piracicaba (SP). E-mail: [email protected]

(3)Pesquisadora do Laboratrio de Ciclagem de Nutrientes do CENA/USP. E-mail: [email protected](4)Ps-Doutorando do Laboratrio de Biogeoqumica Ambiental do CENA/USP. E-mail: [email protected](5)Pesquisador do Laboratrio de Ecologia Isotpica do CENA/USP. E-mail: [email protected]

(6)Pesquisador do Laboratrio de Biogeoqumica Ambiental do CENA/USP. E-mail: [email protected](7)Pesquisador do Institut de Recherche pour le Development-IRD, Montpellier, Frana. E-mail: [email protected]


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de resduos vegetais, assim como a manuteno do C no interior dos macro emesoagregados, so importantes fatores para que ocorra o acmulo de C nessetipo de solo.

Termos de indexao: agregao do solo, matria orgnica do solo, composioisotpica.

SUMMARY: TOTAL CARBON AND 13C IN SOIL AGGREGATION UNDERNATIVE VEGETATION AND PASTURE IN THE BRAZILIAN

CERRADO BIOME

Different management systems affect soil C, however decreases in the C stocks of native

Cerrado areas converted to pasture have been reported. This calls for further research on this

trend, under different management systems and soil-climatic conditions. The objective of this

study was to evaluate soil aggregation, C levels and natural abundance of 13C in a 20 year-old

pasture (PA), following nine years of cropping, with signs of degradation compared to soil

under native Cerrado (CE) in an adjacent area. The studied areas are located in Rio Verde,state of Gois (Brazil), with soil classified as clayey Oxisol. In samples from the layers 05, 510

and 1020 cm the distribution of water stable aggregates (microaggregates, mesoaggregates and

macroaggregates), mean weight diameter (MWD) and mean geometric diameter (DMG), C

contents and 13C, the mean residence time of C (TRM), and the free light fraction of organic

matter (FLL) were determined. Results indicated that grazing after cropping reduced the

original C stock by 21 %, possibly due to a lower FLL input. Soil showed high aggregation and

no significant difference between the assessed areas was observed. However, C levels in

macroaggregates were lower in PA compared to CE, while in microaggregates C was not

affected, suggesting, respectively, greater and lower sensitivity to management and lower and

greater protection of C by these aggregate classes. Values of TRM and isotopic abundance

reinforced these findings, showing a replacement of 83 % of the original C after crop and

pasture cultivation for 29 years. A constant application of plant residues to the soil surface as

well as C maintenance within macro and mesoaggregates are essential factors to ensure C

accumulation in this soil type.

Index terms: Soil aggregation; soil organic matter; isotopic composition.

INTRODUO

O Cerrado o segundo maior bioma brasileiro eocupa aproximadamente 25 % do territrio nacional,sendo superado em rea apenas pela Floresta Amaz-nica; considerado uma das ltimas fronteiras agr-colas do planeta (Borlaug, 2002). Atualmente, maisda metade dos dois milhes de km originais do Cerrado

j foi convertida em outros usos da terra, dos quais aspastagens plantadas, compostas basicamente por es-pcies gramneas de origem africana, ocupam aproxi-madamente 500.000 km (Klink & Machado, 2005).

Os solos do Cerrado so amplamente dependentesda matria orgnica do solo (MOS), frequentementerepresentada pela quantidade de carbono (C), para amanuteno de sua fertilidade, uma vez que elaapresenta um potencial de cargas negativasdependentes de pH superior frao mineral do solo,rica em xidos e hidrxidos de Fe e Al (Lopes, 1983).

Diversos autores tm reportado que a conversodo Cerrado para uso com lavouras e pastagens conduz

diminuio da quantidade de C do solo (Silva et al.,2004; Maia et al., 2009; Siqueira Neto et al., 2009).

Por outro lado, uma variedade de opes de sistemasde manejo (como irrigao, fertilizao e introduode leguminosas) tem mostrado favorecer a manutenoou at mesmo o aumento do C nesses solos (Silva etal., 2004; Salton et al., 2008).

Devido complexidade da dinmica do C no solo,torna-se difcil estabelecer padres quanto mudanada vegetao nativa para outros usos do solo, como apastagem. Maia et al. (2009) afirmaram que fatorescomo variabilidade espacial, tipos de clima e solo, almdo histrico de manejo, so apontados como osprincipais responsveis por essas diferenas. Essesautores mostraram ainda a existncia de uma lacunadesse tipo de pesquisa no bioma Cerrado quandocomparado ao bioma Amaznico e, por isso, concluramque novas pesquisas necessitam ser conduzidas nessebioma para ampliar o conhecimento sobre a dinmicado C em pastagens nas regies tropicais.

Uma das maneiras mais citadas de verificar oimpacto da mudana de uso da terra na dinmica doC o estudo da agregao do solo. Os agregados do

solo protegem fisicamente o C da mineralizaoacentuada promovida pela alterao do uso ou


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intensificao do preparo, favorecendo sua manutenoou acmulo (Six et al., 2004).

O tipo de vegetao um dos fatores consideradosimportantes na formao dos agregados, principalmen-

te pela ao mecnica das razes ou pela excreo desubstncias com ao cimentante e, indiretamente,fornecendo nutrientes fauna do solo (Bronick & Lal,2005). A vegetao tambm interfere na estruturaodos solos: as gramneas, por apresentarem sistemaradicular fasciculado, so mais eficientes em aumen-tar e manter a estabilidade de agregados que as esp-cies vegetais com sistema radicular pivotante, mes-mo em sistemas de cultivos anuais com revolvimentodo solo, onde o sistema radicular renovado constan-temente (Salton et al., 2008).

Salton et al. (2008) destacaram que a formao emanuteno da agregao do solo verificadas em

condio de vegetao natural de Cerrado foramsemelhantes s observadas sob rotao lavoura-pastagem em ciclos de dois anos, ou mesmo compastagem permanente com gramnea, devido elevadainfluncia do sistema radicular, porm apenas osmacroagregados tiveram relao com os teores de Cno solo.

Entretanto, deve-se considerar que, em solos sobclima tropical, o C pode ter papel secundrio naformao dos agregados (Denef & Six, 2005), ocorrendonessa situao, principalmente, a ligao mineral-mineral por meio de interaes eletrostticas entrexidos (principalmente de Fe e Al) (Fabrizzi et al.,

2009). Nesse caso, existe a possibilidade de o C dosolo assumir dinmica diferenciada, que no sejatotalmente associada agregao do solo.

A tcnica da abundncia natural de 13C nosagregados do solo pode ser til para examinar maisespecificamente as mudanas do C na converso doCerrado para uso sob pastagem (Jastrow et al., 1996).Diferenas na assinatura isotpica natural entreplantas de ciclo fotossinttico C3 (-27 ) e C4 (-11 )(Smith & Epstein, 1971) permitem acessar a dinmicado C onde pastagens (plantas C4) passam a ocuparsolos em que o C foi formado a partir da vegetao nativa

do Cerrado que possui fitosionomia arbrea (compredomnio de plantas C3) (Roscoe et al., 2001).

Com o propsito de aumentar o conhecimento sobreo impacto da converso do Cerrado para uso sobpastagem na dinmica do C do solo, a presente pesquisaavaliou a agregao, os teores de C e as abundnciasnaturais de 13C do solo sob pastagem e vegetaonativa no bioma Cerrado.

MATERIAL & MTODOS

As reas de estudo esto localizadas no municpiode Rio Verde, Estado de Gois, sob clima do tipo Aw

de acordo com a classificao de Kppen (tropical, comchuvas concentradas no vero e perodo seco bemdefinido durante a estao de inverno). A mdia anualda precipitao de 1.500 mm, e a da temperatura,de 23 oC. O solo foi classificado como LatossoloVermelho distrfico de textura argilosa (Embrapa,2006), cuja vegetao original predominantemente arbrea, com fitofisionomia de Cerrado e mata secasubcaduciflia (Eiten, 1972).

Para seleo das reas de estudo, foi considerada ahomogeneidade nas caractersticas do solo (materialde origem, textura e classe), utilizando inicialmentea base de dados do projeto Radam Brasil (Brasil, 1981).Para melhor caracterizao, em cada rea foi feita adescrio do perfil pedolgico at 1,5 m deprofundidade. As caractersticas verificadas foramcor (Munsell, 1954), teores de argila, silte e areia(Embrapa, 1997), densidade do solo (Blake & Hartge,1986) e a composio mineralgica que foi determinadaem um difrator de raios X Phillips PW-1830.

No quadro 1 esto apresentados os resultados dasprincipais caractersticas dos horizontes diagnsticosA e Bw1 em perfis do solo. Mais detalhes sobre otrabalho de seleo das reas podem ser obtidos emSiqueira Neto et al. (2010).

Quadro 1. Caractersticas dos horizontes diagnsti-cos A e Bw1 em perfis de Latossolo Vermelhodistrfico nas reas estudadas no municpio deRio Verde (GO)

(1)Cor mida (Carta de Munsell, 1954). (2) Teores de areia de-terminados por peneiramento mido (Embrapa, 1979). (3)Teo-res de silte e argila determinados pelo mtodo do densmetroaps disperso em hexametafosfato e digesto da matria or-gnica em H

2O

2. (4)dComposio mineralgica determinada por

difrao de raios X. (5) + = Intensidade do sinal e quantidade depicos apresentada no espectro das amostras.


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Portanto, pode-se assumir que o meio atuou de for-ma uniforme nas unidades experimentais, de modoque os atributos do solo so facilmente identificveiscomo homogneos para receber os tratamentos. Des-sa forma, o delineamento experimental empregadopode ser considerado como inteiramente casualizado(DIC), constando de duas reas (tratamentos) com seispseudorrepeties em diferentes stios topogrficos.Isso se aplica, pois o DIC considerado o delineamen-to mais simples dentro da estatstica. Nesse delinea-mento, as unidades experimentais se distribuem aoacaso, e o nmero de repeties pode ser igual ou dife-rente. Para sua aplicao, h necessidade apenas deque o meio atue de modo uniforme em todas as unida-des experimentais e que estas sejam facilmenteidentificadas para receber o tratamento (Hurlbert,1984).

Foi avaliada uma rea sob vegetao nativaoriginal de Cerrado (CE), situada nas coordenadasde 17 39 07 de latitude sul e 51 02 49 delongitude oeste, caracterizada por um estrato arbreosemidecidual com altura entre 15 e 25 m, e uma reaadjacente sob pastagem (PA), situada nas coordenadasde 17 38 58 de latitude sul e 51 03 57 delongitude oeste, cultivada com braquiria (Brachiariadecumbens Stapf) nos ltimos 20 anos. Antes dasemeadura da pastagem, a rea PA foi cultivada comarroz (Oryza sativa L.) por dois anos, seguidos porsete anos de milho (Zea maysL.) em sistema de preparoconvencional (SPC), totalizando 29 anos de cultivo.Atua lmente a pastagem apresenta sina is de

degradao fsica da gramnea, com baixaprodutividade e pastejo excessivo pelos animais.

A caracterizao fsico-qumica do solo nas reasfoi realizada no incio do estudo, em fevereiro de 2007(Quadro 2). O pH foi determinado em gua, usando arelao solo:soluo de 1,0:2,5. Os teores de argilaforam determinados pelo mtodo do densmetro, apsa disperso da argila com hexametafosfato e a digestodo material orgnico com H2O2(Embrapa, 1997). Adensidade do solo foi determinada em amostrasindeformadas, coletadas com auxlio de anis de aoinoxidvel com 5,3 de altura e 5,0 cm de dimetrointerno (aproximadamente 104,00 cm3), utilizando-se

mtodo do anel volumtrico descrito por Blake &Hartge (1986). A capacidade de troca de ctionspotencial do solo (T) e a saturao por bases (V %)foram calculadas a partir das determinaes dos teores

de ctions trocveis (Raij & Quaggio, 1983) e da acidezpotencial do solo (Embrapa, 1997).

A coleta das amostras para caracterizao dos agre-gados consistiu na retirada de monlitos de solo nas

camadas de 05, 510 e 1020 cm. A separao dosagregados em classes de tamanho foi realizada com adesagregao e peneiramento em meio mido, utili-zando-se o mtodo descrito por Kemper & Chepil (1965)com as alteraes propostas por Silva & Mielniczuk(1997). Dessa forma, foram obtidas trs classes deagregados, denominadas: macroagregados (dimetro> 2,00 mm), mesoagregados (dimetro entre 2,00 e0,25 mm) e microagregados (dimetro entre 0,25 e0,053 mm). Os valores obtidos no peneiramento fo-ram usados para clculo do dimetro mdio aritmti-co dos agregados (DMA), por meio da equao 1:

(1)em que wi a proporo da massa de cada classe emrelao massa total; e xi, o dimetro mdio darespectiva classe, expresso em mm.

O dimetro mdio geomtrico dos agregados(DMG), por sua vez, foi calculado por meio da equao2:

(2)

em que wi o peso dos agregados (g) em cada classede agregados xi.

Para as determinaes dos teores de C total eisotpico (13C), amostras do solo como um todo e decada uma das classes de agregados obtidas foram secasao ar, homogeneizadas, modas, passadas em peneirasde 0,10 mm e analisadas por combusto a seco poranalisador elementar acoplado a um espectrmetrode massas Carlo Erba Delta Plus, no Centro deEnergia Nuclear na Agricultura (Piracicaba SP).O C total foi determinado por combusto seca peloequipamento LECOCN-2000, em cada uma dasclasses de agregados separadas. Os estoques de C

foram calculados multiplicando-se os valores do teorde C e densidade do solo para cada camada de solo,que foram ento somadas para constituir o valor dacamada de 020 cm de solo.

Quadro 2. Atributos fsico-qumicos da camada de 020 cm de um Latossolo Vermelho sob vegetao nativae pastagem no bioma Cerrado, em Rio Verde, GO

CE: cerrado; PA: pastagem; Ds: densidade do solo; P: fsforo; Ca: clcio; Mg: magnsio; H + Al: acidez potencial; T: capacidade detroca de ctions potencial; V %: saturao por bases.


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Contudo, uma vez que as reas amostradasapresentaram valores diferentes na densidade do solo,optou-se pela correo do estoque de C do solo pelamassa de solo da rea sob vegetao nativa, seguindoos clculos de acordo com a equao 3 (Sisti et al.,2004):

Ec= n-iE+ {[Mai (nMa- nMr)] Ci} (3)

em que Ec o estoque corrigido de C pela massa desolo, em Mg ha-1; n-iE, o somatrio dos estoques dascamadas, sem a ltima camada amostrada, em Mg ha-1;Mai, a massa de solo da ltima camada de soloamostrado, em Mg ha-1; nMa, o somatrio da massatotal de solo amostrada, em Mg ha-1;nMr, o somatrioda massa de solo referncia; e Ci, o teor de C na ltimacamada amostrada, em g kg-1.

A participao do C introduzido pela pastagem (Cp)

no estoque de C e nas fraes de agregados do solo foicalculada segundo proposto por Bernoux et al. (1998)(Equao 4).

13Ct x Ct = 13C3 x C3 + 13C4 x C4 (4)

em que 13Ct a composio isotpica do C do solo; Ct,o teor de C do solo; 13C3, a composio isotpica dasplantas C3 do local (-27,84 0,50 ); C3, o teor de Cdo solo proveniente das plantas C3; 13C4, a composioisotpica das plantas C4 do local (-13,52 0,07 ); eC4, o teor de C do solo proveniente das plantas C4.

A estimativa do tempo de residncia mdio (TRM)

do C do solo derivado da vegetao original do Cerradofoi obtida usando um modelo de decaimento deprimeira ordem proposto por Six & Jastrow (2002),segundo a equao 5.

(5)

em que t o tempo desde a converso da rea nativa;Ct, o contedo de C remanescente (estoque e agregados)da vegetao nativa no solo sob pastagem; e Co, ocontedo de C no solo sob Cerrado.

A frao leve livre (FLL) foi obtida pelo procedimentoproposto por Sohi et al. (2001). A qual foi extrada emuma soluo de NaI com densidade de 1,80 g cm-3,conforme sugerido por Janzen et al. (1992). Para isso,foram colocados 5 g de solo em frasco de centrfuga de50 mL, sendo adicionados 35 mL de NaI. Os frascosforam agitados manualmente por 30 s, de maneiraque as fraes orgnicas menos densas ficassem nasuperfcie da soluo. A seguir, as amostras foramento centrifugadas a 18.000 rpm por 15 min, emtemperatura ambiente de 18 C. A frao orgnicasobrenadante na soluo (FLL) foi succionada eseparada por filtrao a vcuo (Sistema AsspticoSterifil, 47 mm - Millipore). A FLL foi seca a 65 C,determinando-se a massa e quantificando-a.

Os resultados foram submetidos anlise devarincia, e a comparao de mdias foi realizada peloteste de Tukey (p < 0,05). Para as correlaes dePearson, foi aplicado o teste t (p < 0,01 e 0,05).

RESULTADOS E DISCUSSO

Carbono total do solo (C)

Os teores de C foram maiores em superfcie (05 cm) e decresceram com a profundidade, resultadoda deposio de resduos vegetais em superfcie composterior decomposio e deslocamento do C para ascamadas mais profundas. Foram observados valores

maiores no solo sob Cerrado, em relao pastagem,nas camadas de 05 e 510 cm (Quadro 3).

Os menores teores de C sob PA resultaram em umestoque de C do solo 21 % menor em relao ao CE nacamada de 020 cm, sugerindo que aps 29 anos deuso desse solo sendo nove com culturas anuaismanejadas com cultivo convencional e 20 sob pastagemde braquiria houve perda de aproximadamente9,3 Mg ha -1 de C, ou seja, aproximadamente0,32 Mg C ha-1ano-1(Quadro 3). Nas camadas de 05 e 1020 cm sob PA essa reduo foi de 16 e 10 %

Quadro 3. Teores de C total, estoque de C, carbono derivado da pastagem e tempo de residncia mdia(TRM) da camada de 020 cm de um Latossolo Vermelho sob vegetao nativa e pastagem no biomaCerrado, em Rio Verde, GO

(1)Valores seguidos de mesma letra na linha do atributo do solo avaliado no diferem pelo teste de Tukey (p0,05). (2)Valoresseguidos de mesma letra na coluna do atributo avaliado no diferem pelo teste de Tukey (p 0,05). *: Valores corrigidos pelamassa fixa de solo. CE: Cerrado; PA: pastagem.


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respectivamente, em relao aos teores de C observadosno CE, evidenciando maior sensibilidade da camadasuperficial ao uso da terra.

A converso da vegetao nativa em pastagem

(derrubada das rvores, queima do material e preparodo solo) e, principalmente, o uso e manejo subsequenteso fatores que controlam a reduo, o aumento ou amanuteno do C no solo (Fearnside & Barbosa, 1998;Murty et al., 2002). Estudos mostram que, parapastagens bem manejadas (com uso de corretivos,fertilizao e pastejo rotacionado), os estoques de Cso mantidos aps a converso da vegetao nativa(Conant et al., 2004; Silva et al., 2004; Salton et al.,2008). Por outro lado, a substituio da vegetaonativa por pastagens manejadas inadequadamente(degradadas) resultou na reduo do C original do soloem diversas regies do Cerrado e da Amaznia (Maiaet al., 2009).

A diminuio do estoque de C no uso PA pode seratribuda baixa produtividade da gramnea, eviden-ciada pela menor quantidade de FLL na camada de05 cm de solo em relao ao uso CE, indicando que aadio insuficiente de resduos vegetais levou aodeclnio do estoque de C no solo. Pastagens com baixaprodutividade adicionam baixa quantidade de resdu-os vegetais na superfcie, alm de comprometerem obom desenvolvimento do sistema radicular devido baixa produo de fotoassimilados, que so importan-tes fatores no processo de acmulo de C no solo(Siqueira Neto et al., 2009).

A FLL um dos atributos do solo mais sensveisao manejo do solo e, consequentemente, indicador dodeclnio da pastagem, podendo ser considerado umeficiente indicador na reduo do C no solo. Oliveiraet al. (2004a) tambm reportaram menoresquantidades de resduos vegetais no solo em pastagensdegradadas sob Latossolos no bioma Cerrado.

Adicionalmente, o cultivo realizado anteriormente introduo da pastagem (nove anos em cultivoconvencional) pode ter relao com os menores teorese estoque de C observados no uso sob PA em relaoao CE (Quadro 4). O sistema convencional de preparo,devido ao revolvimento intenso do solo, expe fraesde C que permanecem oclusas nos agregados do solo,favorecendo uma elevada oxidao microbiana (Six et

al., 2000); estima-se que 0,54 Mg ha-1de C perdidoanualmente em Latossolos do bioma Cerrado manejadossob esse sistema de preparo (Metay et al., 2007).

Considerando-se a taxa de oxidao estimada por

Metay et al. (2007), o Latossolo em estudo apresentapotencial de perda de aproximadamente 4,8 Mg ha-1de C no perodo de nove anos em que foi manejado sobcultivo convencional, anteriormente instalao dapastagem, e 4,4 Mg ha-1de C nos 20 anos de uso sobpastagem, resultando em um taxa mdia de perda de0,22 Mg ha-1ano-1de C (Quadro 4). Esse resultadoest muito prximo do valor reportado por Maia et al.(2009), de 0,28 Mg ha-1ano-1de C, determinado empastagens degradadas no Cerrado e na Amaznia.

Os valores de 13C no solo tambm diferiram sig-nificativamente entre as reas, com valores mais ne-gativos sob o uso CE (Figura 3). A assinatura isotpica

aumentou significativamente em profundidade sobessa rea, passando de -26 na camada de 05 cmpara -23 na camada de 1020 cm. Esses resulta-dos esto de acordo com outros estudos realizados emperfis de solos sob vegetao nativa de ciclo C3(Volkoff& Cerri, 1987; Schwendenmann & Pendall, 2008) epodem ser atribudos discriminao isotpica do C fei-ta pelos microrganismos do solo durante a decomposi-o da material orgnico (Balesdent & Mariotti, 1996).

Na pastagem, os valores tenderam a decrescer coma profundidade, passando de -14,5 na camada de05 cm para -15,0 na camada de 1020 cm,indicando a gradativa substituio da MOS original

pela adicionada pela espcie C4 (Figura 3). Essasubstituio foi de 83 % quando considerada a camadade 020 cm (Quadro 5).

A poro de substituio foi mais elevada que aencontrada por outros autores em estudos realizadosno bioma Cerrado (Roscoe et al., 2001) e semelhante verificada em Latossolos e Neossolos da Amaznia(Chon et al., 1991; Trumbore et al., 1995; Neill etal., 1997) e na Amrica Central (Schwendenmann &Pendall, 2008). Entretanto, os resultados foramconsistentes quando considerado que a converso davegetao nativa em pastagem leva substituio demetade ou mais do C derivado da vegetao nativa noperodo de 8 a 20 anos e de aproximadamente 100 %em 80 anos (Feigl et al., 1995).

Quadro 4. Dimetro mdio aritmtico (DMA) e geomtrico (DMG) dos agregados da camada de 020 cm deum Latossolo Vermelho sob vegetao nativa e pastagem no bioma Cerrado, em Rio Verde, GO

(1)Valores seguidos de mesma letra dentro de cada linha e atributo do solo estudado no diferem pelo teste de Tukey (p 0,05).CE: Cerrado; PA: pastagem.


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Entretanto, diferentemente do presente estudo, aspastagens citadas foram implantadas diretamenteaps o desmatamento da vegetao nativa. Assim, aelevada substituio da MOS (Quadro 5) pode teralguma relao com o uso intermedirio do solo sobcultivo convencional, num perodo de nove anos entreo desmatamento e a implantao da pastagem. Sugere-se que o uso sob cultivo convencional deixou o solocom significativo dficit de C em relao ao nveloriginal, estimado em 4,8 Mg ha-1de C ou 0,53 Mg ha-1ano-1de C, quando a pastagem foi implantada. Esta,

por sua vez, acumulou grande quantidade de C pormeio da eficincia produtiva (Conant et al., 2001),posteriormente perdida pela deficincia no manejosubsequente.

Ainda com base nos valores de 13C sob PA, foideterminado o tempo de residncia mdia (TRM) sig-nificativamente menor na camada de 05 cm de solo(8,8 anos), com valores maiores nas camadas de 510 cm (11,3 anos) e 1020 cm (11,9 anos), sendo o valormdio para a camada de 020 cm estimado em 10 anos(Quadro 5). O aumento do TRM em profundidade indi-ca maior estabilidade e menor taxa de renovao do C medida que se aprofunda no perfil do solo caracte-

rstica tambm reportada por Schwendenmann &Pendall (2008). Os resultados obtidos so semelhan-tes aos apresentados por Six et al. (2002), que mostra-ram elevada variabilidade no TRM para solos tropi-cais, com valores entre 13 e 108 anos.

Agregao do solo

A distribuio das classes de agregados estveisem gua do solo indicou predominncia demacroagregados e mesoagregados (em torno de 90 %)para as trs camadas e reas estudadas (Figura 2);consequentemente, os valores de DMA e DMG noapresentaram diferenas.

A predominncia de macro e mesoagregados umacaracterstica de solos tropicais e evidencia a elevada

influncia das interaes eletrostticas dos xidos eminerais de argila do tipo 1:1 no processo de agrega-o (Oliveira et al., 2004b; Fabrizzi et al., 2009). Essasinteraes so consideradas como agentes cimentantespermanentes, os quais tm efeito predominante naformao e estabilizao de microagregados, enquantoa formao e estabilizao de macroagregados so de-terminadas por agentes cimentantes temporrios, quetm ao mecnica, como as hifas de fungos e as razesdas plantas (Tisdall & Oades, 1982).

Salton et al. (2008) destacaram que valores de DMAsemelhantes ou superiores aos verificados na condiode vegetao natural de Cerrado somente foram obtidoscom pastagem permanente ou com a rotao lavoura-pastagem em ciclos de dois anos. Esses resultadoscomprovaram que o crescimento das razes aumentaa atividade microbiana e a produo de agentes deagregao, alm de atuar mecanicamente na formaoe estabilizao dos agregados (Denef & Six, 2005;Salton et al., 2008). Assim, mesmo com a baixaprodutividade, houve forte influncia do sistemaradicular da gramnea em manter a agregao do solo.

Esses resultados sugerem, ainda, que aimplantao da pastagem aps nove anos sob cultivoconvencional possivelmente recuperou parte daagregao do solo, considerando que o sistema demanejo convencional tenha afetado negativamenteessa propriedade. Estudos evidenciaram que o manejoconvencional em Latossolos no bioma Cerrado resultaem menores ndices de DMA e DMG em relao vegetao nativa, devido principalmente aorevolvimento do solo pelos implementos agrcolas, querompem agregados maiores (Oliveira et al., 2004b;Wendling et al., 2005).

C e 13C associado aos agregados do solo

No quadro 5 encontram-se os teores de C obtidos

em cada uma das classes de agregados. Na camadade 05 cm, os mesoagregados apresentaram os maiores

Quadro 5. Teores de C total e % C derivado da pastagem e tempo de residncia mdia (TRM) do C dediferentes classes de agregados na camada de 020 cm de um Latossolo Vermelho sob vegetao nativae pastagem no bioma Cerrado, em Rio Verde, GO

(1)Valores seguidos de mesma letra dentro de cada linha do atributo do solo avaliado no diferem pelo teste de Tukey (p0,05).(2)

Macro: macroagregados; meso: mesoagregados; e micro: microagregados. CE: Cerrado; PA: pastagem.


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teores de C em relao aos macro e microagregados,independentemente do sistema de uso avaliado,enquanto nas demais camadas os microagregadosapresentaram os menores valores.

Os teores de C para cada classe de agregadosdiminuram com o aumento da profundidade, maisexpressivamente no uso sob CE, enquanto no uso sobPA houve diferena apenas nos microagregados, queapresentaram valores menores (Quadro 5) resultadoque evidencia o maior acmulo de C na camadasuperficial em relao s mais profundas.

Quando considerada a camada de 020 cm, foramverificadas as maiores mdias nos macro emesoagregados no CE, que apresentaram teores de Cde 39,9 e 40,9 g kg-1, respectivamente, mas no nosmicroagregados (25,1 g kg-1), ao passo que para a PAforam encontrados 30,3, 31,3 e 23,4 g kg -1 ,

respectivamente, para macro, meso e microagregados(Quadro 5). Esses resultados demonstram que asituao atual da pastagem, caracterizada peladegradao, afetou negativamente os teores de C nosmacro e mesoagregados em relao ao CE, sugerindomaior sensibilidade ao uso da terra por essas classes.Por sua vez, os teores de C similares entre as reasnos microagregados demonstraram que o C seencontra mais protegido nessa classe e no foi afetadopelo sistema de manejo empregado. Comportamentosemelhante foi verificado por Passos et al. (2007), quecompararam os efeitos do manejo do solo sobre os teoresde C em diferentes classes de agregados e verificarammaior suscetibilidade de variao no C em agregadoscom dimetro > 0,25 mm em comparao aosmicroagregados, que so considerados mais estveisdevido ao mais efetiva dos agentes de agregaopermanentes em relao aos temporrios (Tisdal &Oades, 1982).

O menor valor de TRM encontrado nosmacroagregados (8,5) em relao aos mesoagregados(10,5) e microagregados (10,1) confirma que asmodificaes do C no solo ocorreram mais rapidamentenessa classe (Quadro 5).

Segundo Six et al. (2004), o mecanismo que levaao acmulo de C no solo deve-se a uma situao timaentre o turnoverde macroagregados e a mineralizaodo C, favorecendo sua ocluso nos macroagregados,com posterior estabilizao em microagregados, jun-to aos minerais do solo. Nesse sentido, a menor quan-tidade de C sob PA em relao ao CE possivelmentefoi insuficiente para ocluso nos macroagregados(Figura 1). Dessa forma, levou-se a um dficit, emque a oxidao foi maior que a estabilizao mesmocom elevada agregao.

Assim, a agregao semelhante entre a PA e o CE,embora com diferentes teores de C em agregadosmaiores (Quadro 5), demonstra que na situaoavaliada a dinmica de agregao foi influenciadasobretudo pela presena de xidos no solo e por efeitomecnico do sistema radicular (Denef & Six, 2005;Salton et al., 2008; Fabrizzi et al., 2009).

O contedo de C e os processos biolgicos possuemelevada influncia na agregao de solos de climatemperado, onde h predominncia de argilas 2:1.Nesse caso, a agregao do solo tem sido reportadacomo fator primordial na proteo e acmulo de C(Six et al., 2004). Entretanto, em solos tropicais, ocontedo de C e processos biolgicos podem ter papelsecundrio na formao de agregados (Denef & Six2005), ocorrendo nessa situao, como principal fatorde agregao, a ligao mineral-mineral devido sinteraes eletrostticas entre xidos, principalmentede Fe e Al.

Esse aspecto pode ser comprovado pelos resultadosapresentados no quadro 6, que mostram ainterdependncia entre alguns atributos estudados,os quais indicaram correlaes entre os ndices de agre-gao DMA e DMG e os teores de C nas classes demacro e mesoagregados apenas na camada de 05 cm.Essas modificaes se refletiram, ainda, quando ana-lisada a camada de 020 cm de solo, evidenciando amaior concentrao e sensibilidade do C s mudanasdecorrentes da converso do Cerrado.

Figura 1. Frao leve livre da matria orgnica dosolo (FLL) de um Latossolo Vermelho sobCerrado (CE) e pastagem (PA) em Rio Verde(GO) (n=6). Letras iguais dentro de uma mesmacamada de solo no diferem pelo teste de Tukey(p < 0,05).

Figura 2. Distribuio das classes de agregadosestveis em gua nas camadas de 05, 510 e 1020 cm (n=6) de um Latossolo Vermelho para acamada de 020 cm sob Cerrado (CE) epastagem (PA) em Rio Verde (GO). Letras iguais

dentro de uma mesma camada de solo nodiferem pelo teste de Tukey (p < 0,05).


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Salton et al. (2008) encontraram correlaessemelhantes, relatando que uma pastagempermanente com gramnea foi capaz de manter aagregao do solo com valores semelhante aos do solosob Cerrado e que apenas a formao e estabilizaodos macroagregados estiveram relacionadas aos teoresde C no solo.

Os valores de 13C nos agregados do solo seguirama mesma tendncia do solo como um todo e tambmforam significativamente maiores em superfcie emtodas as classes de agregados (Quadro 3). Em PA, osagregados do solo indicaram substituio do C em 85,

76 e 81 %, respectivamente, para as classes macro,meso e microagregados na camada de 05 cm

(Quadro 5). Contudo, no foram verificadas diferenassignificativas entre as classes de agregados nas demaiscamadas de solo avaliadas, possivelmente em razodo baixo nmero de amostras, ou devido ao altocoeficiente de variao.

Os valores de13C mais negativos foram verificadosnos microagregados, com elevao medida queaumentou o dimetro da classe de agregados(Figura 3). Esses resultados sugerem que a formaodesses agregados ocorreu em associao com o Crecentemente incorporado nos macro e mesoagregados,enfatizando a tendncia observada. Essa observao

mostrou ainda a maior suscetibilidade do C oxidaonos macro (preferencialmente) e mesoagregados,

Quadro 6. Valores da correlao de Pearson entre o C do solo, o C de diferentes classes de agregados e odimetro mdio aritmtico (DMA) e geomtrico (DMG) dos agregados na camada de 020 cm de umLatossolo Vermelho sob vegetao nativa e pastagem no bioma Cerrado, em Rio Verde, GO

ns: no significativo (p0,05). ** e *** significativo a 5 e 1 %, respectivamente.

Figura 3. Composio isotpica do carbono do solo total e em diferentes classes de agregados sob Cerrado(CE) e pastagem (PA) em um Latossolo Vermelho, em Rio Verde, GO.


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porm mais protegida nos microagregados (Six et al.,2002; De Galdo et al., 2003).

CONCLUSES

1. O uso sob lavoura e pastagem por 29 anosreduziu em 20 % o teor original de C em relao manuteno sob Cerrado na camada de 020 cm,devido ao menor aporte de material na frao leve livrede C na camada superficial.

2. A converso do Cerrado em lavoura seguida depastagem no alterou a agregao do solo, pormmenores teores de C foram verificados nos macro emesoagregados.

3. A anlise isotpica mostrou que 83 % do C

original foi substitudo aps a converso do Cerradoem pastagem.

4. O tempo de residncia mdia (TRM) do carbonofoi menor nos macro e mesoagregados em relao aosmicroagregados, demonstrando a proteo do C nestaltima classe.

5. A manuteno do C no interior dos macro emesoagregados e o constante aporte de resduosvegetais nesse tipo de solo so os fatores quedeterminam o acmulo de C no solo.

AGRADECIMENTOS

Ao proprietrio da Fazenda Alvorada, pelacontribuio na execuo do trabalho. FundaoAgrisus, FAPESP (04/15538-7), ao Fonds Franaispour lEnvironnement Mondial (FFEM), ao Ministriodas Relaes Estrangeiras (SCAC-MAE) da Frana eao acordo bilateral CAPES-COFECUB, pelofinanciamento do trabalho.

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Delta 13C Agregado No Solo

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