Calagem e estratégias de fertilização em sistemas agropecuários : efeitos na microbiota, disponibilidade de nutrientes e produtividade animal e vegetal

Abstract

A inserção de animais em sistemas agrícolas combinada com a utilização correta da calagem e a escolha estratégica da época de aplicação de P e K podem promover melhoria na fertilidade do solo, na produtividade e na diversidade da microbiota do solo, resultando em um aumento significativo na eficiência produtiva e na sustentabilidade ambiental. Dessa forma, a presente tese tem como objetivo avaliar o efeito de diferentes estratégias de fertilização com P e K, do pastoreio ovino e da correção da acidez do solo pela calagem sobre a produção de plantas e animais, conteúdo de P e K no solo e tecido vegetal, e eficiência de uso e econômica da fertilização com P e K (Capítulo II); N fornecido através do processo fixação biológica de nitrogênio (FBN), ii) balanço parcial de N e produtividade da soja (Capítulo III); e a comunidade microbiana do solo e suas relações com os atributos químicos do solo (Capítulo IV). Em 2017, foi estabelecido uma experimento de campo em um Argissolo Vermelho distrófico cultivado com soja e azevém sob plantio direto. Nossos resultados demostraram que a fertilização de sistema e a calagem aumentaram o teor de P e K na biomassa do azevém. O uso do sistema integrado aumentou o retorno econômico e a eficiencia do uso do P e K . A estratégia de fertilização não afetou a produção de soja, mas aumentou a produção total de pastagem de azevém. Apesar disso, o peso vivo dos ovinos não aumentou. O montante de N fixado foi 27% maior no solo sob correção da acidez pela calagem. O balanço parcial de N foi positivo em ambos os tratamentos, mas 57% superior nos tratamentos com aplicação de calcário, resultando em 11% de aumento na produção de soja. Na camada superficial do solo, foi observado um impacto negativo da aplicação de calcário para as bactérias Gram+ e actinomicetos, impactando negativamente a comunidade bacteriana total e a biomassa microbiana. A combinação de um sistema integrado e fertilização de sistema com calagem aumentou a comunidade de fungos micorrízicos arbusculares na camada subsuperficial do solo. Além disso, o pastejo ovino aumentou a biomassa de fungos saprófitos em 50% na camada subsuperficial do solo. As propriedades químicas mais relevantes para o processo de FBN no solo foram o pH e a saturação por Al. As diferentes estratégias fertilização e o pastejo ovino não tiveram efeito sobre os atributos de acidez do solo, fornecimento de N e produtividade da soja. Além disso, o pastejo ovino e a estratégia de fertilização não afetaram as propriedades químicas do solo ou a comunidade microbiana na superfície do solo. No entanto, a calagem, a fertilização do sistema e o pastejo beneficiaram a comunidade fúngica do solo, melhorando assim a saúde de solos agrícolas altamente intemperizados.

The insertion of animals in agricultural systems combined with the correct use of liming and the strategic choice of the timing of P and K application can promote improvement in soil fertility, productivity and soil microbiota diversity, resulting in a significant increase in productive efficiency and environmental sustainability. Thus, the present thesis aims to evaluate the effect of different P and K fertilization strategies, sheep grazing and soil acidity correction by liming on plant and animal production, P and K content in soil and plant tissue, and use and economic efficiency of P and K fertilization (Chapter II); N supplied through the biological nitrogen fixation (BNF) process, (ii) partial N balance and soybean yield (Chapter III); and the soil microbial community and its relationship to soil chemical properties (Chapter IV). In 2017, a field experiment was established on a Acrisol cultivated with soybean and ryegrass under no-till. Our results demonstrated that system fertilization and liming increased P and K content in ryegrass biomass. The use of the integrated systems increased the economic return and the use efficiency of P and K . The fertilization strategy did not affect soybean yield, but increased total production of Italian ryegrass pasture. Despite this, the live weight of the sheep did not increase. The amount of N-fixed was 27% higher in the soil with liming. The partial N balance was positive in both treatments, but 57% higher in the treatments with lime application, resulting in an 11% increase in soybean yield. In the surface soil layer, a negative impact of lime application was observed for Gram+ bacteria and actinomycetes, consequently decreasing the total bacterial community and total microbial biomass. The combination of an integrated system or system fertilization with lime increased arbuscular mycorrhizal fungi community 3.0-fold compared to a specialized system or conventional fertilization in the subsurface soil layer. In addition, sheep grazing increased saprophytic fungi biomass by 50% in the subsurface soil layer. The most relevant chemical properties for the BNF process in soil were pH and Al saturation. The different fertilization strategies and sheep grazing had no effect on soil acidity attributes, N supply and soybean productivity. In addition, sheep grazing and fertilization strategy did not affect soil chemical properties or the microbial community on the soil surface. However, liming, system fertilization, and grazing did benefit the soil fungal community, thus improving soil health in highly weathered agricultural soils.