Carbono, nitrogênio e semiquinonas em latossolo subtropical sob sistemas de preparo e integração lavoura-pecuária

Orientador: Prof. Dr. Jeferson DieckowCo-orientadores: Profª. Drª. Josiléia Acordi Zanatta e Prof. Dr. Cimélio BayerDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa: Curitiba, 17/02/2016Inclui referências : f. 31-39Area de concentração : Solo e ambienteResumo: A integração lavoura-pecuária (ILP) vem ganhando importância como sistema de produção no Brasil e no mundo, mas informações sobre seus efeitos quantitativos e qualitativos ao carbono (C) e nitrogênio (N) do solo ainda são relativamente incipientes. Com o objetivo de avaliar o potencial de acúmulo de C e N pela ILP e o plantio direto (PD), e alterações que esses sistemas podem causar à qualidade da matéria orgânica do solo (MOS), conduziu-se esse trabalho em experimento de nove anos em um Latossolo Bruno subtropical (Castro-PR). Os tratamentos foram ILP com azevém (Lolium multiflorium) pastejado por gado de leite no inverno e com milho (Zea mays) para silagem no verão, em preparo convencional com uma aração e duas gradagens no inverno (ILP-PC) ou em plantio direto (ILP-PD); e sistema de lavoura contínua, onde azevém era somente para cobertura do solo, em preparo convencional (LAV-PC) ou em plantio direto (LAV-PD). Na camada de 0-20 cm, o PD aumentou os estoques de C tanto na lavoura quanto na ILP, a taxas de 0,26 e 0,52 Mg ha-1 ano-1, respectivamente; com mesma tendência para o N. Até 1 m de profundidade, o aumento do estoque de C de 199,3 Mg ha-1 para 212,9 Mg ha-1 com o PD foi significativo no sistema de lavoura, a uma taxa de 1,51 Mg C ha-1 ano-1, mas não houve aumento de estoque na ILP. Em relação à lavoura, a ILP não alterou os estoques de C nem de N em 0-20 cm, tanto no PC como no PD. Até 1 m de profundidade, o mesmo resultado ocorreu em PD, mas em PC os estoques de C e N foram maiores na ILP a taxas de sequestro de C de 1,14 Mg ha-1 ano-1 e acúmulo de N de 0,08 Mg ha-1 ano-1. Os estoques de C e N em todas as frações físicas aumentaram significativamente no PD, comparado ao PC; mas não foram afetadas pelo ILP. A maior relação C:N nas frações areia + matéria orgânica particulada (MOP), silte e argila obtidas por fracionamento físico granulométrico, e a maior concentração de radicais livres semiquinonas (RLS) determinadas por ressonância paramagnética eletrônica (EPR®) ocorreram no PC, indicando maior grau de aromaticidade da MOS. Entre as frações físicas, silte apresentou maior relação C:N e concentração de RLS. Os resultados sugerem que o PD proporciona acúmulo de C e N no solo em relação ao PC, além de alterar quimicamente a matéria orgânica por reduzir a concentração de semiquinonas; mas por outro lado, a ILP em PD não evidenciou incremento de C e N em relação ao sistema de lavoura contínua, nem alterações qualitativas da matéria orgânica. Palavras-chave: plantio direto, fracionamento físico granulométrico, ressonância paramagnética eletrônica.Abstract: The integrated crop-livestock (ICL) has become an important production system in Brazil and in the world, but information of its quantitative and qualitative effects on soil carbon (C) and nitrogen (N) are still scarce. Aiming at evaluating the potential of C and N accumulation by ICL and no-till (NT), and changes on soil organic matter (SOM) quality, we conducted a study in a nine-year experiment in a subtropical Oxisol (Castro-PR, Brazil). Treatments were ICL with ryegrass (Lolium multiflorium) grazed by dairy cattle in winter and maize (Zea mays) silage in the summer, in conventional tillage with plowing and disking in winter (ICLCT) or no-till (ICL-NT); and continuous crop system where ryegrass served only as cover crop in conventional tillage (CC-CT) or no-till (CC-NT). At 0-20 cm, NT increased C stocks both in CC and in ICL, at rates of 0.26 and 0.52 Mg ha-1 yr-1, respectively; with the same trend for the N. Up to 1 m depth, increasing the C stock from 199.3 Mg ha-1 to 212.9 Mg ha-1 with NT was significant in CC system, at a rate 1.51 Mg C ha-1 yr-1; but no increase was observed with ICL. Compared to CC, ICL did not affect the C or N stocks in 0-20 cm, either in CT or NT. Up to 1 m depth, the same result occurred in NT, but in CT stocks of C and N were higher in the ICL, with C sequestration rates of 1.14 Mg ha-1 yr-1 and N accumulation 0.08 Mg ha-1 yr-1. C and N stocks in all physical fractions increased significantly in NT compared to the CT; but they were not affected by ICL. The highest C:N ratio in sand + particulate organic matter (POM), silt and clay fractions and the highest concentration of semiquinone free radicals (SFR) determined by electron paramagnetic resonance (EPR) occurred in CT, indicating a greater degree of aromaticity of SOM in this system. Among physical fractions, silt showed higher C:N ratio and concentration of SFR. Results suggest that NT provides accumulation of C and N in the soil in relation to the CT, in addition to chemically alteration of organic matter by reducing semiquinone concentration. On the other hand, ICL in NT showed no increase of C and N in relation to the continuous crop system or qualitative changes of organic matter. Key-Words: no-till, grain size physical fractionation, electron paramagnetic resonance