AVALIAÇÃO DO ESTADO DE AGREGAÇÃO DO SOLO AFETADO PELO USO AGRÍCOLARESUMO
Os solos sob uso agrícola, dependendo do manejo a que são submetidos, sofrem degradação ou recuperação de sua estrutura, uma vez que fatores de natureza física, química e biológica interagem de forma contínua. Considerando esses aspectos, esta pesquisa, conduzida no Rio Grande do Sul, em 1990 e 1991, visou avaliar o estado de agregação dos solos, afetados por diferentes tipos de uso agrícola. Para atingir esses objetivos, estudaram-se os seguintes solos: latossolo roxo, textura argilosa; latossolo vermelho-escuro, textura argilosa; latossolo vermelho-escuro, textura média; podzólico vermelho-escuro, textura argilosa. Constatou-se, nessa avaliação, a ocorrência de duas situações distintas, uma representada pelas áreas sob cultivo com culturas anuais e mata, nas quais a agregação do solo aumenta com a elevação do teor de carbono orgânico, e a outra representada pelas áreas sob gramíneas perenes, cujo teor de carbono, isolado, não é suficiente para explicar a quantidade elevada de agregados estáveis formados.
Termos de indexação
agregação; latossolo; podzólico; cultivo convencional; plantio direto; pastagem
SUMMARY
Soil structure may be degraded or restored through management. For any particular land use system, the soil aggregation status depends on the continuous interaction among physical, chemical and biological factors. This work was carried out in order to evaluate the aggregation status of four soils (Oxisols and Podzolic soil) in the State of Rio Grande do Sul (Southern Brazil) under different land use systems, during 1990 and 1991. Under forest and annual crops, the aggregation increased with increasing organic carbon content in the soil. Under perennial grasses, however, soil organic carbon content alone was not sufficient to explain the great quantity of stable aggregates which was observed.
Index terms
aggregation; Oxisol; Podzolic soil; conventional tillage; no-tillage; pasture
INTRODUÇÃO
A complexidade do solo está na dinâmica com que os fatores de natureza física, química e biológica interagem de forma contínua e simultânea. É sob essa dinamicidade que se faz necessária uma compreensão mais adequada da agregação e estruturação do solo, pois, representando características dinâmicas do solo, interferem diretamente na produtividade das culturas, por atuarem na disposição das unidades estruturais e na variação do espaço poroso.
A condição física de um solo pode deteriorar, como resultado de um elevado número de causas. Sob uso agrícola, a utilização intensiva da terra, com sistemas de cultivo inadequados, tem contribuído para a degradação das características físicas, químicas e biológicas do solo, onde a diminuição da estabilidade em água e a destruição dos agregados naturais e das unidades estruturais são ressaltadas, como conseqüência da diminuição do conteúdo de matéria orgânica e da compactação pelo tráfego.
Diante desses aspectos, a formação e estabilidade dos agregados têm recebido maior atenção por parte dos pesquisadores. Allison (1968), porém, adverte sobre a necessidade de distinguir os fatores que influem na agregação do solo e aqueles que causam sua estabilidade.
As unidades estruturais, uma vez formadas no solo, rapidamente desapareceriam e recombinariam com outras se não fossem estabilizadas (Martin et al., 1955). Wilson et al. (1947) informam que a estabilidade de agregados do solo está sujeita a variações temporais. Isso acontece em face de ser ela dependente da atividade biológica dos microrganismos do solo que, a curto prazo, provoca melhoria na estabilidade dos agregados (Molope et al., 1987).
Em curto espaço de tempo, a estabilidade dos agregados de um solo modifica-se sob influência de diferentes tratamentos de cultivo, e está, provavelmente, mais relacionada a mudanças nos constituintes orgânicos do que conteúdo total de matéria orgânica (Haynes et al., 1991). A comprovação desse aspecto foi realizada por Baldock et al. (1987) e Haynes & Swift (1990). Com relação a período longo, a estabilidade do agregado diminui, uma vez que a matéria orgânica é também diminuída, por ser usada como fonte de energia pelos microrganismos do solo.
A ação das plantas na formação e estabilidade dos agregados é ressaltada por vários pesquisadores. Entre as plantas, as gramíneas têm recebido atenção especial, em face do grande efeito que estas apresentam na melhor agregação e maior estabilização dos agregados (Harris et al., 1966; Tisdall & Oades, 1979; Carpenedo & Mielniczuk, 1990, e Paladini & Mielniczuk, 1991).
Por outro lado, conhece-se, também, que os diferentes sistemas de manejo exercem seus efeitos na formação e estabilização dos agregados de forma diferenciada e que, dependendo do tipo de cultura e preparo do solo, os efeitos serão maiores ou menores em termos de desestruturação ou degradação. Considerando os aspectos apresentados, esta pesquisa objetivou avaliar o estado de agregação de solos sob diferentes tipos de uso agrícola.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram coletadas amostras superficiais (0−15 cm) de solos com ampla variação de textura e formas de utilização agrícola, pertencentes às seguintes classes (Ministério da Agricultura, 1973): (a) latossolo roxo distrófico (LRd) textura argilosa, relevo ondulado, substrato basalto, sob mata, pastagem nativa, cultivo convencional (trigo/soja), plantio direto (trigo/soja) e setária (Setaria anceps), no município de Santo Ângelo (RS); (b) latossolo vermelho-escuro distrófico (LEd1) textura argilosa, relevo ondulado, substrato basalto, sob mata, pastagem nativa, pastagem plantada e cultivo convencional (trigo/soja), no município de Passo Fundo (RS); (c) latossolo vermelho-escuro distrófico (LEd2) textura média, relevo ondulado, substrato arenito, sob pastagem nativa e cultivo convencional (trigo/soja), no município de Cruz Alta (RS) e (d) podzólico vermelho-escuro distrófico (PEd) textura argilosa, relevo ondulado, substrato granito, sob pastagem nativa, capim-pangola (Digitaria decumbens), siratro (Macroptilium atropurpureum), cultivo convencional (aveia/milho), plantio direto (aveia/milho) e sem vegetação (solo descoberto), no município de Eldorado do Sul (RS).
As amostras, coletadas na profundidade de 0-15 cm, consistiram na retirada de blocos indeformados de solo de, aproximadamente, 5 kg, as quais, após a coleta, foram acondicionadas em sacos plásticos dentro de caixotes com serragem. No laboratório, parte de cada amostra foi levemente destorroada manualmente e passada em peneira de 9,51 mm de diâmetro até a obtenção de cerca de 1 kg e, em seguida, seca à sombra e ao ar por 72 horas, enquanto a outra parte foi posta para secagem à sombra e ao ar e, posteriormente, destorroada e passada na peneira de 2 mm de diâmetro de malha. A primeira parte foi utilizada para as análises de estabilidade de agregados, enquanto a segunda o foi para as análises de carbono orgânico, de óxido de ferro e de distribuição granulométrica.
A separação e estabilidade dos agregados em água foi determinada pelo método descrito por Tisdall et al. (1978), modificado por Carpenedo & Mielniczuk (1990), com três repetições, nas seguintes classes de diâmetro: >2,00, 2,00−1,00, 1,00−0,25, 0,25−0,10, 0,10−0,05 e <0,05 mm. A distribuição de tamanho de agregados secos foi realizada para avaliar como estes se encontravam no solo, utilizando-se três repetições e as mesmas classes de diâmetro anteriormente referidas e, para a separação, um conjunto de peneiras e vibrador Produtest, que funcionava durante um minuto por amostra. O material retido em cada peneira, após pesagem, teve sua massa corrigida para massa seca em estufa a 105∘C.
O diâmetro médio ponderado dos agregados estáveis em água, descontado o teor de areia (DMPAu) e daqueles obtidos por peneiragem por via seca (DMPAs) foi calculado mediante o somatório dos produtos entre o diâmetro médio de cada fração de agregado e a proporção da massa da amostra, que é obtida pela divisão da massa seca de agregados retidos em cada peneira pela massa da amostra corrigida em termos de umidade.
Nos solos amostrados para análise dos agregados foram também realizadas as seguintes determinações: carbono orgânico, segundo método de Walkley-Black (Allison, 1965); ferro sóluvel em oxalato de amônio, extraído de acordo com Schwertmann, citado por Tedesco et al. (1985), com leitura por espectrofotometria de absorção atômica e granulometria, segundo recomendação de Bouyoucos (1951), modificada por Day (1965).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A granulometria e a classificação textural da camada superficial (0−15 cm) dos solos, mostrando sua grande variação em termos texturais, tanto nos teores de argila como nos de areia e silte, são apresentadas no quadro 1.
A distribuição percentual de tamanho de agregados nas diferentes classes de diâmetro, para tipos de usos extremos dos solos PEd e LEd2 (pastagem nativa e cultivo convencional), solos LRd e LEd1 (mata, pastagem nativa e cultivo convencional), através de peneiramento por vias seca e úmida, encontra-se no quadro 2. Observa-se que a distribuição dos diferentes tamanhos de agregados, em termos percentuais, obtidos por peneiramento por via seca em cada solo, para os tipos de utilização referidos, apresentam valores, em cada classe de diâmetro de agregados, com uma amplitude de variação inferior àquela dos agregados obtidos por via úmida.
Distribuição percentual de tamanho de agregados obtida por peneiragem por vias seca e úmida, na camada de 0−15 cm, em diferentes solos e usos
Essa pouca diferenciação do estado de agregação entre solos e tipos de uso, quando estes são determinados a seco, deve-se ao fato de que este método não distingue os agregados formados daqueles que, além de formados, já sofreram um processo de estabilização.
Ainda no quadro 2, nota-se a tendência de os agregados obtidos por peneiragem por via seca, aqueles que compõem a fração >2,00 mm de diâmetro, quando submetidos ao umedecimento, serem destruídos em unidades estruturais menores, fragmentando-se mais especificamente na classe de agregados com diâmetro compreendido em 1,00−0,25 mm, podendo ser detectado pelo aumento substancial da percentagem de agregados nessa classe, o que está de acordo com os dados obtidos por Carpenedo & Mielniczuk (1990). Essa fragmentação dos agregados é maior nas áreas sob cultivo convencional.
Tisdall & Oades (1982) explicam que, em solos cultivados, os agregados são expostos, freqüentemente, à desagregação física, quer pelo rápido umedecimento e pelo impacto de gota de chuva, quer pelo cisalhamento por implementos agrícolas, uma vez que os agregados >2,00 mm de diâmetro estáveis em água consistem em agregados e partículas mantidos juntos, principalmente pela rede fina de raízes e hifas, no caso de solos com teores de carbono elevado e, em solos com baixo conteúdo de carbono orgânico (<10 g kg−1), somente pelos agentes ligantes transitórios. Dessa forma, como a estabilidade de agregados com diâmetro superior a 2,00 mm é relacionada ao crescimento de raízes e hifas, ela é controlada pelas práticas agrícolas.
A acumulação dos agregados nas classes inferiores a 1,00 mm de diâmetro em áreas cultivadas ocorre, segundo Tisdall & Oades (1982), porque esses agregados são estáveis ao rápido umedecimento e não são destruídos pelas práticas agrícolas, pois são constituídos, predominantemente, de partículas de 2−20μ m de diâmetro, unidas em cadeia por vários cimentos.
Para os solos analisados, é apresentado, no quadro 3, o diâmetro médio ponderado dos agregados, obtido por peneiragem por vias seca (DMPAs) e úmida (DMPAu). Na peneiragem por via seca, os valores do DMP dos agregados são bastante próximos para o mesmo solo, independentemente do tipo de utilização, onde, inclusive, os valores para o cultivo convencional, em alguns casos, foram superiores àqueles obtidos para a pastagem nativa, o que já não ocorre com o DMP dos agregados quando submetidos à peneiragem por via úmida. Nesta, os menores valores são conferidos ao cultivo convencional, uma vez que suas unidades estruturais se apresentam altamente vulneráveis à desagregação sob a ação da água.
Diâmetro médio ponderado dos agregados (DMPA), obtido por peneiragem por vias seca (DMPAs) e úmida (DMPAu), e teores de areia, argila, carbono orgânico (C.O.) e óxido de ferro (Fe) em diferentes solos e usos
A constatação referida também pode ser observada pela relação DMPAu/DMPAs, uma vez que, quanto maior o valor desta relação (próximo a 1), maior é a estabilidade dos agregados do solo em água. Mediante esse índice, observa-se que a estabilidade dos agregados do solo LRd é superior à do LEd1, que, por sua vez, supera a do PEd e do LEd2. Esse comportamento do índice comprova a influência dos diferentes constituintes desses solos, ou seja, os teores de carbono orgânico, óxidos de ferro e de alumínio, areia, silte e argila, que, nesses solos, apresentam quantidades variáveis, afetando, conseqüentemente, o processo de formação e estabilização de agregados.
Observa-se, ainda, que as diferenças em agregação e estabilidade dos agregados podem ser explicadas pelas características dos próprios solos. Dessa maneira, o LRd encontra-se mais bem estruturado que o LEd1, que, por sua vez, é mais bem estruturado que o PEd. Por último, encontra-se o LEd2, que apresenta os menores teores de óxidos, de argila e de carbono orgânico e, conseqüentemente, os maiores teores de areia + silte, enquanto o LRd é o que possui os maiores teores de óxidos, de argila e de carbono orgânico e os menores de areia + silte.
Por outro lado, dentro de cada solo, as variáveis analisadas, por si só, não são suficientes para explicar as variações entre DMP dos agregados nas áreas de mata, pastagem nativa, pastagem plantada e cultivo convencional, uma vez que, dentro de cada solo, não ocorre variação nos teores de ferro e de argila que possam ser responsabilizados pelo maior ou pelo menor índice de agregação apresentados. Os teores de carbono orgânico, apesar de serem diferentes para cada tratamento dentro de um mesmo tipo de solo, não explicam totalmente a variação no índice de agregação (DMPAu/DMPAs), o que, mais uma vez, induz a indicação de outro fator dentro do processo de formação e estabilização dos agregados, responsável pela grande estruturação do solo em áreas sob gramínea perene.
No quadro 3 ainda pode ser observado que, para os diferentes tipos de uso do solo, a pastagem nativa apresenta índice de agregação próximo àquele da mata e que o menor valor é obtido na área sob cultivo convencional com culturas anuais. Percebe-se, ainda, que o cultivo de gramíneas perenes em áreas desses solos, submetidas anteriormente a vários anos com cultivo convencional de trigo e soja, vem contribuindo para sua recuperação em termos de melhoria do estado da agregação dos solos, o que pode ser comprovado através do comportamento da setária no LRde de pangola no Ped, que apresenta o índice DMPAu/DMPAs maior que o cultivo convencional com culturas anuais.
Na figura 1a encontra-se a relação entre o DMPAu e o teor de argila para a camada de 0−15 cm, incluindo-se todas as amostras dos solos estudados. Há uma ligeira tendência de aumento do DMPAu com a elevação no teor de argila dos solos, porém o r2, embora altamente significativo, apresenta valor relativamente baixo (0,515**). Já para o óxido de ferro (Figura 1b), o 𝐫2 é um pouco superior (0,537**). Como no caso da argila, a figura 1b mostra uma tendência de elevação do DMP dos agregados. Na figura 1c é apresentada a relação entre o DMPAu e o teor de carbono orgânico: a dispersão dos pontos, como nos casos anteriores, mostra tendência de aumento dos valores de DMPAu quando são incrementados os teores de carbono orgânico do solo, porém o valor de r2 é também baixo (0,436**).
Relação entre diâmetros médios ponderados de agregados obtidos por peneiragem por via úmida (DMPAu), e teores de argila (a) ferro (b) e carbono orgânico (c) dos solos estudados.
Diante do observado, como os solos estudados são de diferentes materiais de origem, texturas, teores de carbono e de ferro e submetidos a vários tipos de utilização, não apenas um fator isolado pode estar contribuindo para a elevação do DMP dos agregados, mas o efeito combinado das várias substâncias agregantes e mecanismos responsáveis pelo processo de formação e estabilização dos agregados.
Considerando esses aspectos, procurou-se identificar os pontos da figura 1, de acordo com o tipo de uso a que os solos estão submetidos. Através dessa identificação, verificou-se que a maioria dos pontos que aumentam a dispersão na figura 1 c representam as amostras de solos sob gramíneas perenes. Esse fato foi também verificado por Carpenedo & Mielniczuk (1990) em latossolo roxo (Santo Ângelo), e por Paladini & Mielniczuk (1991) em podzólico vermelho-escuro (São Jerônimo), no Rio Grande do Sul. Na identificação dos pontos, também foi verificado que os solos sob gramíneas perenes, quer nativa, quer cultivada, representavam uma família de pontos cujos valores de DMP dos agregados são mais elevados para os mesmos valores de argila, ferro e principalmente carbono orgânico, conforme se observa na figura 1. Excluídos esses pontos, verifica-se que o coeficiente de determinação aumenta, passando para 0,652**, 0,594** e 0,936**, respectivamente, para argila, ferro e carbono orgânico. Esses resultados demonstram que, no caso das gramíneas perenes, outro fator, ao lado da argila, óxidos de ferro e carbono orgânico, é o responsável pela boa agregação e estabilidade dos agregados, conforme ficou bastante caracterizado no LRd (Figura 2).
Relação entre diâmetros médios ponderados de agregados obtidos por peneiragem por via úmida (DMPAu) e o teor de carbono orgânico do latossolo roxo submetido a diferentes tipos de uso.
Na figura 3 é apresentada a relação entre DMP dos agregados e o índice obtido da relação dos diâmetros médios ponderados dos agregados obtido por vias úmida e seca (DMPAu/DMPAs), para todas as amostras. Pela forma como os dados estão dispostos e pelo alto valor de r2(0,907**), observa-se ser este um bom índice para expressar a tendência do comportamento da agregação do solo, por englobar todas as variáveis que têm ou exercem influência na formação e estabilização dos agregados do solo, servindo, inclusive, como parâmetro de avaliação se um solo apresenta estrutura estável quando submetido a diferentes tipos de utilização.
Relação entre diâmetros médios ponderados de agregados obtidos por peneiragem por via úmida (DMPAu) e o índice de estabilidade de agregados (DMPAu/DMPAs) dos solos estudados.
CONCLUSÕES
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Na avaliação do estado de agregação dos solos analisados, verificou-se a ocorrência de duas situações distintas; uma representada pelas áreas de cultivo e mata, onde o DMPAu aumentou com o aumento do teor de carbono e, a outra, pelas gramíneas perenes, cujo teor isolado de carbono orgânico, como característica avaliada do solo, não foi suficiente, por si só, para explicar a quantidade elevada de agregados formados, como também a alta estabilidade apresentada por esses agregados.
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O elevado DMP dos agregados das áreas cultivadas, obtido por peneiragem via seca, deve ter sido conseqüência da formação dos agregados por aproximação de partículas provocada pela ação compressiva de máquinas e implementos agrícolas, sem ocorrência do processo de estabilização, uma vez que, quando umedecidos, a entrada de água nesses arranjamentos de partículas associada à ação mecânica do peneiramento foram suficientes para desfazer as ligações existentes entre os mesmos.
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