Soil compaction, plant spacing, crop residues and carbon saturation deficit in soil organic matter under eucalypt plantation

O setor florestal tem crescido anualmente face a necessidade crescente por produtos florestais. Em relação a 2009, a área de plantios florestais em 2010 aumentou 3,2 %, chegando a 4.752.806 ha de área ocupada por plantios de eucalipto no Brasil (ABRAF, 2011). A presente tese é composta por três estudos. No capítulo 1 foram avaliadas a produtividade do eucalipto, propriedades físicas do solo e frações da matéria orgânica do solo (MOS) influenciadas pela intensidade de tráfego e resíduos de colheita. No capítulo 2 avaliou-se a produtividade de madeira e celulose, e frações da matéria orgânica de Latossolos influenciadas pelo espaçamento do eucalipto em rotação de 11 anos. No capítulo 3 avaliou-se a estabilização do 13C do resíduo de eucalipto em solos distintos e a contribuição dos componentes da planta e do déficit de saturação de C. O número de passadas das máquinas, tipos de rodados e a alta umidade do solo durante as operações agravam o processo de compactação, devendo-se conhecer estes impactos e quais alternativas para reduzí-los. O objetivo do primeiro capítulo foi avaliar o impacto de diferentes intensidades de tráfego do forwarder e o efeito de condições distintas de resíduos da colheita do eucalipto ao fim da rotação subsequente na produtividade, nas propriedades físicas do solo e da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho (LV), localizado em São João Evangelista MG e um Latossolo Amarelo (LA), localizado em Belo Oriente. Os tratamentos consistiram de um esquema fatorial 2 x 3, sendo: duas ou oito passadas na entrelinha sobre resíduo da colheita sem casca (SC); com casca (CC), ou sem resíduo (SR). A perda de produtividade dos plantios pela compactação do solo proveniente das passadas do forwarder é atenuado com a permanência dos resíduos da colheita especialmente com a manutenção da casca na área. A remoção de resíduo, particularmente quando há remoção da casca, leva a redução do C orgânico total e de frações mais lábeis de C e N do solo. O tráfego do forwarder na colheita do eucalipto da rotação anterior sobre solo sem resíduos promove perdas na qualidade física do solo, com aumento da densidade e resistência a penetração, e redução na porosidade e condutividade hidráulica. Esses efeitos negativos perduraram até o final da rotação seguinte. O espaçamento ideal é aquele que proporciona a máxima produtividade de madeira aproveitável para produção do produto final, com menor custo e melhor qualidade dos fatores de produção. O objetivo do segundo capítulo foi avaliar o efeito de diferentes espaçamentos e arranjos de plantio na produtividade e na matéria orgânica do solo (MOS) de um LV e um LA em clones distintos por região aos 11 anos de idade. Os tratamentos consistiram de um design em parcelas subdivididas, sendo 2 x 5 no LV: 2 clones (1213 e 7434); e 5 espaçamentos [6 m2 planta-1 (3 x 2 m); 9 m2 planta-1 (3 x 3 m); 10 m2 planta-1 (3,6 x 2,8 m); 12 m2 planta-1 (4 x 3 m e 6 x 2 m)] e 2 x 6 no LA: 2 clones (1213 e 57); e 6 espaçamentos [6 m2 planta-1 (3 x 2 m); 9 m2 planta-1 (3 x 3 m); 10 m2 planta-1 (4,0 x 2,5 m); 12 m2 planta-1 (4 x 3 m e 6 x 2 m); 15 m2 planta-1 (6 x 2,5 m)]. Em ambos os sítios os clones foram alocados à parcela principal e os espaçamentos na subparcela. O espaçamento de 6 m2 planta-1 promoveu maior incremento médio anual de celulose (IMAcel). Espaçamentos maiores apresentaram menor produção de serapilheira. Os teores de Carbono Orgânico Total (COT) e das frações lábeis não foram influenciados pelo espaçamento. É possível manter produtividade em rotações mais longas. A matéria orgânica está diretamente relacionada com a qualidade do solo e a sustentabilidade dos sistemas de produção em longo prazo. Nos sítios florestais a quantidade e a qualidade do resíduo que permanece na área influenciarão a entrada de C, sua taxa de decomposição e transferência para as frações da MOS e a sustentabilidade destes sistemas de produção. A tendência de demanda crescente pela remoção de resíduos de colheita de eucalipto para a produção de energia tem gerado preocupação, pois o maior retorno econômico com a remoção excessiva desses resíduos da área pode comprometer a MOS. Além disso, evidências na literatura sugerem que há um nível de saturação de C baseado nos processos físico-químicos que protegem ou estabilizam os compostos orgânicos do solo. O objetivo do terceiro capítulo foi avaliar a estabilização do resíduo de colheita de eucalipto marcado com 13C aplicado separadamente por componente da planta (folhas, galhos, raízes, cascas e lenho) em cinco solos de textura muito argilosa e mineralogia distinta, provenientes de mata nativa para cinco níveis de déficit de saturação de C do solo (DSC). Os tratamentos resultaram de um esquema fatorial 5 x 5 x 6: cinco solos de regiões distintas; cinco profundidades (0-10; 10-20; 20-40; 40-60; 60-100 cm); e cinco resíduos de eucalipto (folhas, galhos, raízes, cascas e lenho) mais um testemunha sem resíduo. A eficiência de conversão do resíduo em MOS é maior em solos com maior DSC. A eficiência de estabilização do C do resíduo adicionado é maior na folha e casca, e é menor em Latossolo com caráter caulinítico em comparação a Latossolos oxídicos.The Brazilian forestry sector has been expanding very fast in recent years in the face of growing demand for forest products. Comparing with 2009, the area of forest plantations in 2010 increased 3.2% reaching 4,752,806 ha occupied by eucalypt plantations in Brazil (ABRAF, 2011). The ever reducing workforce has led to intensification of mechanized activities in the forest sector, especially at the harvest operation. However, there are growing concerns that excessive machine trafficking may lead to yield losses due to compaction. e passes, types of wheels and high soil moisture during operations aggravates the compression process, these impacts and alternatives to reduce them deserve efforts to be beter known. This study evaluates the impact of different traffic intensities of the forwarder and the effect of different conditions of eucalyptus crop residues at the end of subsequent rotation on productivity, soil physical properties and organic matter of an Oxisol, located in São João Evangelista - MG and an Oxisol, located in Belo Oriente MG. The treatments consisted in a 2 x 3 factorial scheme: two or eight machine passes on crop residue without bark (SC), with bark (CC), or without residue (SR). The crops loss of productivity by soil compaction caused by the forwarder traffic is mitigated by the permanence of crop residues especially with the maintenance of bark in the area. The residues removal, particularly when the bark is removed, leads to reduction in total organic carbon and more labile C and N fractions from the soil. The forwarder traffic during the harvest of the previous rotation of eucalyptus on soil without residues promotes losses in soil physical quality, with increased density and penetration resistance, and reduction in porosity and hydraulic conductivity. These negative effects lasted until the end of the current rotation. The ideal spacing is the one that provides the highest wood productivity usable for production of end product with lower cost and with no wasted space. The present study evaluates the effect of different spacings and planting arrangements in productivity and SOM of Oxisols planted with different clones per region at the age of 11 years. There were 10 treatments in a split-plot design in the Oxisol at São João Evangelista: two clones (1213 and 7434) and 5 spacings [6 m2 plant-1 (3 x 2 m), 9 m2 plant-1 (3 x 3 m), 10 m2 plant-1 (3.6 x 2.8 m), 12 m2 plant-1 (4 x 3 m and 6 x 2 m)]. In the Oxisol at Belo Oriente, the 12 treatments also were in a split-plot design with two clones (1213 and 57), and 6 spacings [6 m2 plant-1 (3 x 2 m), 9 m2 plant-1 (3 x 3 m); 10 m2 plant-1 (4.0 x 2.5 m), 12 m2 plant-1 (4 x 3 m and 6 x 2 m); 15 m2 plant-1 (6 x 2.5 m)]. In both sites the clones were allocated to the mains plot and the spacings to the split-plot. The spacing of 6 m2 plant-1 promoted higher cellulose average annual increment (IMAcel). Larger spacings had lower litter production. The Total Organic Carbon contents and labile fractions were not affected by spacing. It is possible to maintain the productivity in longer rotations. The organic matter is directly related with the soil quality and sustainability of long term production systems. In forest sites both quantity and quality of residue remaining in the field will influence the C input, its decomposition rate and transference to the SOM fractions. The increasing demand for the removal of eucalypt crop residues for energy production has raised concerns since the greatest economic return with the excessive removal of residues from the area may compromise the SOM. Furthermore, evidences in the literature suggest that there is a C saturation level based on physical and chemical processes to protect or stabilize the soil organic compounds. The present study evaluates the stabilization of eucalypt harvest residues labeled with 13C applied separately by plant components in five clayey soils with distinct mineralogy from native forest to five levels of soil Carbon Saturation Deficit (CSD) using the soil depths. The treatments consisted of a 5 x 5 x 6 factorial combination: five soils from distinct regions, five soil depths (0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-100 cm) and five eucalypt residues (leaves, twigs, roots, bark and wood) plus a control without residue addition. The efficiency of conversion of eucalypt residues in SOM is larger in soils with higher CSD. The efficiency of C stabilization of added residues is higher for leaves and bark, and is lower in soil with a more kaolinitic character in comparison to more oxidic Oxisols.Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerai