Efeitos de aplicações de dejetos suínos por 10 anos sobre a matéria orgânica do solo e a biodisponibilidade de Cu e Zn

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Florianópolis, 2018.As aplicações sucessivas de dejetos suínos em áreas de cultivo de grãos e pastagem, apesar de incrementarem os teores de matéria orgânica no solo (MOS), podem promover o acúmulo de metais, como cobre (Cu) e zinco (Zn). No entanto, como a disponibilidade desses elementos está fortemente relacionada aos teores e à qualidade da MOS, os teores das frações humina (HU), ácido húmico (AH) ou fúlvico (AF)podem influenciar a dinâmica do Cu2+ e Zn2+ no solo. Por isso, a aplicação de adubos orgânicos, de diferentes naturezas, e a liberação deácidos orgânicos, prótons (H+) e ânions (OH-) pelas raízes das plantas, como estratégia de adaptação ou defesa às condições do solo, podeminfluenciar a mobilidade e biodisponibilidade de Cu2+ e Zn2+. O objetivogeral do trabalho foi avaliar as frações húmicas da MOS, a disponibilidade de Cu2+ e Zn2+ e alterações na rizosfera em solo submetido a 10 anos de aplicações de dejeto líquido (DL) e cama sobreposta (CS) de suínos. O trabalho foi divido em três estudos,utilizando amostras de solo coletadas de um experimento conduzido entre os anos de 2002 e 2012, em um Argissolo Vermelho-Amarelo manejado sob sistema de plantio direto (SPD), com a sucessão aveia preta/milho, sem o uso de agrotóxicos. O experimento foi conduzido em uma propriedade rural localizada na microbacia Rio Cachorrinhos, município de Braço do Norte, SC. A área experimental foi submetida aadubações de 90 e 180 kg N ha-1 na forma de dejeto líquido de suínos (DL90 e DL180) e na forma de cama sobreposta de suínos (CS90 eCS180), além da testemunha sem aplicação (SA). Para os estudos 1 e 2, foram coletadas amostras deformadas de solo nas profundidades de 0,0- 2,5; 2,5-5,0; 5,0-10,0; 10,0-20,0 e 20,0-40,0 cm. No estudo 1 foirealizado o fracionamento químico da MOS, obtendo-se as frações humina (HU), ácido húmico (AH) e ácido fúlvico (AF), nas quais foram quantificados os teores e estoque de carbono (C), além da caracterização espectroscópica das substâncias húmicas. No estudo 2 foi realizado adeterminação de Cu2+ e Zn2+ no solo (total e extraídos por EDTA eCaCl2) e nas frações da MOS. Para a realização do estudo 3 foram coletadas amostras de solo na profundidade de 0-10,0 cm dos tratamentos SA, DL180 e CS180 e realizou-se experimento em casa de vegetação. Foi cultivada aveia-branca em vasos, coletando-se o solo rizosférico e não-rizosférico aos 35 e 70 dias após a emergência (DAE). Foram determinados os atributos químicos do solo, a disponibilidade deCu2+ e Zn2+, parâmetros de crescimento das plantas e acúmulo de nutrientes no tecido. Os solos adubados com DL favoreceram a concentração de AF, enquanto as aplicações de CS incrementaram a fração HU e a concentração de C de substâncias não húmicas. A análise elementar e de FTIR dos HU, AH e AF evidenciaram a presença desubstâncias húmicas mais aromáticas e carboxiladas no solo com CS180. As aplicações de DL e CS promoveram acúmulo de Cu2+ e Zn2+ total e extraídos por EDTA e CaCl2, principalmente com a CS. Maiores relações Cu/CAF, Cu/CAH e Cu/CHU foram obtidas nos solos com adição de CS. O Zn apresentou maior adsorção à HU, enquanto o Cu apresentou maior adsorção aos AH e HU. Houve maior afinidade do Cuaos grupamentos orgânicos. No entanto, os altos teores de Cu e Zn extraídos por HCl demonstram baixa estabilidade da ligação metal- adsorvente, resultando em alta disponibilidade no solo. O solo com CS180 apresentou os maiores valores de carbono orgânico total (COT), pH, CTC, P, K, saturação por bases (V%) e Cu e Zn extraídos por EDTA e CaCl2. Este aumento da disponibilidade dos metais afetou negativamente o crescimento radicular da aveia-branca, reduzindo o crescimento da parte aérea aos 35 DAE. No entanto, aos 70 DAE as plantas apresentaram um crescimento igual aos demais tratamentos. O elevado acúmulo de Cu e Zn nas raízes demonstra um mecanismo de defesa das plantas à alta disponibilidade no solo. Portanto, a utilização prolongada de altas doses de dejetos suínos, principalmente CS, apesar de favorecer a MOS, pode comprometer a qualidade do solo, gerando acúmulo de P, K, Cu e Zn.Abstract : The successive applications of swine manure (SM) in grains and pasture growing areas, although increasing soil organic matter (SOM) content, can promote the accumulation of metals, such as copper (Cu) and zinc (Zn). However, as the availability of these elements is strongly related to the contents and quality of the SOM, the contents of humina (HU), humic acid (HA) or fulvic (FA) can influence the dynamics of Cu and Zn in the soil. In this sense, the application of organic fertilizers, of different natures, and the release of organic acids, protons (H+) and anions (OH-) by roots of the plants, as a strategy of adaptation or defense to the soil conditions, can influence the mobility and bioavailability of Cu and Zn. Thus, the objective of the work was to evaluate the humic fractions of the SOM, the availability of Cu and Zn and changes in the rhizosphere in soil submitted to 10 years of applications of pig slurry (PS) and pig deep litter (DL). The work was divided in three studies, using soil samples collected from an experiment conducted between 2002 and 2012, in a Typic Hapludult under no- tillage system (SPD), with black oat/maize succession, without the use of pesticides and herbicides. The experiment was conducted in a rural property located in the Rio Cachorrinhos microbasin, in the municipality of Braço do Norte, SC. The experimental area was submitted to fertilization of 90 and 180 kg N ha-1 in the form of pig slurry (PS90 andPS180) and in the form of pig deep litter (DL90 and DL180) and a control treatment without any fertilization (WF). For studies 1 and 2, deformed soil samples were collected at depths of 0.0-2.5; 2.5-5.0; 5.0- 10.0; 10.0-20.0 and 20.0-40.0 cm. In the study 1, the chemical fractionation of the SOM was performed, obtaining the fractions humin (HU), humic acid (HA) and fulvic acid (FA), in which the carbon (C) contents and stock were quantified, besides the spectroscopic characterization of humic substances. In the study 2, the determination of Cu and Zn in the soil (total and extracted by EDTA and CaCl2) and in the fractions of SOM was performed. For the study 3, soil samples were collected in the 0-10.0 cm depth of the WF, DL180 and CS180 treatments and an experiment was carried out in a greenhouse. White oats were cultivated in pots, with bulk soil and rhizospheric soil collected at 35 and 70 days after emergence (DAE). Soil chemical attributes, Cu and Zn availability, plant growth parameters and nutrients accumulation were determined. The PS fertilized soils favored the concentration of FA, whereas the DL applications increased the HU fraction and the C concentration of non humic substances. Elemental analysis and FTIR of the HU, HA and FA showed the presence of more aromatic and carboxylated humic substances in the soil with DL180. The PS and DL applications promoted accumulation of total Cu and Zn and extracted by EDTA and CaCl2, mainly with DL. Higher Cu/CFA, Cu/CHA and Cu/CHU ratios were obtained in soils with DL addition. Zn presented higher adsorption to HU, while Cu presented higher adsorption to HA and HU. There was greater affinity of Cu to organic bindings. However, high levels of Cu and Zn extracted by HCl demonstrate low stability of the metal adsorbent bond, resulting in high soil availability. Soil with DL180 presented the highest values of total organic carbon (TOC), pH, CEC, P, K, saturation by bases (V%) and Cu and Zn extracted by EDTA and CaCl2. This increase in the availability of metals negatively affected root growth of white oats, reducing shoot growth at 35 DAE. However, plants in the DL180 showed a similar growth to the other treatments at 70 DAE. The high accumulation of Cu and Zn in the roots demonstrates a plant defense mechanism to the high availability in the soil. Therefore, prolonged use of high doses of swine manure, mainly DL, despite favoring SOM, can compromise soil quality, promoting accumulation of P, K, Cu and Zn