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Produtividade de culturas e resistência à penetração de Argissolo Vermelho sob diferentes manejos

Yield of crops and soil resistance to penetration of the Alfisol under different management

Resumos

O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre parâmetros de plantas de soja e feijão e a resistência do solo à penetração de Argissolo Vermelho distrófico arênico sob semeadura direta e convencional. Em experimento implantado em 1989 em semeadura direta, foram aplicadas diferentes passadas de máquina de 10 Mg e realizados diferentes preparos do solo em delineamento inteiramente casualizado. Foram quantificados o índice de velocidade de emergência, o índice de área foliar, a altura e a produtividade de grãos de soja e de feijão e a resistência do solo à penetração. O índice de área foliar, a altura e a produtividade do feijão são influenciados pela resistência do solo à penetração em 46, 51 e 59%, respectivamente, enquanto 55% da variação da altura da soja é explicada pela resistência à penetração. Indica-se um valor crítico de resistência à penetração de aproximadamente 1,7 e 1,9 MPa no que se refere ao crescimento e à produtividade de grãos de feijão e de soja, respectivamente.

Glycine max; Phaseolus vulgaris; plantio convencional; plantio direto


The objective of this work was to evaluate the relationship among soybean and bean plant parameters and soil resistance to penetration of an Alfisol under no-tillage and conventional systems. In an experiment deployed under no-tillage in 1989, different wheel tracks of a 10-Mg machine were applied and different soil management systems were used in completely randomized design. Emergence speed index, foliar area index, height and yield of soybean and bean crops and soil resistance to penetration were quantified. The influence of soil resistance to penetration in foliar area index, height and productivity of beans is of 46, 51 and 59% respectively, whereas 55% of the height variation in soybean is explained by soil resistance to penetration. The critical value of soil resistance to penetration indicated for bean and soybean growth and yield is of approximately 1.7 and 1.9 MPa respectively.

Glycine max; Phaseolus vulgaris; conventional system; no-tillage


SOLOS

Produtividade de culturas e resistência à penetração de Argissolo Vermelho sob diferentes manejos

Yield of crops and soil resistance to penetration of the Alfisol under different management

Cláudia Liane Rodrigues de LimaI; Dalvan José ReinertII; José Miguel ReichertII; Luis Eduardo Akiyoshi Sanches SuzukiI

IUniversidade Federal de Pelotas, Campus Universitário, s/nº, Caixa Postal 354, CEP 96010-900 Pelotas, RS, E-mail: clrlima@yahoo.com.br, du_suzuki@hotmail.com

IIUniversidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Rurais, Departamento de Solos, Avenida Roraima, nº 1.000, Bairro Camobi, CEP 97105-900 Santa Maria, RS. E-mail: dalvan@smail.ufsm.br, reichert@smail.ufsm.br

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre parâmetros de plantas de soja e feijão e a resistência do solo à penetração de Argissolo Vermelho distrófico arênico sob semeadura direta e convencional. Em experimento implantado em 1989 em semeadura direta, foram aplicadas diferentes passadas de máquina de 10 Mg e realizados diferentes preparos do solo em delineamento inteiramente casualizado. Foram quantificados o índice de velocidade de emergência, o índice de área foliar, a altura e a produtividade de grãos de soja e de feijão e a resistência do solo à penetração. O índice de área foliar, a altura e a produtividade do feijão são influenciados pela resistência do solo à penetração em 46, 51 e 59%, respectivamente, enquanto 55% da variação da altura da soja é explicada pela resistência à penetração. Indica-se um valor crítico de resistência à penetração de aproximadamente 1,7 e 1,9 MPa no que se refere ao crescimento e à produtividade de grãos de feijão e de soja, respectivamente.

Termos para indexação: Glycine max, Phaseolus vulgaris, plantio convencional, plantio direto.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the relationship among soybean and bean plant parameters and soil resistance to penetration of an Alfisol under no-tillage and conventional systems. In an experiment deployed under no-tillage in 1989, different wheel tracks of a 10-Mg machine were applied and different soil management systems were used in completely randomized design. Emergence speed index, foliar area index, height and yield of soybean and bean crops and soil resistance to penetration were quantified. The influence of soil resistance to penetration in foliar area index, height and productivity of beans is of 46, 51 and 59% respectively, whereas 55% of the height variation in soybean is explained by soil resistance to penetration. The critical value of soil resistance to penetration indicated for bean and soybean growth and yield is of approximately 1.7 and 1.9 MPa respectively.

Index terms: Glycine max, Phaseolus vulgaris, conventional system, no-tillage.

Introdução

A qualidade física do solo e o desenvolvimento de plantas estão relacionados à compactação do solo (Strudley et al., 2008). Alterações na estrutura do solo devido à compactação por pressão de máquinas (Lima et al., 2006; Botta et al., 2008) influenciam o fluxo de gases, de água e de calor, a resistência do solo à penetração (RP), o crescimento radicular e de plântulas e a produtividade das culturas (Botta et al., 2006). A RP tem sido um dos atributos físicos frequentemente utilizados na quantificação da qualidade estrutural adequada ao crescimento de plantas (Pringle & Lark, 2007; Suzuki et al., 2007) em solo sob semeadura direta e convencional (De Vita et al., 2007).

O efeito de máquinas sobre a compactação tem sido positivamente caracterizado pela RP (Streck et al., 2004). Trabalhos como o de Genro Junior et al. (2004) destacam a importância da RP na identificação de camadas compactadas pelo uso do solo. Incrementos na RP aumentam a energia necessária para o desenvolvimento das raízes das plantas e diminuem a elongação e o crescimento radicular (Lipiec & Hatano, 2003). No entanto, diversas restrições têm sido apresentadas com relação à indicação de valores críticos de RP para o desenvolvimento de raízes (Sinnett et al., 2008). O motivo dessas restrições advém principalmente de a RP ser influenciada pela umidade, densidade e textura do solo (Busscher, 1990; Pabin et al., 1998).

Além de Taylor et al. (1966), que, em condições controladas, demonstraram que a RP superior a 2 MPa é restritiva, Meroto Junior & Mundstock (1999) também verificaram que a RP de 2 MPa ocasionou redução da massa de matéria seca de raízes, da parte aérea e do comprimento radicular do trigo, enquanto que, para 3,5 MPa, as restrições foram mais severas. Beutler & Centurion (2004) observaram, em Latossolo, que o diâmetro médio e a massa de matéria seca de raízes da soja aumentaram até um valor de RP de 2,07 e 1,99 MPa, respectivamente, e que a redução da produtividade de grãos de soja ocorreu a 0,85 MPa. No entanto, De Maria et al. (1999) relataram que uma RP de 2,09 MPa avaliada em campo poderia determinar redução do crescimento radicular da soja em Latossolo.

O objetivo deste trabalho foi avaliar e associar valores de resistência do solo à penetração, medida em campo, com o crescimento e produtividade das culturas de soja e de feijão em um Argissolo Vermelho distrófico arênico sob semeadura direta e convencional.

Material e Métodos

O trabalho foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, RS (29º41'S; 53º48'O; altitude de 95 m). O clima da região é caracterizado como Cfa (subtropical úmido sem estiagens) de acordo com a classificação de Köppen, a temperatura média do mês mais quente é superior a 22ºC, e as temperaturas do mês mais frio variam entre -3 e 18ºC. O solo foi classificado como Argissolo Vermelho distrófico arênico (Santos et al., 2006) de textura superficial (até 0,30 m) franco-arenosa (81 g kg-1 de argila, 291 g kg-1 de silte e 628 g kg-1 de areia).

O experimento com a cultura da soja (Glycine max (L.) Merrill), cultivar Fepagro RS 10 (12 parcelas), e do feijão (Phaseolus vulgaris L.), cultivar Macotaço tipo III (24 parcelas semeadas com espaçamento de 0,45 m entre linhas), foi distribuído em parcelas de 6x7 m, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram: SD, sistema de semeadura direta desde o ano de 1989; SDE1, SD escarificado em 2002 e em 2004; SDE2, SD escarificado em 2004; SDC1, SD com quatro passadas de máquina de aproximadamente 10 Mg no ano agrícola de 2001/2002; SDC2, SD com quatro passadas de máquina de aproximadamente 10 Mg no ano agrícola de 2002/2003; SDC3, SD com quatro passadas de máquina de aproximadamente 10 Mg nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003. Adicionalmente, parcelas adjacentes ao experimento em delineamento inteiramente casualizado (quatro repetições) foram distribuídas em um sistema convencional de preparo (SC) (uma aração e duas gradagens) de solo com soja e feijão. Nesse sentido, foram testados diferentes manejos, designados por quatro tratamentos em solo com soja (SD, SDE2, SDC3 e SC) e seis com feijão (SD, SDE1, SDE2, SDC1, SDC2 e SC).

A semeadura da soja e do feijão foi realizada em dezembro de 2004. No ano agrícola 2004/2005, foi determinado, para ambas as culturas, o índice de velocidade de emergência (IVEM), em uma contagem de plântulas emergidas no intervalo de dois dias (duas repetições por parcela), utilizando a metodologia de Popinigs (1985). Aos 21, 27, 39, 46 e 56 dias após a semeadura (DAS) da soja e aos 20, 26, 38, 45 e 55 DAS do feijão, foram quantificados (com três repetições por parcela) a área foliar (AF), o índice de área foliar (IAF) e a altura das plantas (AP). A área foliar (AF) foi estimada pelo comprimento e largura de cada folha. Com a finalidade de se estabelecer uma relação entre a AF real e a observada em campo, foram coletados 30 trifólios no início do desenvolvimento das culturas. A AF real foi determinada com o auxílio de uma mesa digitalizadora acoplada a um microcomputador e do software CR-Siter 2.5. Estimou-se a equação de regressão linear entre a AF observada e a real para soja (y = 0,726x + 0,029, R2 = 0,99) e para o feijão (y = 0,561x + 0,095, R2 = 0,98), obtendo-se o IAF pela relação entre a AF fotossinteticamente ativa e a área superficial do solo ocupada pela planta. A AP foi medida pela distância entre a superfície do solo e o último nó da haste principal da planta. No florescimento das culturas, fase considerada relevante para a definição do potencial produtivo, avaliou-se a resistência à penetração (RP) utilizando um penetrômetro digital CP 20 Ultrasonic Cone Penetrometer, (Rimik, Toowoomba, Austrália) com ponta cônica e ângulo de penetração de 30º e armazenamento eletrônico dos dados a cada 0,015 m até a profundidade de 0,40 m. A determinação foi efetuada em cada parcela e a cada 0,10, 0,20 e 0,30 m para a esquerda e para a direita da linha de semeadura. Os dados foram apresentados na forma de mapas de contorno em duas dimensões, elaborados a partir da interpolação de resultados por krigagem e com auxílio do Surfer 8.0 (Golden Software, 2002). A umidade volumétrica não diferiu entre os tratamentos, obtendo-se valores médios de 0,20; 0,21; 0,22 e 0,23 m3 m-3 para as camadas de 0,00 a 0,05; 0,10 a 0,15; 0,20 a 0,25 e 0,30 a 0,35 m, respectivamente. Esses valores de umidade volumétrica estão próximos da capacidade de campo (0,23 m3 m-3) avaliada neste experimento.

Para a quantificação da produtividade, coletaram-se três linhas de 2 m de comprimento de cada cultura em cada parcela, e os valores de umidade dos grãos foram corrigidos para 13% (base úmida).

Os dados foram avaliados a partir de contrastes ortogonais e de regressões não lineares a 5% de probabilidade. Os contrastes ortogonais para o IAF e AP (Tabela 1) foram efetuados para o último período de avaliação (56 e 55 DAS da soja e feijão, respectivamente). As análises de regressão foram efetuadas para avaliar a relação entre a RP quantificada na linha da cultura e os atributos das plantas (IVEM, IAF, AP e produtividade).

Resultados e Discussão

Com base nos contrastes ortogonais, houve diferença entre os valores médios de índice de velocidade de emergência (IVEM) da soja (CV = 36,48%) entre SD, SDC3 e SC (Tabela 1). Menores valores de IVEM foram proporcionados pelo sistema convencional (SC) e diferiram de SD e SDE2 (Figura 1 A). O maior contato solo-semente na semeadura da cultura, proporcionado pelo SD, possivelmente contribuiu para o maior IVEM. O contato solo-semente associado à adequada macroporosidade e à agregação é relevante para uma adequada emergência e estabelecimento das culturas (Brown et al., 1996). Por outro lado, o revolvimento do solo e a ausência de cobertura vegetal proporcionaram selamento e encrostamento superficial, ocasionando diminuição no IVEM no SC. Considerando os valores médios de IVEM da cultura do feijão (CV = 27,35%), observou-se que o maior IVEM, obtido no SDC1 (Figura 1 B), contrastou significativamente com SD, SC, SDE2 e SDC2 (Tabela 1). A escarificação e o preparo convencional proporcionaram condições menos adequadas para a emergência, indicadas pelos valores de IVEM do feijão.



O índice de área foliar, a altura de planta e a produtividade de grãos de soja não foram influenciados pelo manejo de solo (Tabela 1). Secco et al. (2004) também concluíram que a produtividade de grãos de soja em um Latossolo Vermelho sob semeadura direta não foi afetada pela compactação do solo. Flores et al. (2007), similarmente, observaram que não houve influência do sistema de manejo no estabelecimento e na produtividade de grãos de soja. O valor médio superior de IAF do feijão no SC observado no último período de avaliação (Figura 1 D) contrastou com SD, SDE1, SDE2, SDC1 e SDC2 (Tabela 1), o que evidencia que o revolvimento do solo (SC) favorece maior área foliar em comparação aos demais manejos. O SC apresentou valores de altura de plantas (AP) mais elevados para o feijão no último período de avaliação (Figura 2 B) em relação a SDE2 e SDC1 (Tabela 1). A produtividade dessa cultura (Figura 2 D) ainda apresentou diferenças significativas para os contrastes entre SDE2 versus SDE1 e SDC1 (Tabela 1).



Para melhor entendimento da dependência de atributos relacionados à planta e solo, estabeleceram-se regressões entre o IAF, a AP e a produtividade das culturas com a resistência do solo à penetração (RP) (Figura 3). Todas as relações foram polinomiais de segundo grau, o que corrobora observações de Beutler & Centurion (2004).



Somente a altura da soja foi significativamente influenciada pela RP. A partir do cálculo da primeira derivada dessa equação ajustada, observou-se que valores de RP de aproximadamente 1,3 MPa proporcionaram altura máxima (AP = 0,47 m) (Figura 3 C). No cultivo do feijão, verificou-se que o IAF, a AP e a produtividade de grãos dependeram da RP (Figuras 3 B, D e F ) e apresentaram valores médios máximos entre 1,2 e 1,3 MPa.

Apesar de ainda existirem dúvidas sobre valores de resistência do solo à penetração considerados críticos ao desenvolvimento das culturas (Earl, 1997), resultados semelhantes foram obtidos por Grant & Lanfond (1993), os quais sugerem um intervalo de RP com valores superiores a 1,5 e 3,0 MPa como impeditivo ao crescimento radicular. Carvalho et al. (2006) relatam que valores de RP variando entre 1,3 e 2,9 MPa não restringiram a produtividade de grãos da cultura do feijão em um Latossolo. Similarmente, Rosolem et al. (1999) concluíram que a RP de 1,3 MPa em Latossolo reduziu o crescimento das raízes seminais adventícias do milho pela metade, o que corrobora os resultados obtidos por Dexter (1987). Outros estudos relatam que o desenvolvimento de raízes é impedido em situações de valores que excedem 1,3 e 1,5 MPa (Zou et al., 2001).

Considerando-se as condições deste trabalho de forma geral, e para uma RP crítica (RPc) ao desenvolvimento de soja e de feijão de aproximadamente 1,3 MPa, foi identificada no solo com SD da soja uma grande área vertical do perfil de solo com valores superiores aos da RPc (Figura 4 A). O SDE2 proporcionou zonas com resistência superior à RPc a uma profundidade de 0,20 m (Figura 4 B), similarmente a SDC3 e SC (Figura 4 C e D).



Em áreas de cultivo do feijão, a camada de maior RP no SD esteve próxima a 0,15 m (Figura 5 A). No SDE2, surgiram várias áreas de RPc (Figura 5 B); ocorreram valores de RPc a 0,10 m no SDC e a 0,15 m no SDE1 (Figura 5 C e D); no SDC2, a camada de resistência superior a 1,5 MPa iniciou-se a 0,08 m (Figura 5 E); e, no SC, o início foi próximo a 0,25 m (Figura 5 F).




Por outro lado, se for considerada aceitável uma redução de produtividade de 10%, ou seja, uma produtividade mínima de 90% daquela considerada máxima, conforme critérios utilizados em trabalhos de adubação de solo, a produtividade mínima aceitável de feijão seria de 1,51 Mg ha-1 (Figura 3 F ). Essa produtividade ocorreria entre 0,7 e 1,7 MPa. Nesse intervalo seriam obtidas produtividades acima de 90% da máxima, e uma RP de 1,7 MPa seria crítica para a cultura do feijão. Similarmente, 90% da AP máxima da soja (Figura 3 C) (0,42 m) apresentaria limites de RP entre 0,6 e 1,9 MPa.

Com base nesse critério, valores de RP de 1,7 e 1,9 MPa podem ser considerados limitantes para o desenvolvimento das plantas de feijão e da soja, respectivamente. Sendo assim, para a cultura da soja, maiores restrições foram observadas nos sistemas SDE2, SDC3 e SC (Figuras 4 B, C e D), e todos os sistemas de manejo demonstraram certa restrição para o desenvolvimento da cultura do feijão (Figura 5).

Assim, verifica-se que o solo poderá apresentar camadas com resistências variáveis, o que possibilita o crescimento de raízes (Queiroz-Voltan et al., 2000). Menores valores de resistência à penetração podem estar associados à maior porosidade de solo (Boone et al., 1994), o que proporciona um desenvolvimento adequado de raízes.

Práticas que previnem a compactação são sugeridas por Hamza & Anderson (2005), como a rotação de culturas, a diminuição da carga aplicada por máquinas agrícolas, a restrição no confinamento do tráfego e o aumento da área de contato do rodado sobre o solo.

O presente trabalho contribui para o entendimento da influência da RP no crescimento aéreo e radicular e na produtividade de culturas. Um monitoramento da resistência à penetração (Tavares Filho & Ribon, 2008), associado ao valor de umidade do solo (Souza et al., 2006) durante todo o ciclo da cultura, pode ser ideal para o estabelecimento de um adequado desenvolvimento de plantas. Avaliações de médio e longo prazo podem indicar mudanças dinâmicas da qualidade física do solo, ocasionadas pelos sistemas de preparo e de manejo do solo e da cultura.

Considera-se que há necessidade de estudos adicionais para o conhecimento das alterações da RP impostas por sistemas de manejo (Amuri & Brye, 2008) e do impacto dessas alterações no desenvolvimento e na produtividade de diferentes culturas.

Conclusões

1.Nas condições de umidade de solo avaliadas em campo, a resistência do solo à penetração crítica para a produtividade de grãos de feijão é 1,7 MPa, e a altura de plantas da soja é influenciada a partir de 1,9 MPa.

2.O índice de velocidade de emergência das plantas de soja e de feijão é menor no sistema convencional de preparo do solo do que no sistema de semeadura direta.

3.O sistema convencional de preparo do solo possibilita maiores valores de índice de área foliar e de altura do feijão em relação ao sistema de semeadura direta.

4.A resistência do solo à penetração influenciou o índice de área foliar, a altura e a produtividade do feijão em 46, 51 e 59%, respectivamente.

Recebido em 17 de fevereiro de 2009 e aprovado em 30 de novembro de 2009

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  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      23 Abr 2010
    • Data do Fascículo
      Jan 2010

    Histórico

    • Recebido
      17 Fev 2009
    • Aceito
      30 Nov 2009
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