Nutrient budget in an agroforestry system in the Cerrado of Botucatu, SP

O cultivo em aléias é um tipo de sistema agroflorestal em que, as espécies arbóreas, plantadas em renques, são associadas com culturas anuais. Nesse sistema e no Cerrado, determinou-se o balanço de nutrientes a fim de verificar o efeito do aporte de nutrientes proveniente da fitomassa arbórea podada na produção das culturas e em atributos químicos do solo (nutrientes e matéria orgânica). A espécie arbórea foi a leucina (Leucaena leucocephala) plantada em 1987, em solo de Cerrado (latossolo vermelho amarelo). Os renques foram espaçados de 6 cm, com poda a cada 24 meses. Os cultivos anuais foram: aveia preta + centeio (inverno), usados como adubo verde e milho + feijão adzuki (verão). Aplicou-se adubação mineral somente na implantação da leucena. As entradas e saídas anuais de macronutrientes foram avaliadas de junho de 1995 a maio de 1996 nos dois sistemas. Os componentes vegetais considerados foram: serapilheira, fitomassa podada da leucena, restos culturais e produção de grãos. Os componentes hídricos foram: chuva livre, gotejamento de copa, fluxo de caule, lixiviação e erosão. O teor de nutrientes no solo e volatilização de N também foram medidos. O balanço foi calculado pela diferença entre a adição e as perdas externas de nutrientes. Quantificou-se ainda a reciclagem interna de nutrientes para os componentes hídricos e vegetais. As perdas de nutrientes no Cerrado totalizaram 6,9 kg ha-1 de N, 1,5 kg ha-1 de P, 4,7 kg ha-1 de K, 28,4 kg ha-1 de Ca e 4,9 kg ha-1 de Mg. A lixiviação foi mais importante, contribuindo com 46 a 96 % do total. As perdas por escoamento superficial foram mínimas. No cultivo em aléias, as perdas de nutrientes atingiram 28,3 kg ha-1 de N, 5,5 kg ha-1 de P, 13,3 kg ha-1 de K, 36,2 kg ha-1 de Ca e 6,1 kg ha-1 de Mg. Foram maiores que no Cerrado, devido à remoção pelos grãos. A reciclagem no ciclo planta-solo no Cerrado, ocorreu principalmente pela serapilheira, com 2176 kg ha-1 ano-1 de fitomassa seca. Este componente teve 27,8 kg ha-1 de N, 7,2 kg ha-1 de K e 3,7 kg ha-1 de Mg, contribuindo com 64 a 83 % do total desses nutrientes. Para o P e Ca, o maior retorno ao solo foi pelo gotejamento de copa, com 3,0 kg ha-1 de P e 14,9 kg ha-1 de Ca. No cultivo em aléias, os componentes vegetais foram mais importantes, produzindo 11039 kg ha-1 por ano de matéria seca. Deste total, 4465 kg ha-1 foi composto de fitomassa podada, 4176 kg ha-1 de restos culturais e 2398 kg ha-1 de serapilheira. Como resultado a reciclagem foi 2,9 a 7,0 vezes superior à do Cerrado. Consequentemente, o balanço anual de nutrientes no Cerrado foi de 8,5 kg ha-1 de N, 1,4 kg ha-1 de P, 0,7 kg ha-1 de K, -15,5 kg ha-1 de Ca e -2,5 kg ha-1 de Mg. No sistema agroflorestal, o saldo anual de nutrientes atingiu -12,8 kg ha-1 de N, -2,6 kg ha-1 de P, -7.9 kg ha-1 de K, -26,3 kg ha-1 de Ca e -3,7 kg ha-1 de Mg. O saldo negativo representa perda líquida de nutrientes, empobrecendo gradativamente o solo. Os principais benefícios do cultivo em aléias, comparados ao Cerrado, foram incrementos nos teores de carbono, N, P, Ca e Mg na camada superficial do solo (0-20 cm). Isso foi possível, graças à reciclagem contínua. Apesar da melhoria nos teores de nutrientes e matéria orgânica no solo, a produtividade das culturas foi baixa: 1210 kg ha-1 de milho e 175 kg ha-1 de feijão. Isto foi atribuído à competição exercida pela leucena e ao limitado conteúdo de nutrientes no solo, os quais, excetuando-se o N, estavam em níveis baixos a muito baixos. O cultivo em aléias pode ser indicado para a produção de alimentos sem a aplicação rotineira de fertilizantes. Isto resultará em economia de insumos para o agricultor. A adubação complementar com fósforo e potássio irá aumentar a produtividade das culturas e ajudará a equilibrar o balanço de nutrientes.Alley cropping is a kind of agroforestry system where tree species planted in hedgerows are associated with annual crops. In this system and in the Cerrado, the nutrient budget was determined, to find the effect of nutrient input from pruned biomass on crop yield and in soil chemical characteristics (nutrient and organic matter levels). Leucaena (Leucaena leucocephala) was the tree planted in a Cerrado soil (Haplortox) in 1987. The hedgerows were 6 m apart and the pruning interval was 24 months. Annual crops were oat + rye consorciated in winter for green manuring. Maize + adzuki bean were grown in the summer. Mineral fertilizers were applied lo leucaena at planting time but not to the cereal crops. Annual nutrient inputs and outputs (from July/1995 to May/t996) were evaluated for both systems. Plant components were estimated (litterfall, pruning biomass, crop residues and grains). Hydric components were separated in total rain, throughfall, stem flow, leaching and runoff. Soil nutrient content and N volatilization were also measured. The nutrient budget was calculated by the difference between external input and output. Internal turnover was determinated for the hydric and plant components. Nutrient losses in native vegetation were at 6,9 kg ha-1 N, 1,5 kg ha-1 P, 4,7 kg ha-1 K, 28,4 kg ha-1 Ca and 4,9 kg ha-1 Mg. Leaching was the most important mechanism, reaching 46 a 96 % of total loss, runoff was the smaller process. In alley cropping, losses were of 28,3 kg ha-1 N, 5,5 kg ha-1 P, 13,3 kg ha-1 K, 36,2 kg ha-1 Ca and 6,1 kg ha-1 Mg. Those values were larger than in Cerrado, because nutrient removal by grains. Nutrient turnover in plant-soil cycle in the Cerrado, occurred mainly by litterfall, with 2176 kg ha-1 year-1 of dry matter (DM). This component had 27,8 kg ha-1 of N, 7,2 kg ha-1 of K and 3,7 kg ha-1 of Mg. Litterfall contributed with to 64 % to 83 % of the total of these nutrients. For P and Ca, the larger return to the soil came from throughfall, with 3,0 kg ha-1 P and 14,9 kg ha-1 Ca. In the alley cropping system, plant components were more important, yielding 11039 kg ha-1 of DM per year. Of this amount, 4465 kg ha-1 was composed of pruning biomass, 4176 kg ha-1 of crop residues and 2398 kg ha-1 of litterfall. As a result, nutrient turnover was 2,9 to 7,0 times that of the Cerrado. Consequently, annual nutrient budget in Cerrado was 8,5 kg ha-1 N, 1,4 kg ha-1 P, 0,7 kg ha-1 K, -15,5 ka ha-1 Ca and -2,5 kg ha-1 Mg. In the agroforestry system, it reacked -12,8 kg ha-1 N, -2,6 kg ha-1 P, -7,9 kg ha-1 K, -23,3 kg ha-1 Ca and -3,7 kg ha-1 Mg. The negative values reveal net loss of soil nutrients. This effect gradually exhausts soil fertility. The main benefits of alley cropping, as compared to Cerrado, were increments in organic C, N, P, Ca and Mg to the soil surface layer (0-20 cm). This was the result of continuous nutrient turnover. In spite of those gains in soil nutrients and organic matter, crop yields were low: 1210 kg ha-1 of maize and 175 kg ha-1 of beans. This is attributed to competition by leucaena and low soil nutrient levels, which, except tor N, were low to very low. Thus, alley cropping can be recommended for production grain, without continuous fertilization. This will result in lowering external inputs for the farmer. Fertilization with P and K will, however, improve crop yields helping lo equilibrate nutrient balance