Impact of productive systems on carbon and nitrogen stocks in the soil, in the northwest region of Paraná
DOI:
https://doi.org/10.4336/2022.pfb.42e202002172Keywords:
Eucalyptus, Livestock forest integration, Conventional pastureAbstract
The objective was to compare the C and N stocks of a Ferralsol under Semideciduous Forest (NF), conventional pasture (P) and integration livestock-forestry system (ILF). Soil sampling was taken 5 years of the deployment of production systems. It was collected in sublayers up to 100 cm of deep. The ILF soil had the lowest C stock in the 0 to 30 cm, being 39% less than in the NF soil and 23% less than in the P soil. With 3.2 Mg N ha-1, the ILF soil showed the lowest N stock in the 0 to 30 cm than P soil and NF soil, where N stock was 4.7 Mg N ha-1. In the 0 to 100 cm, there were no differences between the systems for soil C stocks, but the N stock was lower in the ILF system, with 9.2 Mg ha-1 in ILF. Improvements must be implemented to ILF and P to recover C and N stocks, increase productivity, including the replacement of nutrients, especially N, adequate pasture management, and better silvicultural practices in the ILP to reduce the degree of shading; contributing not only to the sustainability of production systems, but also to the control of climate change.
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References
Andrade, C. M. S. et al. Grama-estrela-roxa: gramínea forrageira para diversificação de pastagem no Acre. Rio Branco, AC: Embrapa Acre, 2009. 83 p.
Balbino, L. C. et al. Marco referencial: integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF). Brasília, DF: Embrapa, 2011.
Barreto, P. A. B. et al. Carbono das frações da matéria orgânica em solos sob plantações de eucalipto de diferentes idades. Scientia Forestalis, v. 42, n. 104, p. 581-590, 2014. https://doi.org/10.1016/j.agee.2010.02.003.
Batlle-Bayer, L. et al. Changes in organic carbon stocks upon land use conversion in the Brazilian Cerrado: a review. Agriculture, Ecosystems and Environment, v. 37, p. 47-58, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2010.02.003
Bieluczyk, W. Crescimento e decomposição de raízes finas e qualidade do solo sob sistemas integrados de agricultura, pecuária e floresta (São Carlos - SP). 2018. 153 f. Tese (Doutorado) - Universidade de São Paulo, Piracicaba.
Bieluczyk, W. et al. Soil carbon and nitrogen stocks, light organic matter, and remaining phosphorus under a crop-livestock integration system. Semina: Ciências Agrárias, v. 38, n. 4, p. 1825-1840, 2017. DOI: https://doi.org/10.5433/1679-0359.2017v38n4p1825
Bordron, B. et al. Fertilization increases the functional specialization of fine roots in deep soil layers for young Eucalyptus grandis trees. Forest Ecology and Management, v. 431, p. 6-16, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.03.018
Camargo, F. A. C. et al. Nitrogênio orgânico do solo. In: Santos, G. A. & Camargo, F. A. O. (ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo. Porto Alegre: Genesis, 1999. p. 117-137.
Cantarutti, R. B. et al. Impacto animal sobre o solo: compactação e reciclagem de nutrientes. In: Mattos, W. R. S. (ed.). A produção animal na visão dos brasileiros. Piracicaba: FEALQ, 2001. p. 826-837.
Cardinael, R. et al. Competition with winter crops induces deeper rooting of walnut trees in a Mediterranean alley cropping agroforestry system. Plant and Soil, v. 391, n. 1-2, p. 219-235, 2015. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-015-2422-8
Cardoso, E. L. et al. Estoques de carbono e nitrogênio em solo sob florestas nativas e pastagens no bioma Pantanal. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 45, n. 9, p. 1028-1035, 2010. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2010000900013
Carducci, C. E. et al. Retenção de água do solo sob sistema conservacionista de manejo com diferentes doses de gesso. Revista de Ciências Agrarias, v. 58, n. 3, p. 284-291, 2015. DOI: https://doi.org/10.4322/rca.2014
Cassol, L. C. Relações solo-planta-animal num sistema de integração lavoura-pecuária em semeadura direta com calcário na superfície. 2003. 157 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
Cerri, C. E. P. et al. Dinâmica da matéria orgânica do solo na Amazônia. In: Santos, G. de A. et al. (ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2.ed. Porto Alegre: Metrópole, 2008. p. 325-358.
Conceição, M. C. G. et al. Avaliação do estoque de carbono do solo em diferentes tipos de manejo. In: XVI Congresso Brasileiro de Geoquímica, 16., 2017, Armação dos Búzios. Anais [...]. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geoquímica, 2017. p. 129.
Costa, O. V. et al. Estoque de carbono do solo sob pastagem em área de Tabuleiro Costeiro no sul da Bahia. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 33, p.1137-1145, 2009. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832009000500007
Dias Filho, M. B. Degradação de pastagens: processos, causas e estratégias de recuperação. 3. ed. Belém, PA: Embrapa Amazônia Oriental, 2007. 190 p.
Dou, F. et al. Soil Texture and cultivar effects on rice (Oryza sativa, L.) grain yield, yield components and water productivity in three water regimes. PlosOne, v. 11, p. 1-12, 2016. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0150549
Embrapa. Braquiária muito além da alimentação animal. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2018. Disponível em: https://www.embrapa.br/tema-integracao-lavoura-pecuaria-floresta-ilpf/busca-de-noticias/-/noticia/31795514/braquiaria-muito-alem-da-alimentacao-animal?p_auth=YxMkprRJ. Acesso em: 30 maio 2020.
Embrapa. Integração lavoura-pecuária-floresta. Brasília, DF, 2011. Disponível em: http://www.cpaa.embrapa.br:8080/embrapa/transferencia-detecnologia/vantagens-da-integracao-lavoura-pecuaria-floresta-no-am-sao-apresentadas. Acesso em: 20 fev. 2018.
Favoretto, C. M. Caracterização da matéria orgânica humificada de um latossolo vermelho distrófico através da espectroscopia de fluorescência induzida por laser. 2007. 96 f. Dissertação (Mestrado). Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa.
Fidalski, J. Respostas da mandioca à adubação NPK e calagem em solos arenosos do noroeste do Paraná. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 34, n. 8, p. 1353-1359, 1999. https://doi.org/10.1590/S0100-204X1999000800005. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X1999000800005
Franchini, J. C. et al. Integração lavoura-pecuária-floresta como estratégia para aumentar a produtividade e prover serviços ambientais no noroeste do Paraná. Parron, L. M. et al. (ed.). Serviços ambientais em sistemas agrícolas e florestais do Bioma Mata Atlântica. Brasília, DF: Embrapa, 2015. p. 266-270.
Freschet, G. T. & Roumet, C. Sampling roots to capture plant and soil functions. Functional Ecology, v. 31, n. 8, p. 1506-1518, 2017. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2435.12883
Groppo, J. D. et al. Changes in soil carbon, nitrogen and phosphorus due to land-use changes in Brazil. Biogeosciences, v. 12, n. 15, p. 4765-4780, 2015. DOI: https://doi.org/10.5194/bg-12-4765-2015
Guo, L. B. & Gifford, R. M. Soil carbon stocks and land use change: a meta analysis. Global Change Biology, v. 8, n. 4, p. 345-360, 2002. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1354-1013.2002.00486.x
Higa, R. C. V. et al. Plantações florestais comerciais e a mitigação na mudança do clima. In: Oliveira, Y. M. M. de & Oliveira, E. B. de (ed.). Plantações florestais: geração de benefícios com baixo impacto ambiental. Brasília, DF: Embrapa, 2017. p. 67-112.
Klein, V. A. et al. Textura do solo e a estimativa do teor de água no ponto de murcha permanente com psicrômetro. Ciência Rural, v. 40, n. 7, p. 1550-1556, 2010. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-84782010005000110
Laclau, J. P. et al. Dynamics of soil exploration by fine roots down to a depth of 10 m throughout the entire rotation in Eucalyptus grandis plantations. Frontiers in Plant Science, v. 4, p. 1-12, 2013. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00243
Lal, R. Forest soils and carbon sequestration. Forest Ecology and Management, v. 220, p. 242-258, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2005.08.015
Lorenz, K. & Lal, R. Carbon sequestration in grassland soils. In: ______ & _____. Carbon sequestration in agricultural ecosystems. Cham: Springer, 2018. p. 175-209. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-92318-5_4
Loss, A. et al. Particulate organic matter in soil under different management systems in the Brazilian Cerrado. Soil Research, v. 50, p. 685-693, 2012. DOI: https://doi.org/10.1071/SR12196
Macedo, M. C. M. et al. CLFIS: an overview of the brazilian experience. In: World Congress on Integrated Crop-Livestock-Forest System, 1; International Symposium on Integrated Crop-Livestock Systems, 3., 2015, Brasília, DF. Proceedings [...]. Brasília, DF: Embrapa, 2015. p. 33.
Mccormack, M. L. et al. Redefining fine roots improves undertanding of below-ground contributions to terrestrial biosphere processes. New Phytologist, v. 207, n. 3, p. 505-518, 2015. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.13363
Mendham, D. S. et al. Soil particulate organic matter effects on nitrogen availability after afforestation with Eucalyptus globulus. Soil Biology and Biochemical, v. 36, n. 1, p. 1067-1074, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.02.018
Müller, M. D. et al. Estimativa de acúmulo de biomassa e carbono em sistema agrossilvipastoril na Zona da Mata Mineira. Pesquisa Florestal Brasileira, v. 60, p. 1117, 2009. DOI: https://doi.org/10.4336/2009.pfb.60.11
Neves, C. M. N. et al. Estoque de carbono em sistemas agrossilvopastoril, pastagem e eucalipto sob cultivo convencional na região noroeste do Estado de Minas Gerais. Ciência e Agrotecnologia, v. 28, n. 5, p. 1038-1046, 2004. DOI: https://doi.org/10.1590/S1413-70542004000500010
Oliveira, F. L. & Souto, S. M. Efeito do sombreamento no crescimento inicial de gramíneas forrageiras tropicais. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, v. 7, n. 2, p. 221-226, 2001.
Oliveira, J. M. et al. Integrated farming systems for improving soil carbon balance in the Southern Amazon of Brazil. Regional Environmental Change, v. 18, n. 1, p. 105-116, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s10113-017-1146-0
Ong, C. K. H. et al. (ed.). Tree-Crop Interactions: in a changing climate. Wallingford: CAB International, 2015. 358 p. DOI: https://doi.org/10.1079/9781780645117.0000
Ostle, N. J. et al. Land and use and soil carbon sequestration. Land Use Policy, v. 26, p. 274-283, 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2009.08.006
Paciullo, D. S. C. et al. Soil bulk density and biomass partitioning of Brachiaria decumbens in a silvopastoral system. Scientia Agricola, v. 67, n. 5, p. 598-603, 2010. https://doi.org/10.1590/S0103-90162010000500014. DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-90162010000500014
Palm, C. et al. Conservation agriculture and ecosystem service: an overview. Agriculture, Ecosystems and Environment, v. 187, p. 87-105, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.10.010
Parron, L. M. et al. Estoques de carbono no solo como indicador de serviços ambientais. In: Parron, L. M. et al. (ed.). Serviços ambientais em sistemas agrícolas e florestais do Bioma Mata Atlântica. Brasília, DF: Embrapa, 2015. p. 92-100.
Pegoraro, R. F. et al. Estoques de carbono e nitrogênio nas frações da matéria orgânica em argissolo sob eucalipto e pastagem. Ciência Florestal, v. 21, n. 2, p. 261-273, 2011. DOI: https://doi.org/10.5902/198050983230
Pezzopane, J. R. M. et al. Forage productivity and nutritive value during pasture renovation in integrated systems. Agroforestry Systems, v. 1, p. 1-11, 2017. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-017-0149-7
Piva, J. T. Fluxo de gases de efeito estufa e estoque de carbono do solo em sistemas integrados de produção no sub trópico brasileiro. 2012. 96 f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba.
Porfírio-da-Silva, V. et al. Arborização de pastagens com espécies florestais madeireiras: implantação e manejo. Colombo: Embrapa Florestas, 2009. 48 p.
Porfírio-da-Silva, V. et al. O conforto térmico animal em pastagem arborizada. In: Congresso Brasileiro de Biometeorologia, 3., 2001, Maringá. Anais [...]. Maringá: Universidade Estadual de Maringá, 2001. 1 CD-ROM.
Post, M. et al. Development of chemical sensors for monitoring environmental emissions. Montreal: Canadian Institute Mining, Metallurgy and Petroleum, 2000.
Pulrolnik, K. et al. Estoques de carbono e nitrogênio em frações lábeis e estáveis da matéria orgânica de solos sob eucalipto, pastagem e cerrado no vale do Jequitinhonha - MG. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 33, p. 1125-1136, 2009. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832009000500006
Pulrolnik, K. et al. Soil carbon stocks in integrated crop-livestock-forest and integrated crop-livestock systems in the Cerrado region. In: World Congress on Integrated Crop-Livestockforest System, 1.; International Symposium on Integrated Croplivestock Systems, 3., 2015, Brasília, DF. Proceedings... Brasília, DF: Embrapa, 2015. p. 314
Pulrolnik, K. O estoque de carbono no solo em floresta de eucalipto e iLPF. In: Revista Opiniões, v. 13, n. 43, 2016.
Rangel, O. J. P. & Silva, C. A. Estoques de carbono e nitrogênio e frações orgânicas de Latossolo submetido a diferentes sistemas de uso e manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, p. 1609-1623, 2007. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000600037
R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. Vienna: R Foundation for Statistical Computing, 2019. Disponível em: https://www.R-project.org/. Acesso em: 23 jun. 2019.
Reichert, J. M. et al. Qualidade dos solos e sustentabilidade de sistemas agrícolas. Ciência e Ambiente, v. 27, p. 29-48, 2003.
Sá, J. C. de M. et al. Low-carbon agriculture in South America to mitigate global climate and advance food security. Environment International, v. 98, p. 102-112, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.10.020
Sacramento, J. A. A. S. et al. Estoques de carbono e nitrogênio do solo em sistemas agrícolas tradicional e agroflorestais no Semiárido Brasileiro. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 37, p. 784-795, 2013.
Salton, J. C. et al. Integrated crop-livestock system in tropical Brazil: toward a sustainable production system. Agriculture, Ecosystems and Environment, v. 190, p. 70-79, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.09.023
Salton, J. C & Tomazi, M. Sistema radicular de plantas e qualidade do solo. Dourados, MS: Embrapa Agropecuária Oeste, 2014. 5 p. (Embrapa Agropecuária Oeste. Comunicado técnico, 198).
Sanderson, M. A. et al. Diversification and ecosystem services for conservation agriculture: outcomes from pasture and integrated crop-livestock systems. Renewable Agriculture and Food Systems, v. 28, n. 2, p. 129-144, 2013. DOI: https://doi.org/10.1017/S1742170512000312
Santana, E. A. R. et al. Padrão de deslocamento de bovinos nelore em sistemas integrados de produção agropecuária. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v. 71, n. 1, p. 353-356, 2019. DOI: https://doi.org/10.1590/1678-4162-9864
Santarosa, E. & Oliveira, E. B. Tratos culturais: desrama e desbaste. In: Santarosa, E. et al. (ed.). Transferência de tecnologia florestal: cultivo de eucalipto em propriedades rurais: diversificação da produção e renda. Brasília, DF: Embrapa, 2014. p. 61-74.
Santos, J. M. F. Desempenho produtivo e comportamento ingestivo de novilhas angus x nelore em sistemas integrados de produção agropecuária. 2019. 69 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Animal) - Universidade Estadual Paulista, Dracena.
Silva, A. R. et al. Estoque de carbono e mitigação de metano produzido por bovinos em sistema integração pecuária-floresta (IPF) com eucalipto no Sudeste Paraense. Brazilian Journal of Development, v. 7, n. 4, p. 39997-40016, 2021. DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv7n4-457
Silva, E. A. Propriedades físico-hídricas do solo e desenvolvimento radicular do cafeeiro. 2017. 110 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Lavras, Lavras.
Silva, J. R. M. et al. Total organic carbon and the humic fractions of the soil organic matter in silvopastoral system. Revista Brasileria de Ciências Agrárias, Recife, v. 15, n. 2, e6874, 2020. DOI: https://doi.org/10.5039/agraria.v15i2a6874
Sisti, C. P. J. et al. Change in carbon and nitrogen stocks in soil under 13 years of conventional or zero tillage in southern Brazil. Soil and Tillage Research, v. 76, p. 39-58, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2003.08.007
Spera, S. T. et al. Efeitos de sistemas de produção de grãos envolvendo pastagens sob plantio direto nos atributos físicos de solo e na produtividade. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 28, p. 533-542, 2004. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-06832004000300014
Stavi, I. & Lal, R. Agriculture and greenhouse gases, a common tragedy: a review. Agronomy for Sustainable Development, v. 33, n. 2, p. 275-289, 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-012-0110-0
Taliaferro, C. M. et al. Bermuda grass and star grass. In: Moser, L. et al. (ed.). Warm season (C4) grasses. Madison: ASA, CSSA, SSSA, 2004. p. 417-475.
Teixeira, L. B. & Bastos, J. B. Matéria orgânica nos ecossistemas de floresta primária e pastagem na Amazônia Central. Belém: Embrapa CPATU, 1989. 26 p. (Embrapa CPATU. Boletim de pesquisa, 99).
Torres, C. M. M. E. Estocagem de carbono e inventário de gases de efeito estufa em sistemas agroflorestais. 2015. 83 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG.
Van Zwieten, L. et al. Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant Soil, v. 327, p. 235-246, 2010. https://doi.org/10.1007/s11104-009-0050-x. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-009-0050-x
Varella, A. C. et al. Silvopastoral Systems in the Cold Zone of Brazil. In: Peri, P. L. et al. (ed.). Silvopastoral systems in Southern South America. [Cham]: Springer International Publishing Switzerland, 2016. p. 231-27. (Advances in agroforestry, 11). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-24109-8_10
Vendramini, J. & Mislevy, P. Stargrass. Gainsville: University of Florida, 2006. (University of Florida. IFAS Extension SS-AGR-62). Disponível em: http://edis.ifas.ufl.edu/AG154. Acesso em: 5 jun. 2009.
Verbruggen, E. et al. Provision of contrasting ecosystem services by soil communities from different agricultural fields. Plant and Soil, v. 350, p. 43-55, 2012. https://doi.org/10.1007/s11104-011-0828-5. DOI: https://doi.org/10.1007/s11104-011-0828-5
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