- Introdução
O solo pode ser considerado um sistema complexo composto de seres vivos, matéria orgânica e mineral, cujas interações resultam em suas propriedades, fazendo com que os organismos do solo não sejam apenas seus habitantes, mas também seus componentes (VITTI, et al., 2004). É um ambiente muito diversificado, variável, rico em interações e influenciado por inúmeros fatores bióticos e abióticos. O solo tem como função o suporte aos processos vitais, suprindo as necessidades de nutrientes das plantas e servindo de suporte físico a elas; promove a movimentação ou retenção da água, suporta as cadeias alimentares e as funções reguladoras do ambiente (TÓTOLA; CHAER, 2002). Para Doran e Safley (1997), solos saudáveis realizam múltiplas funções na manutenção da produtividade e bem-estar ambiental, possuindo papel importante na transformação da energia solar e reciclagem da matéria através dos organismos.
Devido ao crescimento populacional e a dita “crise” de alimentos no mundo, o manejo intensivo do solo, a monocultura e o uso de pesticidas e fertilizantes tornaram-se práticas comuns para o aumento da produção agrícola (ARAUJO, 2007). Essas práticas agrícolas trazem preocupações em relação ao ambiente e à saúde pública, levando ao aumento do interesse por práticas agrícolas alternativas e por metodologias que quantifiquem e monitorem a qualidade do solo. Em ecossistemas agrícolas a importância de se manter áreas ricas em biodiversidade vai além dos custos com insumos externos, pois agroecossistemas privados de componentes básicos de regulação perdem a capacidade de manter sua própria fertilidade do solo e regulação de pragas (ALTIERI, 1999).
A qualidade do solo é a capacidade deste de funcionar dentro de limites do ecossistema para sustentar a produtividade biológica, manter a qualidade ambiental e promover a saúde vegetal e animal, podendo ser mensurada através de indicadores. Um indicador é uma ferramenta que permite a obtenção de informações sobre uma dada realidade (MARZALL ; ALMEIDA, 1999). Seu intuito principal é o de sintetizar um conjunto complexo de informações, medindo condições, processos, reações e comportamento fornecendo dados confiáveis e simplificados de aspectos integrantes de um sistema muito mais amplo e complexo, tornando-o quantificável e compreensível. Até recentemente, a maioria dos estudos de qualidade do solo era relacionada à utilização de indicadores físicos e químicos. No entanto, muitos dos atributos do solo exigidos para o máximo desenvolvimento vegetal, são afetados diretamente pelos processos bióticos, destacando-se a importância dos microorganismos no funcionamento e equilíbrio de ecossistemas (LEE, 1994 apud SILVEIRA, 2004).
Segundo Stenberg (1999), os indicadores não podem ser medidos separadamente, pois nenhum indicador medido separadamente irá retratar a todos os aspectos da qualidade do solo e nenhuma função do solo está ligada apenas a um atributo. Este mesmo autor sintetizou em cinco os critérios para seleção de indicadores para monitorar a qualidade do solo: 1º, devem integrar propriedades e processos químicos, físicos e biológicos e representar as propriedades ou funções do solo que são mais difíceis de medir diretamente; 2º, a relevância ecológica e a variação natural dos indicadores devem ser bem reconhecidas; 3º, devem ser sensíveis a variações em longo prazo no manejo e no clima, mas resistente a flutuações em curto prazo devidas a mudanças climáticas ou ao desenvolvimento da cultura; 4º, devem possibilitar sua medição acurada e precisa por meio de ampla variação de tipos e condições de solo; e 5º, devem ser de determinação simples e de baixo custo, para permitir que um grande número de análises possa ser realizado.
O objetivo deste trabalho foi realizar uma análise de um mesmo solo sob três sistemas de cultivo, abordando três tipos de indicadores: carbono da biomassa microbiana (BMS), respiração basal do solo (RBS) e quociente metabólico do solo (qCO2).
A biomassa microbiana (a parte viva da matéria orgânica) é o principal responsável pela decomposição dos resíduos orgânicos, pela ciclagem de nutrientes e pelo fluxo de energia dentro do solo, exercendo sua influência tanto na transformação da matéria orgânica quanto na estocagem do carbono e nutrientes minerais, ou seja, na imobilização e liberação de nutrientes (MELO, 1998). Mudanças significativas na biomassa microbiana podem ser detectadas muito antes que alterações na matéria orgânica posam ser percebidas, permitindo a adoção de medidas de correção antes que a perda da qualidade do solo seja mais intensa (TOTOLA; CHAER, 1999).
Os métodos mais utilizados para mensura-la são os da fumigação e incubação, o da respiração induzida pelo substrato e o da fumigação e extração. O método empregado neste trabalho foi de irradiação ao invés de fumigação e, posterior extração, onde o carbono microbiano é medido pela diferença do carbono extraído com solução de K2SO4 de amostra não irradiadas e irradiadas com microondas. O carbono extraído é quantificado pela oxidação da matéria orgânica com dicromato de potássio.
A taxa de respiração basal do solo consiste na medida da produção de CO2 resultante da atividade metabólica no solo de microorganismos, raízes e macroorganismos. A atividade dos organismos no solo é considerada um atributo positivo para a qualidade do solo, sendo a respiração do solo um indicador sensível de decomposição de resíduos, do carbono orgânico do solo e de distúrbios no ecossistema (PAUL et al, 1999 citado por TÓTOLA e CHAER, 1999).
O quociente metabólico (qCO2) é resultado da taxa de respiração por unidade de biomassa microbiana. Sua fundamentação está no fato de que a medida que determinada biomassa microbiana se torna mais eficiente na utilização dos recursos, menos carbono é perdido como CO2 pela respiração e maior proporção de carbono é incorporada nos tecidos microbianos. Em geral, baixo quociente metabólico indica economia na utilização de energia e um ambiente mais estável.
- Matérias e Métodos
O trabalho consistiu na análise de solos procurando abordar indicadores em diferentes tipos de cultivo. Para tanto foram coletadas, em uma localidade de mesma altitude, solo e condições ambientais, amostras de áreas com usos distintos do solo. O local da coleta foi a Escola Agrícola Federal de Camboriú/SC, e as áreas escolhidas foram três: uma área destinada ao Pastoreio Racional Voisin (PRV); uma de Pasto Convencional (PC); e um área de horta agroecológica (AG).
Neste local, o PRV é uma prática realizada a 5 anos em uma área que está a 13 anos sem revolvimento do solo. A amostra denominada PC compreende um campo onde realiza-se a rotatividade de culturas com milho, azevém e aveia, com aração. Além desses, foram coletadas amostras de uma horta agroecológica (AG) realizada há menos de um ano, onde antes existia um pomar (Figura 1).
Foram coletadas em cada local três amostras de tratamento com dez sub-amostras, com trado tipo caneco, em uma profundidade de dez centímetros. Após a coleta, as amostras foram levadas ao Laboratório de Solos da Universidade Federal de Santa Catarina, onde foram realizados os procedimentos.
2.1Metodologia Laboratorial
Trato inicial das amostras
As amostras foram secas “ao ar” por um período de três dias, peneiradas em malha de 2mm e depois mantidas em repouso à uma temperatura de 4ºC durante 20 dias. Após, verificou-se a umidade em estufa 105ºC por 25 horas.
A determinação do Carbono da biomassa microbiana foi realizado conforme metodologia descrita por Silva et al. (2007) – EMBRAPA Agrobiologia
As amostras foram analisadas em triplicata, para isso, cada amostra foi dividida em seis sub-amostras de 20 g (três fumigadas e três não fumigadas), devidamente pesadas e acondicionadas em frascos tipo snap cap de 100 mL.
A fumigação das amostras foi realizada pelo método de irradiação conforme Ferreira (1998) , durante dois minutos em potencia máxima.
A extração se dá nas amostras irradiadas, após irradiação, e nas não-irradiadas, realizado imediatamente após pesagem, procedendo da seguinte forma: Adiciou-se 50 mL de solução 0,5 M de sulfato de potássio (K2SO4), com auxílio de uma pipeta, e em seguida levado para agitador orbital onde permaneceram sob agitação por 30 minutos. Após decantar por 30 minutos o sobrenadante foi transferido para filtro de papel acoplado a funil. Ao final da filtragem Transferiu-se 8 mL de extrato previamente filtrado para um erlenmeyer de 250 mL, Adicionado 2 mL de solução 0,066 M de dicromato de potássio, 10 mL de ácido sulfúrico P.A. e 5 mL de ácido fosfórico P.A. todos com auxílio em ordem cronológica, aquecido até ebulição permanecendo durante 5 minutos neste estado. Depois de a amostra ter esfriado adicionou-se cerca de 80 mL de água deionizada, 4 gotas de difenilamina e titulou-se sob agitação magnética com uma solução 0,033 M de sulfato ferroso amoniacal.
Calculo da molaridade exata da solução de sulfato ferroso amoniacal:
M1 = [(M2 . V2) . 6] / V1
Onde:
M1 – molaridade exata padronizada do sulfato ferroso amoniacal;
M2 – molaridade exata do dicromato de potássio (0,066);
6 – razão estequiométrica (K2CrO7);
V1 – volume de sulfato ferroso amoniacal gasto na titulação de amostra de controle (branco);
V2 – volume da alíquota de dicromato de potássio utilizada.
Calculo do teor de carbono nos extratos:
C(mg C kg -1 solo) = (Vb – Va) . M . 0,003.V1.106
Ps.V2
Onde:
C – carbono extraído do solo;
Vb (mL) – volume do sulfato ferroso amoniacal gasto na titulação de solução de controle (branco);
Va (mL) – volume de sulfato ferroso amoniacal gasto na titulação da amostra;
M – Molaridade exata do sulfato ferroso amoniacal;
V1 - Volume do extrator (K2SO4) utilizado;
V2 – Alíquota pipetada do extrato para a titulação;
0,003 – milequivalente de carbono;
Os (g) – massa de solo seco.
O método para determinação da respiração basal (RBS) e quociente metabólico do solo (qCO2), foi procedido conforme silva et al. (2007) - EMBRAPA Agrobiologia.
O procedimento foi realizado em triplicata, portanto dividiu-se em três sub-amostras de 50 g acondicionadas em frascos de vidro de 100 mL. Pipetou-se 10 mL de NaOH 1 M em um becker, o qual foi transferido imediatamente para frascos já contendo 50 g de solo. Os potes são hermeticamente fechados para que não exista entrada de CO2 do ar externo ou fuga de CO2 internamente produzido. Deve-se fazer frascos de controle (branco), onde não acondiciona-se solo, somente a solução de NaOH.
Após realizado todo o preparo para a incubação das sub-amostras, estas foram levadas para incubadora permanecendo por 120 horas em temperatura controlada de 25ºC isenta de luminosidade.
Após o processo de incubação, foi retirado o frasco contendo NaOH e adicionado 2 mL de BaCl2 10% (m/v) para a completa precipitação do CO2, adicionado 2 gotas de fenolftaleina 1% (m/v) e realizada a titulação sob agitação magnética com solução 0,5 M de acido clorídrico que posteriormente foi padronizada.
Para realizar a molaridade exata do ácido clorídrico, foi adicionado 50 mL da solução THAM e 10 mL da solução de ácido bórico em erlenmeyer, titulou-se sob agitação magnética com ácido clorídrico a ser determinado.
O cálculo da molaridade exata do HCl é dado pela equação:
MAC = (MTHAM . VTHAM)/VAC
Onde:
MAC – molaridade do ácido clorídrico a ser determinada;
VAC – volume do acido clorídrico gasto na titulação;
MTHAM – molaridade da solução THAM
VTHAM – volume de THAM utilizado na titulação.
O cálculo da respiração basal se dá pela equação:
RBS (mg de C-CO2 kg-1 solo hora-1) = (((Vb-Va) . M . 6 . 1000)/Ps)/T
Onde:
RBS – carbono oriundo da respiração basal do solo;
Vb (mL) – volume da acido clorídrico gasto na titulação de solução de controle (branco);
Va (ml) – volume de acido clorídrico gasto na titulação da amsotra;
M – molaridade exata de HCl;
Ps (g) – massa de solo seco;
T – tempo de incubação da amostra em horas.
Cálculo da respiração basal é dada pela equação:
qCO2 (mgC-CO2 . g-1 BMS-C . h-1) = RBS (mgC – CO2 . kg-1 solo . h-1)
BMS – C (mgC . kg-1 solo) . 10-3
Onde:
qCO2 – quociente metabólico do solo;
RBS – respiração basal do solo;
BMS-C – carbono da biomassa microbiana.
- Resultados e Discussão
Os valores encontrados referentes aos três indicadores utilizados estão expostos na tabela 1.
Tabela 1: Resultados das análises do solo sob três sistemas de cultivo em Camboriú, SC.
Amostra | RBS (mg de C-CO2 kg-1 solo hora-1) | BMS (mgC kg-1) | qCO2 (mgC-CO2.g-1BMS-C.h-1) |
AG 1 | 0,85 | 47,17 | 18,0 |
AG 2 | 0,46 | 80,77 | 5,7 |
AG 3 | 0,42 | 179,00 | 2,3 |
PC 4 | 2,54 | 165,19 | 15,4 |
PC 5 | 1,14 | 115,65 | 9,8 |
PC 6 | 1,62 | 134,93 | 12,0 |
PRV 7 | 3,64 | 93,55 | 39,0 |
PRV 8 | 1,38 | 208,13 | 6,6 |
PRV 9 | 2,39 | 221,26 | 10,8 |
Em referência ao RBS observa-se na Figura 3 que a amostra PRV alcança uma média superior ao PC e AG, podendo representar a existência de maior atividade biológica devido ao histórico do local, menos perturbado e com grande adição de esterco bovino proveniente do sistema de manejo com PRV. Entretanto, as amostras PRV7 e PC4 podem ter tidos problemas de vazamento no laboratório e por isso apresentam valores maiores e diferentes das outras amostras. Segundo Moreira & Siqueira (2006), a quantidade de matéria orgânica do solo pode estar diretamente relacionada a uma boa atividade dos microorganismos aeróbios. A amostra AG foi a que apresentou menores valores, podendo estar relacionados à alta quantidade de água existente no solo quando coletado. De acordo com Moreira & Siqueira (2006), o indicador RBS representa a oxidação da matéria orgânica por organismos que utilizam O2 como aceptor final de elétrons, até CO2, e pode ser avaliada tanto pelo consumo de O2 como pela produção de CO2. Segundo estes autores, todos os organismos do solo necessitam de água para absorção de nutrientes e integridade da superfície celular, porém em solos encharcados os espaços porosos ficam preenchidos com água, o que limita a disponibilidade de ar e gases importantes para os microorganismos. Os valores médios encontrados na amostra PC indicam que este ambiente está mais estável quanto a este indicador, com valores similares para as três sub-amostras (Tabela 1).
Figura 3: Médias da respiração basal dos diferentes tipos de manejo do solo avaliados.
Sobre o indicador BMS, a amostra PRV também apresentou a maior quantidade de biomassa, seguida da PC, e posteriormente da AG. A respeito dos valores para a amostra PRV vistos na Tabela 1 pode-se observar que, das três sub-amostras, duas (PRV8 e PRV9) apresentaram os maiores valores, em torno de 200 mgC.kg-1, o que poderia ser esperado uma vez que o sistema PRV é conhecido por incrementar a matéria orgânica do solo (MACHADO, 2004), desta maneira disponibilizando mais nutrientes para a comunidade microbiana se multiplicar. No entanto a sub-amostra PRV7 foi discrepante, não só pelos valores mais baixos para a biomassa, mas também com valores mais altos quanto à respiração microbiana. Esta diferença da amostra PRV7 pode ser devido a erros laboratoriais ou pelo fato deste potreiro ter sido menos utilizado que os outros. Já a amostra PC mais uma vez se mostrou estável, com valores intermediários de biomassa, as três sub-amostras apresentando valores mais ou menos parecidos. Para Moreira & Siqueira (2006), a biomassa do solo representa o destino inicial de C em transformação e é influenciada pelos fatores que afetam a densidade e a atividade dos microorganismos, em especial pela disponibilidade de C e nutrientes, umidade do solo, aeração, pH e textura do solo. A amostra AG apresentou os menores valores para este indicador na média das 3 sub-amostras. Entretanto, a sub-amostra AG3 mostrou valor superior à amostra PC. Esperava-se que esta amostra tivesse a média mais alta para este indicador do que o PC, uma vez que esta encontrava-se coberta por uma camada espessa de matéria orgânica (palha) e o solo estava bem escuro e recém adubado. Porém, Moreira & Siqueira (2006) argumentam que a adubação excessiva pode causar a inibição de simbioses radiculares por quantidades elevadas de N e P, ainda mais quando o solo está encharcado, o que reduz os processos aeróbios do metabolismo celular dos microorganismos heterotróficos, que são os principais responsáveis pela reciclagem do C, nutrientes e energia.
As médias de BMS agrupadas pelos diferentes manejos do solo estão apresentadas na Figura 4.
Figura 4: Médias de biomassa microbiana dos diferentes tipos de manejo do solo avaliados.
A relação existente entre RBS e BMS resulta no qCO2, que quanto mais próximo a zero apresenta maior estabilidade do solo. De acordo com o gráfico 3 a amostra PRV, que apresentou maior índice de RBS e BMS, também apresentou maior qCO2 na média final das amostragens. Este resultado pode representar instabilidade do solo, enquanto a amostra AG, que apresentou menor quantidade de RBS e BMS, também alcançou menor qCO2. Este dado poderia indicar maior estabilidade ou ser apenas o resultado da baixa atividade microbiana encontrada nesta amostra. A amostra PC mais uma vez se apresentou estável, com valores intermediários parecidos.
Para sabermos com mais precisão porque a amostra PRV apresentou os maiores valores nos três indicadores seria necessário considerarmos as ocupações dos potreiros feitas até o momento, a carga animal que estes potreiros suportaram e o tempo de repouso dos potreiros. Isso é necessário porque, como em PRV se trabalha com alta carga instantânea, ou seja, muitos animais ao mesmo tempo em um potreiro relativamente pequeno, logo após a saída dos animais das parcelas fica uma quantidade muito grande de material orgânico (bosta e urina) depositado na superfície do solo. Além disso, o repouso a pastagem faz com que a mesma desenvolva com mais vigor o seu sistema radicular e com isso, a área da rizosfera também aumenta (o solo rizosférico chega a ter 1.000 vezes mais microorganismos que um solo não rizosférico). Ambas estas situações tenderiam a promover uma alta atividade biológica no solo logo após a saída dos animais e, talvez, esta atividade tenha uma tendência a diminuir a medida que o repouso avança. Quando coletamos as amostras deste solo, não sabíamos o repouso dos potreiros e nem conseguimos visualizar o rebrote (o que nos possibilitaria uma estimativa deste tempo de repouso) pois a época de coleta não era uma época favorável ao crescimento das forrageiras estivais que predominavam nos potreiros. Portanto, se espera que em um solo com PRV tenhamos uma maior instabilidade microbiana.
As médias estão apresentadas na Figura 5.
Figura 5: Médias do Quociente Metabólico agrupados por manejo do solo avaliados.
- Conclusão
O uso de indicadores de qualidade do solo é uma ferramenta extremamente importante para diagnosticar se a maneira que determinado solo está sendo usado é correta ou não, permitindo a tomada de decisões para a correção de problemas antes deste solo estar totalmente degradado. Contudo, através deste trabalho de pesquisa foi possível verificar a dificuldade que é de se fazer uma pesquisa já que a mesma está sujeita a muitos erros.
Quanto aos resultados obtidos, ficou claro que o manejo a que um mesmo tipo de solo é submetido influencia sua atividade microbiana. Se uma alta atividade microbiana indica um solo mais saudável, capaz de realizar múltiplas funções na manutenção da produtividade e bem-estar ambiental, possuindo papel importante na transformação da energia solar e reciclagem da matéria através dos organismos, neste experimento o PRV se sobressaiu aos demais tipos de uso do solo, parecendo ser uma técnica de uso do solo mais coerente com a sustentabilidade desejada de um ecossistema.
5. Referências Bibliográficas
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Araujo, 2007
Doran, J. W; Safley, M. Defining and assessing soil health and sustainable productivity. In: Pankhurst, C; Doube, BM & Gupta, VVSR (eds.). Biological Indicators of Soil Health. Oxon: CAB Internacional.1997. Cap. 1: 1-23.
Marzall, K; Almeida, J. O estado da arte sobre indicadores de sustentabilidade para agroecossistemas. Versão preliminar. SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE POTENCIALIDADES E LIMITES DO DESENVOLVIMENTO. UFSM. Santa Maria, RS. 1999.
Moreira, F.M.S; Siqueira, J.O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. Lavras: Editora UFLA, 2006. 2ª edição. 729 p.
PINHEIRO MACHADO, L.C. Pastoreio Racional Voisin: Tecnologias Ecológicas para o terceiro milênio. Porto Alegre: Cinco Continentes, 2004. 310 p.
Vitti, M.R; Vidal, M.B; Morselli, T.B.A; Faria, J.L.C & Cappellaro, T.H. Avaliação da densidade da mesofauna (ácaros e colembolos) em um pomar de pessegueiro conduzido sob uma perspectiva de transição agroecológica. Anais da FertBIO 2004. Lages, SC: SBCS.2004.
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