Estabilização e saturação de carbono em solo subtropical em plantio direto por longo prazo

Abstract

Solos subtropicais sob plantio direto associado a sistemas de culturas diversificados podem atuar como um grande sumidouro de C. No entanto, pouco se sabe sobre a saturação de C nessas condições, especialmente em Argissolos resilientes. Dois estudos foram conduzidos em experimento de longa duração (36 anos) sobre um Argissolo vermelho no sul do Brasil, os quais tiveram como objetivo (i) avaliar o efeito de sistemas de culturas a base de leguminosas de cobertura de solo em plantio direto no déficit de saturação de C na matéria orgânica associada aos minerais (<20μm, DSCmoM) e na capacidade remanescente de estabilização de C (estudo 1); (ii) investigar o efeito do DSCmoM na estabilização do C recém adicionado, proveniente de resíduos vegetais de diferentes qualidades e enriquecidos com 13C, em diferentes frações da matéria orgânica do solo (MOS), em um experimento de incubação no campo por 15 meses (estudo 2). Diferentes frações da MOS foram isoladas por fracionamento físico, e a avaliação de C e do isótopo 13C derivado dos resíduos foi realizada nessas frações da MOS no primeiro e no segundo estudo, respectivamente. Os principais resultados indicam que os sistemas de cultura à base de leguminosas de cobertura de solo (lablab, guandu e feijão-caupi) com alto adição de C resultaram em alto acúmulo de C na moM e em níveis de C nesta fração próximos a saturação, principalmente na camada de 0-2,5 cm. Além disso, foi observado um decréscimo no DSCmoM em todas as camadas de solo até 20 cm. A capacidade remanescente de estabilização de C na moM diminuiu 90-97% quando comparada ao solo descoberto na camada de 0-2,5 cm. A maior estabilização do13C na moM foi observado no C derivado da ervilhaca do que da aveia na camada superficial do solo (0-2,5 cm), mas apenas quando o solo apresentava alta capacidade de estabilização de C (níveis alto e muito alto de DSCmoM). Quando a estabilização do C novo na moM foi limitada pela saturação, a incorporação do 13C foi intensificada nas frações intra e inter-agregados. Os resultados destacam que os fatores sistemas de cultivos diversificados, o DSCmoM e a qualidade dos resíduos impulsionam a estabilização do C nas camadas superficiais do solo sob plantio direto. Estudos futuros de incubação investigando o efeito da DSCmoM na migração de C no perfil de solo sob plantio direto a longo prazo são necessários para entender melhor a dinâmica de sequestro de C neste ambiente.

Subtropical no-till soils combined with diversified cropping systems can act as a large C sink. However, very little is known about the C saturation in these conditions, especially in resilient Acrisols. Two studies were performed based on a long-term (36 years) no-till experiment on a Acrisol in Southern Brazil .These studies aimed to evaluate the (i) effect of long-term no-till legume-based cropping systems on C saturation deficits in mineral-associated organic matter (<20μm, CSDmOM) and the remaining capacity of C stabilization (study 1); (ii) investigate the effect of CSDmOM on C stabilization from different quality 13C-labeled litters in different fractions of soil organic matter (SOM) in a 15 months in situ experiment (study 2). Different fractions of SOM were isolated by physical fractionation, and the assessment of C and litter-derived 13C in these SOM fractions were performed in the first and second study, respectively. The main findings indicate that legume-based cropping systems with high C input led to high C stabilization in mineral-associated organic matter (mOM) and resulted in C levels in this fraction close to saturation, mainly in the 0-2.5 cm soil layer. Also, a decrease of CSDmOM was observed in all soil layers up to 20 cm. The capacity to further stabilizes carbon in mOM decreased by 90-97% when compared to bare soil in the 0-2.5 cm layer. Higher C stabilization in the mOM was observed for vetch-than oat- derived 13C in the 0-2.5 cm, but only when soil presents a high capacity of C stabilization in the mOM fraction (high and very high levels of CSDmOM). When the litter-derived C stabilization in mOM was limited by its previous C level close to saturation, 13C incorporation was intensified in the intra- and inter-aggregate SOM fractions. The results highlight that the factors diversified cropping system, CSDmOM and residue quality drive the C stabilization in surface soil layers of no- till subtropical soils. Future in situ studies investigating the effect of C saturation on migration of C in profile of long-term no-till subtropical soils are required to better understand the dynamic of C sequestration in this environment.