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Revista Brasileira de Ciência do Solo

On-line version ISSN 1806-9657

Rev. Bras. Ciênc. Solo vol.36 no.2 Viçosa Mar./Apr. 2012

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832012000200006 

DIVISÃO 2 - PROCESSOS E PROPRIEDADES DO SOLO
COMISSÃO 2.2 - FÍSICA DO SOLO

 

Atributos físicos nos tempos de adoção de manejos em Latossolo cultivado com soja1

 

Physical properties of an oxisol as affected by soybean management systems

 

 

Karina de Vares RossettiI; José Frederico CenturionII; Paula Regina de OliveiraI; Itamar AndrioliII

IDoutoranda em Agronomia, Produção Vegetal, pela FCAV/UNESP. Via de Acesso Prof. Donato Castellane s/n, CEP 14884-900 Jaboticabal (SP). Bolsista CAPES. E-mail: krossetti@bol.com.br; paulaoliveira@yahoo.com.br
IIProfessor Adjunto do Departamento de Solos e Adubos, FCAV/UNESP. Bolsista CNPq. E-mail: jfcentur@fcav.unesp.br; itamar@fcav.unesp.br

 

 


RESUMO

A condução das operações de preparo de forma inadequada ocasiona sérios problemas de conservação do solo, destacando-se a compactação, que acarreta a redução do espaço poroso, principalmente dos macroporos, e altera os atributos físico-hídricos. Este trabalho teve como objetivo verificar a influência dos diferentes sistemas e tempos de adoção de manejos em Latossolo Vermelho de Jaboticabal, Estado de São Paulo, por meio da densidade máxima, e correlacioná-la com a produtividade da soja, a densidade relativa e a umidade crítica de compactação. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com parcelas subdivididas (cinco sistemas de uso e três camadas), com quatro repetições. Os cinco sistemas de uso foram: plantio direto por cino anos (SPD5), plantio direto por sete anos (SPD7), plantio direto por nove anos (SPD9), preparo convencional (SPC) e uma área adjacente de mata nativa (MN). As camadas do solo avaliadas foram as de 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, nas quais foram determinados a densidade máxima do solo (Dsmáx), a umidade crítica de compactação (Ugc), a densidade relativa do solo (Dsr), a composição granulométrica, a porosidade e o teor de matéria orgânica do solo. Os resultados mostraram que o comportamento das curvas de compactação do solo foi o mesmo em todas as camadas dos diferentes manejos e que os teores de matéria orgânica não justificaram as pequenas alterações da Dsmáx. Para o Latossolo Vermelho, as operações mecanizadas nos sistemas de manejo podem ser executadas na faixa de 0,13 a 0,19 kg kg-1 de umidade sem causar degradação física. Verificou-se que a Dsr ótima e a umidade crítica de compactação foram de 0,86 e 0,15 kg kg-1, respectivamente, embora os diferentes sistemas e tempos de adoção de manejo tenham apresentado comportamento semelhante quanto à produtividade da soja.

Termos de indexação: ensaio de Proctor normal, sistema conservacionista, Glycine max.


SUMMARY

Improper tillage operations cause serious problems of soil conservation, above all compaction, causing pore space reduction of mainly the macropores, and affecting the physical-hydric properties. The purpose of this study was to verify the influence of different periods of management systems on the maximum density of a Red Oxisol in Jaboticabal, São Paulo State, and establish correlations with soybean yield, relative density and the soil critical moisture for compaction. The experiment was arranged in a completely randomized design with a split-plot arrangement (five management systems and three layers) with four replications. The five systems consisted of: 5 years of no-tillage (SPD5), 7 years of no-tillage (SPD7), 9 years of no-tillage (SPD9), conventional tillage system (SPC) and an adjacent area of native forest (MN). The maximum soil density (DSMax), critical moisture content for compaction (UGC), relative soil density (DSR), particle size, porosity, and level of soil organic matter were determined in the soil layers 0-0.10; 0.10-0.20 and 0.20-0.30 m. The results showed that the behavior of soil compaction curves was similar in all layers of all treatments and soil organic matter content did not explain the small changes in DSMax. On the Red Oxisol under study, the mechanical operations required for the management systems can be performed in a moisture content range of 0.13-0.19 kg kg-1, without causing physical degradation. It was found that the optimum Dsr and critical moisture for compaction were 0.86 and 0.15 kg kg-1, respectively, whereas the soybean yields were similar after the different periods of management systems.

Index terms: standard Proctor test, conservation system, Glycine max.


 

 

INTRODUÇÃO

A estrutura do solo influencia diretamente a produtividade das culturas, pois interfere na dinâmica do ar, da água e dos nutrientes, na temperatura do meio e no desenvolvimento radicular das plantas (Jury et al., 1991). A formação de camada mal estruturada na superfície do solo pode impedir os fluxos de água e ar, tornando-o com baixa permeabilidade, pois a água terá dificuldade para se infiltrar e irá escoar superficialmente, contribuindo para um processo de erosão hídrica; consequentemente, isso estabelecerá condições desfavoráveis ao uso agrícola (Amaro Filho et al., 2008).

A compactação do solo ocorre devido a processos pedogenéticos ou a operações mecanizadas realizadas sem considerar o teor de umidade do solo no ponto de friabilidade. A adoção de sistemas de manejo conservacionista, como o plantio direto, visa preservar a qualidade do solo e do ambiente, sem prescindir da obtenção de elevadas produtividades das culturas de interesse econômico (Carvalho et al., 2004). Entretanto, Stone et al. (2002) relataram em várias situações a ocorrência do aumento da densidade do solo e diminuição da macroporosidade em sistema plantio direto, o que tem sido diagnosticado como compactação, ou seja, quando o solo recebe pressões que excedem a sua capacidade de suporte de carga.

Segundo Klein (2008), a densidade máxima do solo (Dsmáx) é dependente da composição mineral dos solos. Essa relação também foi verificada por Beutler et al. (2005), que encontraram valores de 1,85 Mg m-3 para um Latossolo Vermelho distrófico (LVd) (271 g kg-1 de argila) e de 1,54 Mg m-3 para um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) (517 g kg-1 de argila). Comportamento semelhante também foi observado por Freddi (2007) em LVef, com 1,61 Mg m-3 (572 g kg-1 de argila). De acordo com Silva et al. (2010), alguns estudos têm indicado que o conteúdo de água ótimo para compactação encontra-se dentro da faixa de friabilidade do solo - na qual são realizadas as operações de preparo - e predispõe o solo à degradação física.

Braida et al. (2006), em estudo realizado em solos com ampla variação de carbono orgânico e para um mesmo nível de energia, constataram que em um Argissolo Vermelho-Amarelo de textura franco-arenosa (1,87 Mg m-3) a Dsmáx na camada de 0-0,05 m atingiu maiores valores do que em um Nitossolo Vermelho argiloso (1,40 Mg m-3). Segundo esses autores, a argila apresenta maior CTC e área superficial específica (ASE) do que a areia e interage mais com a água, diminuindo o efeito lubrificante entre as partículas minerais; dessa maneira, pode apresentar maior coesão e diminuir a suscetibilidade à compactação do solo.

O estudo da densidade relativa do solo (Dsr) surgiu da necessidade de se encontrar um indicador para caracterizar o estado de compactação que fosse simples para ser usado em experimentos de campo e capaz de relacionar a resposta do solo ao tráfego de máquinas com a resposta das culturas à compactação. No Brasil, Torres & Saraiva (1999), em Latossolo Roxo cultivado por dois anos com soja, em clima tropical, observaram que, a partir da Dsr entre 0,84 e 0,87, ocorreu decréscimo da produtividade. De acordo com Beutler et al. (2005), a Dsr de um Latossolo Vermelho para a produtividade de soja no campo decresceu a partir da Dsr de 0,80. Reichert et al. (2007), analisando um grupo de dados de densidade do solo crítico, constataram que a Dsr na qual o sistema radicular das plantas teve o seu crescimento alterado situou-se entre 0,90 e 0,95.

Este trabalho teve como objetivo verificar a influência dos diferentes sistemas e tempos de adoção de manejos em Latossolo Vermelho por meio da densidade máxima e correlacioná-la com a produtividade da soja, a densidade relativa e a umidade crítica de compactação.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Este estudo foi desenvolvido em Jaboticabal, SP, situado nas coordenadas geográficas de 21º 15' 2 9" de latitude sul e 48º 16' 47" de longitude oeste, com altitude média de 614 m. O clima da região, de acordo com a classificação climática de Köppen, é do tipo Cwa, com verão quente e inverno seco, precipitação pluvial média anual de 1.428 mm e temperatura média de 21 ºC (Figura 1). O solo da área experimental foi classificado, de acordo com Andrioli & Centurion (1999) e atualizado conforme Embrapa (2006), como Latossolo Vermelho distrófico típico, argiloso, A moderado, caulinítico, hipoférrico, muito profundo e com relevo plano a suave ondulado.

Antes da instalação do experimento, o solo vinha sendo cultivado no sistema de preparo convencional por 30 anos, com a sucessão anual de milho e soja, no verão, e safrinha de milho, no outono. A partir dos anos de 2000, 2002 e 2004, foram implantados, respectivamente, o sistema plantio direto de nove anos (SPD9), o sistema plantio direto de sete anos (SPD7) e o sistema plantio direto de cinco anos (SPD5). No ano agrícola 2008/09, quatro partes da área, com 60 m2 cada, foram destinadas ao sistema de preparo convencional (SPC); as demais áreas dos sistemas de manejo foram demarcadas também com 60 m2 cada. O SPC foi constituído de uma escarificação do solo, até 0,30 m de profundidade, seguida de uma gradagem pesada e uma gradagem leve. Em novembro de 2008, foi realizada a semeadura da soja, cultivar M-SOY 6101, por meio da semeadora-adubadora de precisão da marca Marchesan, modelo Cop Suprema, equipada com sete linhas espaçadas de 0,45 m, largura útil de 3,15 m e profundidade média de semeadura de 0,03 m.

A análise química do solo foi realizada conforme Raij et al. (2001) (Quadro 1), e a adubação na semeadura, conforme Raij et al. (1997), consistiu da aplicação de 250 kg ha-1 da formulação N-P-K (2-20-20). No sistema plantio direto foi utilizado o sulcador de adubo tipo haste (facão) e, no sistema de preparo convencional, discos duplos defasados, bem como um trator Valtra BH 140, para tracionar a semeadora-adubadora.

 

 

Os tratamentos foram SPD5, SPD7, SPD9 e SPC (1 ano), e uma área adjacente de mata nativa (MN) foi utilizada como controle. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado e em parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram constituídas pelos tratamentos, e as subparcelas, pelas camadas de solo amostradas (0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m).

A composição granulométrica dos solos foi determinada em amostras deformadas por meio da dispersão com NaOH (0,1 mol L-1) e agitação lenta durante 16 h, e o conteúdo de argila, pelo método da pipeta (Embrapa, 1997). Nas diferentes camadas, também foram retiradas amostras para a análise química, visando à determinação da matéria orgânica do solo (MO), que foi obtida por oxidação em solução 0,1667 mol L-1 de bicromato de potássio em meio ácido e titulação de excesso de bicromato em solução de sulfato ferroso amoniacal 0,25 mol L-1, usando difenilamina como indicador (Raij et al., 2001) (Quadro 2).

Para avaliar os atributos físicos do solo, em janeiro de 2009, durante o florescimento, foram coletadas amostras indeformadas, utilizando cilindros de 53,16 10-6 m3, para determinar a densidade do solo (Blake & Hartge, 1986). A microporosidade foi determinada por secagem (tensão de 0,006 MPa) em câmaras de Richards com placa porosa (Klute, 1986); a porosidade total, segundo Danielson & Sutherland (1986); e a macroporosidade foi obtida por diferença entre a porosidade total e a microporosidade.

Para determinação do ensaio de Proctor normal, amostras deformadas foram coletadas durante o florescimento e passadas em peneira de 4,0 mm, com reutilização de material (Nogueira, 1998). A determinação da densidade máxima do solo (Dsmáx) consistiu da adição de um pouco de água à amostra, homogeneização e adição de solo até um terço do cilindro de 0,10 m por 0,13 m, que foi submetido a 25 golpes de um soquete de 2,5 kg, caindo à altura de 0,305 m, correspondendo a uma energia de 60,2 KJ m-3. Em seguida, adicionou-se mais uma camada de solo até atingir dois terços, e depois outra, até atingir a superfície do cilindro, procedendo-se da mesma forma para a compactação. Nos pontos seguintes adicionou-se mais água, até que se verificou ter a densidade do solo diminuído; dessa forma, foram obtidas a Dsmáx e a umidade gravimétrica crítica de compactação (Ugc).

Assim, para cada amostra, obtiveram-se sete pares de valores de umidade (Ug) e densidade do solo (Ds), com os quais se ajustou a equação:

em que Ds é a densidade do solo (kg dm-3); Ug, a umidade do solo (kg kg-1); e a, b e c, os parâmetros da equação.

Fazendo-se a derivada primeira da equação 1, foi obtida a umidade ótima para máxima compactação ou umidade crítica de compactação (Ugc):

Dessa forma, a Dsmáx pode ser calculada por:

em que Dsmáx é a densidade máxima do solo (kg dm-3), e a densidade relativa do solo (Dsr) foi obtida pela divisão da densidade do solo pela densidade máxima do solo obtida no teste de Proctor normal.

Para avaliar a produtividade de grãos, coletaram-se as plantas contidas na área útil de cada parcela (seis linhas de soja com 1 m cada); os grãos foram separados das vagens e levados à estufa ventilada a 65 °C, até alcançarem peso constante. A produtividade de grãos de soja foi obtida extrapolando-se a produção de grãos da área útil da parcela para um hectare, considerando-se a umidade-padrão de 13 %. Os resultados foram submetidos à análise de variância, pelo software ASSISTAT versão 7.5 beta; quando ela indicou diferença entre médias, utilizou-se o teste de Tukey (p < 0,05) (Banzatto & Kronka, 1992); posteriormente, foi realizada a análise de regressão, por meio do software Microcal Origin 8.1.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao comparar as curvas de compactação do solo nas três camadas avaliadas (Figuras 2, 3 e 4), observou-se que o comportamento foi semelhante nos sistemas de manejo, corroborando o estudo de Boukounga (2009) em Argissolo Vermelho sob plantio direto. A MN apresentou menor valor de Dsmáx em comparação aos demais manejos nas camadas de 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m (Figuras 3 e 4), porém os teores de MO da MN foram semelhantes em relação aos sistemas de manejo (Quadro 2).

As regressões quadráticas para os diferentes sistemas de uso e manejo foram significativas em todas as camadas avaliadas (Quadro 3), com exceção da MN e do SPD9 na camada de 0,10-0,20 m. Esse comportamento pode ser justificado considerando que a densidade nas umidades baixas pode ser influenciada pela água adicionada, que cria filmes de água ao redor das partículas minerais, reduzindo o atrito entre estas e facilitando a compactação do solo. Na umidade na qual a compactação é máxima, a adição de mais água faz com que esta venha a ocupar os espaços entre as partículas do solo, o que causa o surgimento de pressões neutras, tornando o solo menos suscetível à compactação (Ohu et al., 1989). O SPD9 apresentou valores superiores de umidade crítica de compactação (Ugc): 0,17, 0,19 e 0,18 kg kg-1 nas camadas de 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, respectivamente; mesmo assim, o tráfego de máquinas para o solo em estudo pode ser realizado nessas umidades, pois, de acordo com Figueiredo et al. (2000), em Latossolo Roxo os valores que foram inferiores a 0,29 kg kg-1 não ofereceram risco de compactação.

Como mais uma vez se pôde observar, as pequenas alterações da Dsmáx em profundidade entre os sistemas de manejo não podem ser justificadas com os teores de MO (Quadro 2), visto que esses resultados não seguem a mesma tendência dos obtidos por Braida et al. (2006) em Argissolo Vermelho-Amarelo de textura franco-arenosa (155 g kg-1) e em um Nitossolo argiloso (787 g kg-1). Esses autores constataram que, com o aumento do teor de C orgânico (de 9,3 para 18,8 g kg-1), houve redução da Dsmáx e aumento da umidade necessária para atingi-la. Neste trabalho, verificou-se correlação negativa somente com a variável MO e a Dsmáx (p < 0,05) (Figura 5), concordando com os resultados obtidos por Marcolin & Klein (2011).

Os valores de densidade relativa apresentados no quadro 4 encontram-se na faixa de 0,77 a 0,93. A Dsr, em alguns casos, excedeu o valor de 0,80, considerado crítico para a produtividade da soja, conforme Beutler et al. (2005). Nesse aspecto, tanto Carter (1990) como Lipiec et al. (1991) constataram que valores superiores à faixa de 0,86 a 0,90 (dependendo da textura do solo) provocam redução importante no volume de macroporos, alterando o movimento normal da água e ar. Isso estaria relacionado a um menor crescimento e rendimento dos cultivos. Outro estudo, confirmando essa ideia, foi desenvolvido por Håkansson (1990), que encontrou o máximo rendimento de cevada em solos com diferentes texturas e conteúdos de matéria orgânica (argilosa, franco-argilosa, areia-franca, franca, franco-arenosa e solo orgânico) quando a Dsr se encontrava próximo a 0,87. Os valores da Dsr da MN, SPD7, SPD9 e SPC aumentaram em relação aos demais tratamentos da camada de 0-0,10 m para a de 0,10-0,20 m, provavelmente em decorrência do decréscimo da Dsmáx do SPD9 e da MN. Desse modo, a diminuição significativa da macroporosidade e da porosidade total no SPC e da MN em relação à camada de 0-0,10 m para 0,10-0,20 m pode ter alterado os valores de Dsr, pois a densidade do solo aumentou nessas últimas camadas e tratamentos. Segundo Ferreira et al. (1999), isso ocorre porque no Latossolo Vermelho distrófico (LVd) predominam quartzo e caulinita com estrutura maciça, que conferem menor porosidade.

O valor de Dsr ótima para produtividade da soja (Figura 5) no campo foi de 0,86, apesar de a regressão polinomial ter sido não significativa (p = 0,74). Esse resultado é semelhante ao verificado por Lindstron & Voorhees (1994), os quais constataram que valores acima de 0,86 são elevados e prejudiciais ao desenvolvimento das culturas e abaixo de 0,80 podem alterar a produtividade de alguns cereais, com redução da capacidade de armazenamento de água no solo. Nesse sentido, verifica-se que, embora os tratamentos SPD5, SPD7 e SPD9 na camada de 0-0,10 m tenham apresentado valores de Dsr superiores aos da ótima, esse comportamento não influenciou na produtividade, independentemente de todos os tratamentos avaliados terem superado a produtividade média nacional de soja, que, segundo Conab (2009), foi de 2.710 kg ha-1 na safra 2007/08. Quando a umidade crítica de compactação atingiu 0,15 kg kg-1, a produtividade máxima da soja foi de 3,89 t ha-1; à medida que aumentava a umidade do solo, a produtividade da soja decresceu do SPD9 para o SPC, ainda que a regressão polinomial tenha sido não significativa (p = 0,46).

 

CONCLUSÕES

1. Para o Latossolo Vermelho estudado, as operações mecanizadas nos sistemas de manejo podem ser executadas na faixa de 0,13 a 0,19 kg kg-1 de umidade, sem causar degradação física.

2. A Dsr ótima e a umidade crítica de compactação foram de 0,86 e 0,15 kg kg-1, respectivamente, embora os diferentes sistemas e tempos de adoção de manejo tenham apresentado comportamento semelhante para a produtividade da soja.

 

AGRADECIMENTO

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pela bolsa de estudo concedida à primeira autora.

 

LITERATURA CITADA

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1 Parte da Dissertação de Mestrado da primeira autora, financiado pela FAPESP (processo n°: 2008/52793-6), e apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia (Ciência do Solo) da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - FCAV/UNESP. Recebido para publicação em 13 de janeiro de 2011 e aprovado em 14 de dezembro de 2011.

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