INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO EM SOLO CONSTRUÍDO APÓS MINERAÇÃO DE CARVÃO EM DIFERENTES LIMITES CRÍTICOS DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO E UMIDADE

LEAST LIMITING WATER RANGE IN CONSTRUCTED SOIL AFTER COAL MINING IN DIFFERENT CRITICAL LIMITS OF PENETRATION RESISTANCE AND WATER CONTENT

Resumos

Na quantificação do intervalo hídrico ótimo (IHO), são utilizados diferentes limites críticos de resistência à penetração (RP) e umidade na capacidade de campo (θ_CC). Para solos agrícolas, esses valores estão sendo documentados na literatura. Entretanto, para solos construídos após mineração de carvão, constata-se grande lacuna de informações. O objetivo deste trabalho foi quantificar a faixa de variação do intervalo hídrico ótimo de um solo construído sob diferentes plantas de cobertura na área de mineração de carvão de Candiota, sul do Brasil, considerando diferentes limites críticos de umidade do solo na capacidade de campo e de resistência à penetração. Foram avaliadas no experimento, em blocos casualizados com quatro repetições, as seguintes plantas de cobertura: Hemártria (Hemarthria altissima (Poir.) Stapf & C. E. Hubbard), tratamento 1 (T1); Pensacola (Paspalum notatum Flüggé), tratamento 2 (T2); Grama Tifton (Cynodon dactilon (L.) Pers.), tratamento 3 (T3); Controle (Urochloa brizantha (Hochst.) Stapf), tratamento 4 (T4); e sem plantas de cobertura, tratamento 5 (T5). Para determinar o IHO, foram utilizados diferentes valores críticos de θ_CC referentes às tensões de 0,006; 0,01; e 0,033 MPa e RP de 1,5; 2,0; 2,5; e 3,0 MPa, mantendo-se sempre constante a umidade do solo no ponto de murcha permanente (θ_PMP) como sendo igual ao valor retido na tensão de 1,5 MPa e a umidade do solo em que a porosidade de aeração (PA) é de 10 %. A faixa de variação do IHO foi maior no solo construído cultivado com Urochloa brizantha; e a menor com Pensacola, independentemente dos limites críticos de θ_CC e de RP. Os limites críticos de θ_CC e de RP utilizados na definição do IHO originaram diferentes valores de densidade critica (Dsc) para o solo construído sob diferentes plantas de cobertura. Os menores e maiores valores de Dsc foram obtidos quando utilizados como limites críticos na definição do IHO, o θ_CC = 0,033 MPa e a RP = 3 MPa. O solo construído cultivado com Urochloa brizantha e Hemártria apresentou valor de Ds muito próximo ao de Dsc.

densidade crítica; plantas de cobertura; qualidade do solo; solos construídos

In quantifying the least limiting water range (LLWR), different critical limits of resistance to penetration (RP) and moisture at field capacity (θ_FC) are generally used. For agricultural soils, these values are documented in the literature. However, for constructed soil after coal mining, there is a large information gap. The aim of this study was to quantify the least limiting water range of a constructed soil under different cover crops in a coal mining area in Candiota, RS (Southern Brazil), considering different critical limits of θ_FC and PR. A randomized block experimental design with four replications was used, with the following cover crops: Hemarthria altissima (Poir.) Stapf & C.E. Hubbard, treatment 1 (T1); Paspalum notatum Flüggé, treatment 2 (T2); Cynodon dactilon (L.) Pers., treatment 3 (T3); control of Urochloa brizantha (Hochst.) Stapf, treatment 4 (T4); and no cover crop, treatment 5 (reference treatment, T5). To determine the LLWR, different critical values were used for θ_FC (-0.006, -0.01, and -0.033 MPa) and RP (1.5, 2.0, 2.5, and 3.0 MPa), keeping the soil moisture constant at the permanent wilting point (θ_PWP) as equal to the value retained at 1.5 MPa and at air-filled porosity (AP) of 10 %. The variation in the LLWR was higher in the constructed soil under the Urochloa brizantha (T4) cover crop, and lower in the constructed soil under the Paspalum notatum (T2) cover crop, regardless of the critical limits of θ_FC and of RP adopted. The critical limits of θ_FC and RP used to calculate the LLWR values gave rise to different values for the critical bulk density (CBD) of the constructed soil under different cover crops. The lowest and highest values of CBD were obtained when a θ_FC of 0.033 MPa and an RP of 3 MPa were used as critical limits in calculating the LLWR. The soil bulk density (BD) values of the constructed soil under Urochloa brizantha and Hemarthria cover crops were very close to the value of CBD.

critical density; cover crops; soil quality; constructed soil

INTRODUÇÃO

O carvão mineral é um importante recurso para a composição da matriz energética do Brasil. As principais reservas desse mineral encontram-se no Estado do Rio Grande do Sul, mais especificamente no município de Candiota (CRM, 2013). Durante o processo de mineração, são utilizadas máquinas de grande porte para a remoção do solo e das camadas geológicas subjacentes, com posterior recomposição topográfica. Schroeder et al. (2010) e Shrestha e Lal (2011) mencionaram que o processo de mineração causa alterações no meio físico (solo), principalmente nas camadas superficiais, onde as plantas se desenvolvem e que, diante disso, torna-se necessária a restauração da paisagem proporcionando ao solo adequada condição para o desenvolvimento das plantas.

Um dos parâmetros físicos do solo recomendados na literatura para indicar condições adequadas ao estabelecimento das culturas é o intervalo hídrico ótimo (IHO). O IHO define a faixa de umidade do solo em que são mínimas as restrições físicas ao crescimento das plantas. Representa um avanço em relação ao conceito tradicional de água disponível (Letey, 1985) por incluir limitações em função da resistência mecânica à penetração (RP) e da porosidade de aeração do solo (PA) ao desenvolvimento do sistema radicular (Silva et al., 1994). Trabalhos têm sido publicados na literatura adotando valores de 2,0 MPa para RP (Taylor et al., 1966), de 10 % para PA (Grable e Siemer, 1968), de 0,01 MPa para o conteúdo de água referente à capacidade de campo (CC) (Reichardt, 1988) e de 1,5 MPa para o conteúdo de água referente ao ponto de murcha permanente (PMP) (Savage et al., 1996). Em se tratando de solos construídos, Lima et al. (2012) também adotaram esses limites para calcular o IHO que foi utilizado como indicador na avaliação do desempenho de quatro diferentes plantas de cobertura em restaurar a condição natural da paisagem em área de mineração em Candiota, no RS, Brasil.

Para determinar o IHO de solos agrícolas, alguns valores de RP (Tormena et al., 1998; Leão et al., 2006; Lima et al., 2007) e de CC (Silva et al., 1994; Wilson et al., 2013) têm sido utilizados como limites críticos ao desenvolvimento radicular. Entretanto, para melhorar a qualidade física de solos construídos sob efeito de diferentes plantas de cobertura, ainda há carência de informações no que diz respeito à definição de valores de capacidade de campo e de resistência à penetração na estimativa do IHO. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi quantificar a faixa de variação do intervalo hídrico ótimo de um solo construído sob diferentes plantas de cobertura na área de mineração de carvão, no sul do Brasil (Candiota, Rio Grande do Sul), considerando diferentes limites críticos de umidade do solo na capacidade de campo e de resistência à penetração.

MATERIAL E MÉTODOS

Área experimental

O estudo foi conduzido em uma área de mineração de carvão pertencente à Companhia Riograndense de Mineração (CRM), localizada no município de Candiota, Rio Grande do Sul (31° 33' 51,8'' S e 53° 43' 28,1'' O). O clima da região é do tipo Cfa, conforme classificação climática de Köppen, e a área específica é representativa de um ambiente marinho subtropical com verões úmidos e invernos úmidos e, ou, superúmidos (Moreno, 1961).

O solo foi construído no início de 2003, sendo constituído por uma camada de solo superficial ("topsoil") de 0,30-0,40 m, depositada sobre uma camada de "estéreis" (mistura de rochas sedimentares como siltitos, arenitos, argilitos e folhelhos). O solo superficial é procedente de uma mistura de horizontes, com o predomínio do horizonte B, de um Argissolo Vermelho eutrófico típico da área pré-minerada, como indicado pela cor avermelhada (2,5YR 3,5/6), pelos baixos teores de matéria orgânica (1,15 %) e pela classe textural argilosa (315, 209 e 476 g kg^-1 de areia, silte e argila, respectivamente).

Antes da instalação do experimento, pelo motivo de a área encontrar-se extremamente compactada por causa da maior circulação de máquinas durante a construção do solo (caminhões com aproximadamente 20 Mg de terra vegetal e tratores de esteira metálica do modelo D8T da Caterpillar^® com peso de 38 Mg, potência de 259 kW, comprimento e largura da esteira sobre o solo de 3,20 e 0,56 m, respectivamente, e área de contato das esteiras com o solo de 3,6 m²), o solo construído foi escarificado a aproximadamente 0,15 m, seguido por calagem correspondente a 10,4 Mg ha^-1 de calcário com PRNT de 100 % e adubação de 900 kg ha^-1 da fórmula 5-20-20, com base em resultados de análise de solo.

O experimento foi instalado no período de novembro a dezembro de 2003, em delineamento experimental de blocos ao acaso com quatro repetições, formado por parcelas de 20 m² (4 × 5 m) com os seguintes tratamentos: T1: solo construído cultivado com Hemártria (Hemarthria altissima (Poir.) Stapf & C. E. Hubbard); T2: solo construído cultivado com Pensacola (Paspalum notatum Flüggé); T3: solo construído cultivado com grama Tifton (Cynodon dactilon (L.) Pers.); e T4: controle (Urochloa brizantha (Hochst.) Stapf). Para comparação, foi utilizado um tratamento que representa o solo construído sem a implantação de plantas de cobertura (T5), localizado em uma área adjacente ao experimento.

Até o período de amostragem do solo, realizada em abril de 2009, a área experimental foi conduzida por meio de tratos culturais normais às coberturas instaladas (controle manual de invasoras, adubação de cobertura e controle de insetos).

Amostragens de solo

As amostras de solo, com estrutura deformada, foram coletadas na camada de 0,00-0,05 m para a caracterização granulométrica (Gee e Bauder, 1986), densidade de partículas (Dp) (Embrapa, 1997) e carbono orgânico (CO) (Tedesco et al., 1995) (Quadro 1). Para determinar IHO, nessa mesma camada, foram coletadas 280 amostras indeformadas, utilizando cilindros de inox de 0,030 m de altura por 0,0485 m de diâmetro (56 amostras por tratamento: quatro blocos × duas repetições por parcela × sete potenciais matriciais avaliados experimentalmente).

Quadro 1
Argila, areia, silte, carbono orgânico (CO) e densidade de partículas (Dp) de um solo construído sob diferentes tratamentos em área de mineração de carvão

Trat.(1)	Argila	Areia	Silte	CO	Dp
	g kg-1				kg dm-3
T1	464	298	238	7,60	2,60
T2	474	292	234	7,69	2,63
T3	470	283	247	8,16	2,61
T4	453	289	258	7,78	2,60
T5	457	311	232	6,98	2,63
Média	463	295	242	7,64	2,61
CV (%)	1,92	3,61	4,43	5,59	0,58

• ⁽¹⁾ T1: solo construído cultivado com Hemarthria altissima; T2: solo construído cultivado com Paspalum notatum; T3: solo construído cultivado com Cynodon dactilon; T4: solo construído cultivado com Urochloa brizantha; e T5: solo construído sem a implantação de plantas de cobertura.

Análises físicas do solo

As amostras indeformadas de solo foram saturadas em água por um período mínimo de 24 h e submetidas a diferentes potenciais de água (-0,001; -0,003; e -0,006 MPa, em mesa de tensão e -0,01; -0,033; -0,1; e -1,5 MPa, em câmaras de pressão de Richards) para definir o conteúdo de água no solo retido em cada potencial (Klute, 1986). Estabelecido o equilíbrio entre os diferentes potenciais de água, cada amostra foi pesada e determinada a resistência à penetração (RP), em três pontos equidistantes ao centro da amostra, com velocidade de penetração de 10 mm min^-1 (Bradford, 1980), utilizando um penetrômetro eletrônico, MA 933 (Marconi Ltda).

Após determinação da RP, as amostras foram secas em estufa a 105 ^oC, por um período mínimo de 24 h, para definir a densidade do solo (Ds) (Blake e Hartge, 1986) e a umidade gravimétrica (U_g) (Gardner, 1986), posteriormente convertida em umidade volumétrica (θ_v).

Para determinar o IHO, os dados do conteúdo volumétrico de água no solo (θ_v) foram ajustados em razão do módulo do potencial matricial (ψ_m) e da Ds, segundo procedimento proposto por Silva et al. (1994) (Equação 1). A partir dessa equação, foram estimados os valores de θ_CC (-0,006 MPa; -0,01 MPa; e -0,033 MPa) e de θ_PMP (1,5 MPa). A curva de RP foi ajustada por meio da equação proposta por Busscher (1990) (Equação 2). Os conteúdos de água no solo para os valores de RP de 1,5 MPa, 2,0 MPa, 2,5 MPa e 3,0 MPa foram estimados pela equação 3; e o conteúdo de água em que a porosidade de aeração é de 10 % foi calculado pela equação 4.

em que θ_v: conteúdo volumétrico de água no solo (m³ m^-3); ψ_m: potencial matricial de água no solo (MPa); RP: resistência mecânica do solo à penetração (MPa); Ds: densidade do solo (kg dm^-3); a, b, c, d, e, f: parâmetros de ajustes dos modelos; e D_p: densidade de partículas do solo (kg dm^-3).

Os valores obtidos em cada tratamento a partir das equações 1, 3 e 4 foram plotados em função dos valores de Ds para definir o IHO. A densidade do solo crítica (Ds_c), que corresponde ao valor de Ds no qual o IHO é igual a zero, foi definida pela interseção das equações que determinam os limites superior e inferior do IHO.

Análise estatística

Os dados foram previamente submetidos à estatística descritiva (média, coeficiente de variação - CV, valor mínimo e máximo) no intuito de realizar uma análise exploratória de cada conjunto. A dispersão dos dados em torno da média (CV) foi classificada de acordo com Wilding e Drees (1983): CV ≤ 15 % - baixa dispersão, 15 % < CV ≤35 % - moderada dispersão e CV > 35 % - alta dispersão dos dados. Para verificar se os dados observados e estimados pelos modelos (Equações 1 e 2) pertenciam à mesma população, foi aplicado o teste F a 1 % de significância. Todas as análises estatísticas foram realizadas por meio do software SAS (SAS, 1999).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Pela estatística descritiva das variáveis físicas do solo (Quadro 2), observou-se que os valores de Ds, θ_v e RP dos tratamentos avaliados foram classificados respectivamente como baixo (CV ≤15 %), moderado (15 % < CV ≤35 %) e alta variabilidade (CV >35 %) (Wilding e Drees, 1983). O elevado CV da RP pode estar associado aos diferentes tratamentos e à amplitude de variação de umidade entre as amostras. Resultados similares foram obtidos por Silva et al. (1994), Imhoff et al. (2001), Leão et al. (2004), Tormena et al. (2007), Kaiser et al. (2009) e Blainski et al. (2009).

Quadro 2
Análise estatística descritiva dos atributos físicos de um solo construído sob diferentes tratamentos em área de mineração de carvão

Variável	Média	Mínimo	Máximo	CV
				%
		T1(1)
Ds	1,32	1,05	1,57	8,10
θv	0,31	0,19	0,48	26,24
RP	1,86	0,28	7,77	91,09
		T2
Ds	1,39	1,22	1,52	6,10
θv	0,32	0,20	0,47	24,21
RP	2,27	0,37	8,82	75,52
		T3
Ds	1,39	1,16	1,54	5,94
θv	0,33	0,20	0,49	25,00
RP	2,25	0,27	6,91	83,86
		T4
Ds	1,31	1,08	1,47	6,78
θv	0,31	0,18	0,51	28,02
RP	1,85	0,27	6,45	83,99
		T5
Ds	1,36	1,14	1,61	10,27
θv	0,31	0,16	0,49	27,02
RP	2,28	0,24	9,90	104,25

• N: 56; Ds: densidade do solo (kg dm^-3); θ_v: conteúdo volumétrico de água (m³ m^-3); RP: resistência mecânica do solo à penetração (MPa); Min.: valor mínimo da variável; Máx.: valor máximo da variável; CV: coeficiente de variação. ⁽¹⁾ T1: solo construído cultivado com Hemarthria altissima; T2: solo construído cultivado com Paspalum notatum; T3: solo construído cultivado com Cynodon dactilon; T4: solo construído cultivado com Urochloa brizantha; e T5: solo construído sem a implantação de plantas de cobertura.

No quadro 3 são apresentadas as equações de ajuste para as variáveis θ_v e RP em razão dos diferentes tratamentos implantados na área de mineração. Pode ser observado que os coeficientes de determinação (R²) das equações ajustadas para θ_v variaram de 87 % (T2) a 91 % (T1 e T3), enquanto para as equações de ajuste de RP a variação foi de 66 % (T2) a 90 % (T3) (Quadro 3). Dessa forma, tanto a equação adaptada de Silva et al. (1994), para o ajuste das equações de retenção de água, como a proposta por Busscher (1990), para o ajuste da curva de resistência mecânica à penetração, podem ser utilizadas adequadamente para estimar os valores de θ_v e de RP, com base nos valores de R² e da estatística F, que evidenciam que as equações são significativas em todos os tratamentos, com 1 % de significância.

Quadro 3
Equações de ajuste das curvas de retenção de água no solo e de resistência mecânica do solo à penetração de um solo construído sob diferentes tratamentos em área de mineração de carvão

Trat.(1)	Equação	R2	F
T1	θv = exp(-2,1267+0,3405*Ds) ψm(-0,1178)	0,91	268,56*
	RP = 0,0021 θ(-3,3978) Ds(8,3008)	0,86	171,71*
T2	θv = exp(-1,1321-0,3522*Ds) ψm(-0,1119)	0,87	184,06*
	RP = 0,0071 θ(-3,0513) Ds(5,8158)	0,66	55,58*
T3	θv = exp(-1,9419+0,2425*Ds) ψm(-0,1173)	0,91	272,47*
	RP = 0,0046 θ(-3,1720) Ds(6,8891)	0,90	229,31*
T4	θv = exp(-1,6153-0,1024*Ds) ψm(-0,1333)	0,90	253,96*
	RP = 0,0130 θ(-2,6444) Ds(5,4361)	0,75	75,88*
T5	θv = exp(-1,7363+0,0181*Ds) ψm(-0,1241)	0,88	193,25*
	RP = 0,0041 θ(-2,9237) Ds(7,5262)	0,89	203,32*

• Ds: densidade do solo (kg dm^-3); θv: conteúdo volumétrico de água (m³ m^-3); RP: resistência mecânica do solo à penetração (MPa); ψ_m: potencial de água no solo (MPa). (1) T1: solo construído cultivado com Hemarthria altissima; T2: solo construído cultivado com Paspalum notatum; T3: solo construído cultivado com Cynodon dactilon; T4: solo construído cultivado com Urochloa brizantha; e T5: solo construído sem a implantação de plantas de cobertura. * significativo a 1 %.

Em todos os tratamentos, a RP foi positivamente correlacionada com Ds e negativamente com θ_v, concordando com Silva et al. (1994), Imhoff et al. (2001), Leão et al. (2004), Tormena et al. (2007) e Blainski et al. (2009). Com o decréscimo de θ_v, o aumento nos valores de RP pode estar associado à maior coesão entre as partículas minerais, principalmente em solos de textura argilosa (Kay e Angers, 1999). Nos solos cultivados com Hemártria (T1), grama Tifton (T3) e sem a implantação de plantas de cobertura (T5), θ_v foi positivamente correlacionado com Ds e negativamente com ψ_m. Já para os solos construídos cultivados com Pensacola (T2) e controle (T4), θ_v foi negativamente correlacionado com Ds, corroborando com os resultados de Araujo et al. (2004) em solos agrícolas.

O IHO dos tratamentos avaliados, definido em razão de diferentes limites críticos superiores de θ_CC, é apresentado na figura 1.

Figura 1
Intervalo hídrico ótimo (IHO) de um solo construído em área de mineração de carvão considerando como limite superior três condições de umidade de solo no potencial de água na capacidade de campo (θCC = 0,006; 0,01 e 0,033 MPa). (a) Solo construído cultivado com Hemarthria altíssima (T1); (b) Solo construído cultivado com Paspalum notatum (T2); (c) Solo construído cultivado com Cynodon dactilon (T3); (d) Solo construído cultivado com Urochloa brizantha (T4); e (e) Solo construído sem a implantação de plantas de cobertura (T5).

No solo construído cultivado com Hemártria (T1) (Figura 1a), o limite superior do IHO foi determinado pelo θ_CC em toda a extensão de Ds, considerando a condição de θ_CC a 0,01 e 0,033 MPa. Na condição de θ_CC, a 0,006 MPa, o limite superior do IHO definiu-se somente pelo θ_CC em valores de Ds ≤ 1,42 kg dm^-3, enquanto o limite inferior discriminou-se pelo θ_PMP e θ_RP em valores inferiores e superiores de Ds iguais a 1,13 kg dm^-3, respectivamente. Segundo Leão et al. (2004), a identificação da Ds, em que o θ_RP substituiu o θ_PMP representa um valor de advertência a partir do qual devem ser tomadas precauções no manejo a fim de evitar o aumento da compactação do solo.

No solo construído cultivado com Pensacola (T2) (Figura 1b), o limite inferior do IHO foi determinado pelo θ_RP em toda a extensão de Ds. Esses resultados indicaram que o θ_RP pode restringir o crescimento radicular das plantas, mesmo quando a umidade ficar próximo daquela equivalente ao ponto de murcha permanente (Kaiser et al., 2009). Nesse solo, o limite superior do IHO é determinado, considerando a condição de θ_CC a 0,006 MPa, por valores de Ds ≤ 1,46 kg dm^-3. Sendo assim, a partir desse valor, o limite superior passa a ser limitado pelo θ_PA. Nas condições de θ_CC de 0,01 e 0,033 MPa, observou-se que, mesmo com a diminuição do θ_PA pelo aumento de Ds, não foram encontrados valores restritivos ao IHO, ou seja, o θ_PA não substituiu o θ_CC como fator limitante no solo. Tais resultados foram similares aos obtidos por Tormena et al. (1999), Beutler et al. (2006) e Leão et al. (2004), os quais identificaram que o IHO é limitado na parte superior pelo conteúdo de água na capacidade de campo e na parte inferior, pela resistência do solo à penetração. A diminuição do θ_CC e a do θ_PMP em razão do aumento da Ds podem estar associadas à redução da distribuição do tamanho de poros desse solo.

Solos construídos cultivados com grama Tifton (T3) (Figura 1c) apresentaram aumento da retenção de água no θ_CC e θ_PMP, com o incremento de Ds. Segundo van den Berg (1997), isso ocorre por causa da maior quantidade de microporos responsáveis pela retenção de água por unidade de volume de solo. Nesse tratamento, o limite inferior do IHO foi delimitado em toda a extensão pelo θ_RP. O limite superior considerando a condição de θ_CC a 0,006 e 0,01 MPa foi substituído pelo θ_PA a partir de valores de Ds, respectivamente maiores ou iguais a 1,38 e a 1,43 kg dm^-3. Quando se utiliza a condição de θ_CC de 0,033 MPa, o limite superior é delimitado pelo θ_CC em todos os valores de Ds.

No tratamento-controle (T4), solo cultivado com Urochloa brizantha (Figura 1d), observou-se que a partir de valores de Ds ≥ 1,44 kg dm^-3, o limite superior foi substituído pelo θ_PA no θ_CC a 0,006 MPa, ou seja, problemas de aeração podem ser limitantes ao crescimento de plantas. Nos resultados obtidos nos potenciais de 0,033 e 0,01 MPa, o θ_CC foi limitante em todo o intervalo do IHO.

Segundo Crusciol et al. (2009), a Urochloa brizantha é amplamente utilizada na recuperação de áreas degradadas, por ser rústica e ter crescimento vigoroso, mesmo em condições de deficiência hídrica, desenvolvendo-se em condições ambientais em que a maioria das culturas produtoras de grãos e de espécies utilizadas para cobertura do solo não apresenta desempenho satisfatório.

O limite superior do IHO no solo construído sem a implantação de plantas de cobertura (T5) foi determinado pelo θ_CC a 0,006 MPa para Ds ≤ 1,46 kg dm^-3; a partir desse valor o limite superior passou a ser considerado como limitante pelo θ_PA (Figura 1e). Ao definir o θ_CC a 0,01 e 0,033 MPa, como limites críticos superiores, observou-se que foi determinado em toda a extensão do IHO pelo θ_CC. No limite inferior, os valores de θ_RP substituíram os de θ_PMP em valores de Ds ≥ a 1,23 kg dm^-3.

Quiñones et al. (2008), caracterizando um solo construído com dois e 24 anos nas Minas do Leão (RS), observaram valores médios de Ds iguais a 1,90 e 2,04 kg dm^-3, o que indicou a compactação pelo intenso tráfego de máquinas durante o processo de remoção, transporte e construção dos solos. Como o solo construído sem a implantação de plantas de cobertura (T8) apresentou valores de Ds intermediários aos demais tratamentos (1,36 kg dm^{- 3}), pode-se dizer que a área avaliada sofreu menor tráfego de máquinas e, consequentemente, menor compactação durante o processo de construção. Essa condição refletiu-se em um intervalo hídrico ótimo semelhante ao solo cultivado com as espécies de cobertura.

As faixas de variação do intervalo hídrico ótimo (∆IHO) nas diferentes condições de θ_CC e o seu percentual de aumento (+) ou diminuição (-) em relação ao tratamento referência (T5) são apresentadas no quadro 4.

Quadro 4
Faixa de variação do intervalo hídrico ótimo (∆IHO) e densidade do solo crítica ao desenvolvimento de plantas (Dsc) considerando três condições de potencial de água na capacidade de campo (θCC) em um solo construído sob diferentes tratamentos em área de mineração de carvão

Tratamento(1)	θCC
	0,006 MPa	0,01 MPa	0,033 MPa
		∆IHO (m3 m-3)
T1	0,1489	0,1307	0,0923
∆ref. (%)	-11,5	-11,4	-10,9
T2	0,1406	0,1199	0,0761
∆ref. (%)	-16,4	-18,7	-26,5
T3	0,1428	0,1227	0,0801
∆ref. (%)	-15,2	-16,8	-22,7
T4	0,1759	0,1528	0,1044
∆ref. (%)	+4,3	+3,5	+0,8
T5	0,1683	0,1475	0,1036
		Dsc (kg dm-3)
T1	1,46 (0,0)*	1,46	1,36(-6,8)
∆ref. (%)	-2,7	0,0	-1,5
T2	1,49 (+2,1)	1,46	1,38 (-5,5)
∆ref. (%)	-0,7	0,0	0,0
T3	1,47 (+0,7)	1,46	1,38 (-5,5)
∆ref. (%)	-2,0	0,0	0,0
T4	1,49 (+3,5)	1,44	1,34 (-6,9)
∆ref. (%)	-0,7	-1,4	-2,9
T5	1,50 (+2,7)	1,46	1,38 (-6,8)

• ⁽¹⁾ T1: solo construído cultivado com Hemarthria altissima; T2: solo construído cultivado com Paspalum notatum; T3: solo construído cultivado com Cynodon dactilon; T4: solo construído cultivado com Urochloa brizantha; e T5: solo construído sem a implantação de plantas de cobertura. ∆ref. (%): aumento (+) ou redução (-) como uma porcentagem do T5. *Valores entre parênteses representam a porcentagem de aumento (+) ou redução (-) do valor da Dsc considerando a condição "tradicional" de θ_CC a 0,01 MPa.

Considerando o tempo de avaliação do experimento, notou-se que nas parcelas cultivadas com Urochloa brizantha (T4) houve incremento médio de 2,9 % na faixa de variação do IHO (∆IHO T4 > ∆IHO T5). Esse comportamento pode estar associado ao hábito de crescimento do sistema radicular da Urochloa brizantha, que pode ter proporcionado maior capacidade de descompactação do solo (Crusciol et al., 2009; Calonego et. al., 2011). Entretanto, nas parcelas cultivadas com Pensacola (T2), houve redução média de 20,6 % da faixa de variação do IHO.

Na avaliação do IHO, em solos agrícolas, tem sido adotado a umidade retida na tensão de 0,01 MPa como sendo a capacidade de campo, θ_CC (Guedes Filho et al., 2014; Moreira et al., 2014, Romero et al., 2014). No entanto, observou-se neste estudo que a umidade retida na tensão de 0,006 MPa seria o valor mais indicado a ser adotado para se obter menor redução da faixa do IHO em relação ao T5, favorecendo a qualidade físico-hídrica de solos construídos.

Os valores de densidade do solo crítica (Ds_c) nas diferentes condições de θ_CC e o seu percentual de aumento (+) ou diminuição (-) em relação ao tratamento referência (T5) e à condição tradicional de θ_CC a 0,01 MPa são apresentados no quadro 4.

Ao considerar a condição de θ_CC a 0,006 e 0,01 MPa, notaram-se, em todos os tratamentos, valores de Ds < Ds_c. Segundo Leão et al. (2004), valores de Ds < Dsc indicam a possível não restrição física do solo ao crescimento de raízes. Quando se utiliza a condição de θ_CC a 0,033 MPa, encontram-se baixos valores de Ds_c, em média 6,3 % menores do que considerando condição tradicional de θ_CC a 0,01 MPa. Tal comportamento corresponde em alguns tratamentos (T2 e T3) a valores de Ds > Ds_c. A ocorrência de Ds > Dsc sinalizou degradação estrutural do solo, o que pode restringir o crescimento das plantas (Tormena et al., 2007).

A Dsc é variável em razão do nível de compactação e da textura (Wu et al., 2003). Solos com alta densidade, como aqueles cultivados com Pensacola (T2) e grama Tifton (T3), atingem altos níveis de resistência à penetração com menor variação de umidade, o que possivelmente pode reduzir o crescimento radicular dessas espécies.

A Ds_c varia também por causa da RP para determinar o IHO. Nesse sentido, o IHO foi recalculado para valores de RP iguais a 1,5; 2,0; 2,5; e 3,0 MPa (Figura 2), que têm sido mencionados na literatura como valores críticos de RP (Kaiser et al., 2009). Sendo assim, a partir da figura 2, observaram-se valores de Ds_c variando de 1,40 a 1,51 kg dm^-3 (T1); 1,40 a 1,54 kg dm^-3 (T2); 1,42 a 1,51 kg dm^-3 (T3); 1,37 a 1,55 kg dm^-3 (T4); e 1,41 a 1,56 kg dm^-3 (T5). Tais valores estão próximos daqueles definidos para solos agrícolas por Kaiser et al. (2009) e Leão et al. (2004).

Figura 2
Intervalo hídrico ótimo sob diferentes níveis críticos de resistência mecânica do solo à penetração. (a) Solo construído cultivado com Hemarthria altíssima (T1); (b) Solo construído cultivado com Paspalum notatum (T2); (c) Solo construído cultivado com Cynodon dactilon (T3); (d) Solo construído cultivado com Urochloa brizantha (T4) e (e) Solo construído sem a implantação de plantas de cobertura (T5). θCC = 0,001 MPa; θPMP = 1,5 MPa e θPA = 10 %. As linhas verticais pontilhadas indicam, da esquerda para a direita, os valores críticos de Dsc considerando as condições de RP igual a 1,5; 2,0; 2,5; e 3,0 MPa.

Destaca-se ainda um valor máximo de IHO de 0,1601 m³ m^-3, em solo cultivado com Urochloa brizantha (T4), quando a RP crítica foi de 3 MPa.

Pesquisas nessa área ainda são incipientes e necessárias, principalmente em locais de recuperação de solos construídos após mineração. Para futuras pesquisas, sugere-se avaliar o IHO em camadas de solo subsuperficiais, as quais podem indicar diferentes comportamentos em razão da espécie vegetal implantada em cada área.

CONCLUSÕES

A faixa de variação do intervalo hídrico ótimo foi maior no solo construído cultivado com Urochloa brizantha e menor no cultivado com Pensacola, independentemente dos limites críticos de θ_CC e de RP.

Os limites críticos de θ_CC e RP utilizados na definição do IHO originaram diferenciados valores de Ds_c para o solo construído sob diferentes plantas de cobertura.

Os menores e maiores valores de densidade do solo crítica foram obtidos quando utilizados como limites críticos na definição do IHO, θ_CC = 0,033 MPa e RP = 3 MPa.

O solo construído cultivado com Urochloa brizantha e Hemártria apresentou valor de densidade muito próximo ao de Ds_c.

AGRADECIMENTOS

Ao apoio financeiro concedido pela Companhia Riograndense de Mineração (CRM) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Mar-Apr 2015

Histórico

• Recebido
  3 Abr 2014
• Aceito
  17 Dez 2014