The effect of 72 years of sugarcane residues and fertilizer management on soil physico-chemical properties
- S. Mthimkhulu
- P. Podwojewski
- J. Hughes
- L. Titshall
- R. van Antwerpen
Resumo
Este estudo, realizado em KwaZulu-Natal, na África do Sul, investigou mudanças em propriedades selecionadas do solo e seu efeito na agregação induzida por 72 anos de queima ou cobertura morta de resíduos, com e sem aplicação de fertilizante, em um ensaio de cana-de-açúcar disposto em um delineamento de parcelas subdivididas com quatro repetições. Os tratamentos das parcelas principais foram: a) colheita de cana verde com todos os resíduos em cobertura morta, b) cana queimada antes da colheita com os ponteiros da cana deixados espalhados uniformemente sobre as parcelas e c) cana queimada antes da colheita com todos os resíduos removidos das parcelas. Os tratamentos das subparcelas consistiram em parcelas fertilizadas e não fertilizadas. Amostras de solo para análise físico-química e estabilidade de agregados foram coletadas nas profundidades de 0–10 e 10–20 cm de 24 parcelas. Em comparação com a queima, foram observados efeitos significativos da cobertura morta apenas no nitrogênio total e no potássio e sódio trocáveis, principalmente a 0–10 cm. A estabilidade dos agregados estimada pelo diâmetro médio ponderado (DMP), os cátions trocáveis (especialmente cálcio e magnésio) e o pH foram significativamente afetados pela aplicação de fertilizante. Um aumento na acidez e uma diminuição no DMP e no cálcio e magnésio trocáveis nas parcelas fertilizadas foram atribuídos à extração de nutrientes pela cana-de-açúcar, nitrificação e subsequente lixiviação de cátions básicos. A correlação positiva significativa entre cálcio e magnésio e DMP, e a falta de correlação entre carbono orgânico (CO) e DMP, indicaram que as bases contribuíram mais para a agregação do solo do que o CO. Carbono total e CO não mostraram diferenças em todos os tratamentos. Concluiu-se que (i) as aplicações anuais de fertilizantes podem levar à deterioração da estrutura do solo sob cana-de-açúcar, independentemente do método de colheita praticado, e (ii) o aumento das adições de matéria orgânica (através da cobertura morta) nem sempre corresponde a uma melhoria da estabilidade dos agregados do solo e propriedades relacionadas do solo.
Abstract
This study, carried-out in KwaZulu-Natal, South Africa, investigated changes in selected soil properties and their effect on aggregation induced by 72 years of residue burning or mulching, with and without fertilizer application on a sugarcane trial arranged in a split-plot design with four replications. The main plot treatments were a) green cane harvesting with all residues mulched, b) cane burnt prior to harvest with cane-tops left scattered evenly over the plots and c) cane burnt prior to harvest with all the residues removed from the plots. Split-plot treatments consisted of fertilized and unfertilized plots. Soil samples for physico-chemical and aggregate stability analysis were collected at depths of 0–10 and 10–20 cm from 24 plots. In comparison with burning, significant effects of mulching were only observed on total nitrogen and exchangeable potassium and sodium, mainly at 0–10 cm. Aggregate stability estimated by mean weight diameter (MWD), exchangeable cations (especially calcium and magnesium) and pH were significantly affected by fertilizer application. An increase in acidity and a decrease in MWD and exchangeable calcium and magnesium on fertilized plots were attributed to mining of nutrients by sugarcane, nitrification and subsequent base cation leaching. The significant positive correlation between calcium and magnesium and MWD, and the lack of correlation between organic carbon (OC) and MWD, indicated that bases contributed more to soil aggregation than OC. Total carbon and OC showed no differences across all treatments. It was concluded that (i) annual fertilizer applications may lead to soil structure deterioration under sugarcane regardless of the harvesting method practiced and (ii) increasing additions of organic matter (through mulching) do not always correspond to an improvement of soil aggregate stability and related soil properties.
