Mobilização do solo, erosão e produtividade de milho e feijão em um regossolo no agreste pernambucano

Soil mobilization, erosion and corn and bean yields in a regosol on the pernambuco state dry area

Resumos

Este estudo foi conduzido no município de Caruaru (PE), no período de 1970 a 1990, em um Regossolo eutrófico com 12% de declividade, para avaliar o efeito de diferentes graus de mobilização sobre as perdas de solo e água e sobre a produtividade de milho (Zea mays L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.), em condições de chuva natural. Os dados foram coletados em quatro talhões de 1.000 m², equipados com coletores de material erosado, compreendendo os seguintes tratamentos: enxada (manual), aração e gradagem, duas arações e gradagem, e gradagem. Comparando as perdas médias anuais de solo e água, verificou-se que a maior intensidade de mobilização provocou as maiores perdas, mas que, de modo geral, foram muito baixas, fato atribuído às quantidades de cascalho e areia grossa existentes no perfil do solo, por reduzirem o impacto das gotas de chuva e aumentarem a permeabilidade do solo. Além do mais, os tratamentos mais mobilizados, por colocarem as camadas mais ricas em nutrientes a profundidades maiores, facilitando a absorção deles, proporcionaram as maiores produtividades médias de milho e feijão, com destaque para o milho. Houve boa correlação da produtividade média do milho com os teores médios de P extraível, nas profundidades de 9 a 14 cm, de 10 a 19 cm e de 14 a 22 cm.

Zea mays; Phaseolus vulgaris; métodos de preparo do solo; escoamento superficial; perda de solo; perda de água

This study was conducted in Caruaru County, PE, Brazil, from 1970 to 1990, in an eutrophic Regosol 12% slope, to evaluate different soil tillage methods on soil and water losses and corn (Zea mays L.) and bean (Phaseolus vulgaris L.) productivity under natural rainfall conditions. Data were obtained from four 1,000 m² experimental plots equiped to collect eroded material from the following treatments: hoe (manual), plow and harrow, double plow and harrow, and only harrow. The mean annual soil and water losses was higher with plowing twice and harrowing and with plowing and harrowing treatments, but, in general, the losses were low in all treatments. This fact was attributed to the large amounts of gravel and coarse sand in the soil profile by reducing direct impact of rain drops and increasing permeability. The more intensive soil tillage methods, by placing richer layer in nutrients deeper, where more water is available, increase nutrient absorption resulting in higher productivity specially for corn. There was significant correlation between corn productivity and average P content from 9 to 14 cm, 10 to 19 cm and 14 to 22 cm depths.

Zea mays; Phaseolus vulgaris; soil tillage methods; runoff; soil loss; water loss

Mobilização do solo, erosão e produtividade de milho e feijão em um regossolo no agreste pernambucano¹

Ademar Barros da Silva², Mauro Resende³, Antonio Raimundo de Sousa⁴ e Elias Margolis⁵

RESUMO - Este estudo foi conduzido no município de Caruaru (PE), no período de 1970 a 1990, em um Regossolo eutrófico com 12% de declividade, para avaliar o efeito de diferentes graus de mobilização sobre as perdas de solo e água e sobre a produtividade de milho (Zea mays L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.), em condições de chuva natural. Os dados foram coletados em quatro talhões de 1.000 m², equipados com coletores de material erosado, compreendendo os seguintes tratamentos: enxada (manual), aração e gradagem, duas arações e gradagem, e gradagem. Comparando as perdas médias anuais de solo e água, verificou-se que a maior intensidade de mobilização provocou as maiores perdas, mas que, de modo geral, foram muito baixas, fato atribuído às quantidades de cascalho e areia grossa existentes no perfil do solo, por reduzirem o impacto das gotas de chuva e aumentarem a permeabilidade do solo. Além do mais, os tratamentos mais mobilizados, por colocarem as camadas mais ricas em nutrientes a profundidades maiores, facilitando a absorção deles, proporcionaram as maiores produtividades médias de milho e feijão, com destaque para o milho. Houve boa correlação da produtividade média do milho com os teores médios de P extraível, nas profundidades de 9 a 14 cm, de 10 a 19 cm e de 14 a 22 cm.

Termos para indexação: Zea mays, Phaseolus vulgaris, métodos de preparo do solo, escoamento superficial, perda de solo, perda de água.

Soil mobilization, erosion and corn and bean yields in a regosol on the pernambuco state dry area

ABSTRACT - This study was conducted in Caruaru County, PE, Brazil, from 1970 to 1990, in an eutrophic Regosol 12% slope, to evaluate different soil tillage methods on soil and water losses and corn (Zea mays L.) and bean (Phaseolus vulgaris L.) productivity under natural rainfall conditions. Data were obtained from four 1,000 m² experimental plots equiped to collect eroded material from the following treatments: hoe (manual), plow and harrow, double plow and harrow, and only harrow. The mean annual soil and water losses was higher with plowing twice and harrowing and with plowing and harrowing treatments, but, in general, the losses were low in all treatments. This fact was attributed to the large amounts of gravel and coarse sand in the soil profile by reducing direct impact of rain drops and increasing permeability. The more intensive soil tillage methods, by placing richer layer in nutrients deeper, where more water is available, increase nutrient absorption resulting in higher productivity specially for corn. There was significant correlation between corn productivity and average P content from 9 to 14 cm, 10 to 19 cm and 14 to 22 cm depths.

Index terms: Zea mays, Phaseolus vulgaris, soil tillage methods, runoff, soil loss, water loss.

INTRODUÇÃO

Sob o ponto de vista agronômico, o solo constitui o substrato para qualquer atividade agrossilvipastoril e, dependendo do manejo ao qual é submetido, é passível de degradação ou melhoramento em sua capacidade produtiva. Esse recurso, inserido em um ecossistema, está sujeito às variações dos demais componentes, em especial clima, vegetação e sistema hídrico (Baruqui & Fernandes, 1985).

A erosão hídrica também faz parte do ecossistema e está relacionada com o escoamento superficial, que é a fase do ciclo hidrológico correspondente ao conjunto das águas que sob a ação da gravidade, se movimenta na superfície do solo. São vários os fatores que contribuem com o escoamento superficial. De acordo com Vilella & Mattos (1975), eles podem ser de natureza agroclimática, relacionados à precipitação e de natureza fisiográfica, ligados às características físicas da área. Nos fatores agroclimáticos estão incluídos quantidade, intensidade e duração da precipitação (Cantalice & Margolis, 1993; Albuquerque et al., 1994); sua distribuição temporal e espacial (Wischmeier & Smith, 1978); condições precedentes de umidade; interceptação pela cobertura vegetal (Seganfredo et al., 1997) e também a evapotranspiração. Com relação aos fatores fisiográficos, podem ser destacados: a declividade e comprimento de rampa (Bertoni et al., 1975; Bertol et al., 1997), forma do terreno (Resende, 1985), a classe de solo e tipos de cultivo.

A erosão causada pelo escoamento superficial não é a mesma em todos os solos. A condição física, ao conferir maior ou menor resistência à ação das águas, tipifica o comportamento de cada classe de solo exposto a condições semelhantes de relevo, chuva e cobertura vegetal (Bertoni & Lombardi Neto, 1985). A textura do solo é um dos fatores que influem na maior ou menor quantidade de solo arrastado pelo escoamento superficial. Em solo arenoso, onde predominam macroporos, durante uma chuva de baixa intensidade, a água pode ser toda absorvida, não havendo, portanto, grandes problemas relacionados com a erosão.

A profundidade do solo e as características do subsolo contribuem para a capacidade de armazenamento da água. Um solo arenoso superficialmente, com subsolo de textura média, deverá absorver mais água que esse mesmo solo com um subsolo mais compacto e pouco permeável.

A velocidade de infiltração e o armazenamento da água no solo podem também sofrer influência das práticas de manejo adotadas. Os sistemas de preparo que reduzem o número de operações com implementos de discos provocam menor pulverização do solo superficialmente, reduzem a formação de camadas compactadas e aumentam a capacidade de infiltração e a quantidade de água armazenada no solo (Oliveira et al., 1990).

Os sistemas de preparo do solo existentes afetam distintamente o escoamento superficial e conseqüentemente o processo erosivo, por causa das diferentes intensidades de movimentação que provocam, conforme foi observado por Margolis & Mello Netto (1977) no Agreste de Pernambuco.

Entre os solos mais cultivados no Agreste pernambucano estão os Regossolos, que ocupam aproximadamente 38% da área (Silva, 1986). São solos jovens, medianamente profundos, de textura arenosa e às vezes cascalhenta, em todo o perfil, baixa retenção de umidade, baixos valores de capacidade de troca catiônica (CTC) e baixos teores de matéria orgânica (Brasil, 1972). Esses solos apresentam elevado índice de utilização, com métodos tradicionais de cultivo e ausência de práticas conservacionistas. Para o plantio, eles são preparados antes mesmo do período chuvoso, de diferentes maneiras, utilizando-se como implementos enxada (manual), arado de aiveca (tração animal), arado e grade de discos (tração mecânica).

Sabe-se que de modo geral, o preparo intensivo do solo, principalmente sem o uso de práticas conservacionistas, favorece as perdas de solo e água por erosão, comprometendo sua capacidade para a produção agrícola, além de outros problemas causados ao ambiente.

O presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do preparo do solo sobre as perdas por erosão e sobre a produtividade de milho e feijão, sob chuva natural.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Campo Experimental de Caruaru da Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuária-IPA, num Regossolo eutrófico, com declividade média de 12%. Algumas características físicas do perfil podem ser observadas na Tabela 1.

Segundo a sistemática de Köppen (Brasil, 1973), a dominância climática da região estudada é do tipo BSs'h', que se caracteriza por ser muito quente, semi-árido, com período chuvoso correspondendo ao outono. As médias térmicas anuais estão em torno de 24^o C e as do mês mais frio, entre 20º e 22^o C. De acordo com os dados registrados no Campo Experimental de Caruaru, a precipitação pluvial média anual é de 668 mm (período 1953/88), com o maior volume de chuvas concentrado nos meses de março a julho. As atividades agrícolas desenvolvem-se, de modo geral, nos meses de fevereiro a setembro.

O trabalho foi conduzido em condições de chuva natural durante 21 anos (1970/90), em quatro talhões de 1.000 m² (20 x 50 m) cada um (limitados superior e lateralmente por camalhões de terra com cerca de 0,4 m de altura), equipados com conjuntos coletores de alvenaria (para medir as perdas de solo e água), constituídos de uma soleira conjugada a três tanques construídos em série e interligados com calhas divisoras de janelas tipo "Geib" (Margolis & Albuquerque, 1971), compreendendo os seguintes tratamentos: enxada (EN); aração e gradagem (AG); duas arações e gradagem (2AG) (a primeira aração feita nas primeiras chuvas, e a segunda feita por ocasião do preparo do solo dos demais tratamentos); e gradagem (GR). Foram utilizados arado com três discos e grade com 22 discos, ambos com tração mecânica. O preparo do solo e o plantio das culturas foram feitos anualmente em contorno. O milho foi plantado isolado (espaçamento 1,0 m x 0,4 m com duas plantas/cova) e adubado com 90, 100 e 90 kg/ha de N, P₂O₅ e K₂O, respectivamente, no período 1970/78 e sem adubação em 1979. No período 1980/86 as culturas utilizadas foram milho (espaçamento 1,5 m x 0,8 m com duas plantas/cova) e feijão (espaçamento 0,5 m x 0,2 m com uma planta /cova) consorciados, sem adubação. Em 1987 utilizou-se a cultura de feijão-de-corda (Vigna unguiculata (L.) Walp.) em espaçamento de 0,6 m x 0,4 m com duas plantas/cova, sem adubação, e, no período 1988/90, tomate industrial (Lycopersicum esculentum Mill) em espaçamento de 1,2 m x 0,3 m com uma planta/cova, adubado com 60, 40 e 80 kg/ha de N, P₂O₅ e K₂O, respectivamente.

As determinações de campo e de laboratório, para obtenção dos valores totais de perdas de solo e água na enxurrada, foram feitas de acordo com método proposto por Bertoni (1949) e Cogo (1978), considerando-se cada talhão experimental como tratamento e os anos como repetições.

Os valores médios foram calculados, estabelecendo-se uma proporção entre as perdas reais verificadas anualmente com as chuvas ocorridas e aquelas perdas que seriam esperadas para uma chuva correspondente ao total médio do período (Marques et al., 1961), e dividindo-se o somatório dessas perdas ponderadas pelo número de anos de realização do trabalho (21).

Para o estudo da produção de milho e feijão, considerou-se a área total de cada tratamento e o período de 1977 a 1986, expressando-se os valores em kg/ha.

Visando também estudar a distribuição dos nutrientes em profundidade e em função do manejo do solo, foram coletadas (no ano de 1985) amostras de solo em camadas delgadas (com volume determinado de 1,2 litro) em cada tratamento, com duas repetições, nas seguintes profundidades (cm): 1-2; 2-3; 3-4; 4-5; 5-6; 6-7; 7-8; 8-9; 9-10; 10-12; 12-14; 14-16; 16-19; 19-22; 22-25; 25-30; 30-40. As análises químicas foram feitas segundo método proposto por Defelipo & Ribeiro (1981).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

As perdas de solo e água ocorridas no período 1970/90 (Tabela 2) foram variáveis ao longo dos anos, em virtude principalmente da irregularidade na distribuição das chuvas. As maiores perdas de solo e água ocorreram nos tratamentos que receberam mobilização mais intensa, ou seja, 2AG (duas arações e gradagem) e AG (aração e gradagem), proporcionando aumento nas perdas de solo 7,4 e 4,2 vezes e de água 2,6 e 2,5 vezes, respectivamente, quando comparados com o tratamento EN (enxada) considerado tradicional. Esses dados confirmam os resultados obtidos por Duley & Russel (1942), Browning & Norton (1947), Marques & Bertoni (1961), Margolis & Mello Netto (1977), Biscaia (1978) e Freitas et al. (1981), que, em experimentos semelhantes, constataram perdas por erosão proporcionais à intensidade de mobilização do solo. Os diversos sistemas de mobilização afetam o processo erosivo diferentemente. Os dados mostram que a menor mobilização (EN e GR - gradagem) reduziu as perdas por erosão, pela menor desagregação das partículas por ocasião do preparo e pela presença de restos de vegetação que não foram totalmente incorporados. Alves et al. (1995) observaram que a persistência dos resíduos culturais de milho e soja sobre o solo, reduzindo o impacto direto das gotas de chuva, foi de fundamental importância para a redução da erosão hídrica.

Observou-se no tratamento 2AG uma perda média de solo 74% superior ao tratamento AG (Tabela 2). No 2AG, a primeira aração foi sempre feita com um a dois meses de antecedência em relação ao preparo do solo dos demais tratamentos, como fazem, de modo geral, os agricultores do Agreste pernambucano, que preparam o solo por ocasião das chuvas de verão (fevereiro ou março) e plantam em abril ou maio. Portanto, a superfície do solo fica exposta à ação erosiva das gotas de chuva por mais tempo e apresenta uma condição extremamente favorável à erosão, como foi comprovado pelos resultados de perda de solo no 2AG. Segundo Margolis et al. (1985b), na região de Caruaru (PE), as chuvas mais erosivas ocorrem nos meses de fevereiro e março. Dessa forma, deve-se manter a superfície do solo coberta no período. Essa primeira aração acelera o processo erosivo e deve ser evitada.

As perdas médias anuais de solo e água foram pequenas (Tabela 2), mesmo nos tratamentos mais mobilizados (2AG = 3,868 t/ha/ano e 25,5 mm e AG = 2,219 t/ha/ano e 24,6 mm). Foram muito baixas nos tratamentos menos mobilizados (EN = 0,523 t/ha/ano e 9,8 mm e GR = 0,334 t/ha/ano e 12,5 mm), e não atingiram o limite máximo tolerável de perdas de solo que, de acordo com Bertoni & Lombardi Neto (1985), para os Regossolos do Estado de São Paulo, varia de 9,7 a 16,5 t/ha/ano. Os autores afirmam que, segundo a FAO (1967), perdas de 12,5 t/ha/ano são toleráveis para solos profundos, e que perdas de 2,0 a 4,0 t/ha/ano são admissíveis em solos com subsolo desfavorável e pouco profundo, e que em solo Litólico, a tolerância às perdas por erosão está entre 1,9 e 7,3 t/ha/ano.

Em todos os tratamentos testados neste trabalho, as perdas médias anuais de solo estiveram abaixo de 4,0 t/ha/ano, portanto, dentro do limite de tolerância para solos pouco profundos. As pequenas perdas de solo e água verificadas podem também ser atribuídas à grande quantidade de cascalho e areia neles existente (Tabela 1). A areia grossa concentrada na superfície, em virtude da remoção de partículas mais finas, exerce efeito amortecedor muito pronunciado ao impacto das gotas de chuvas, tornando-as menos erosivas, além de formar um "mulch" natural, favorecendo a infiltração da água de chuva, conforme pode ser verificado pelos dados de percentagem de chuva escorrida (Tabela 2), que em todos os tratamentos foram muito baixos. A ausência de camadas pouco permeáveis próximas à superfície, a grande infiltração de água e a encrostação superficial pouco pronunciada, em razão da presença de partículas grosseiras, contribuem para tornar esses ambientes mais conservadores, com um fator k (erodibilidade do solo) muito baixo. Encontrou-se para o solo em questão um valor k de 0,08 (Margolis et al., 1985a), classificado como de suscetibilidade à erosão de fraca a nula (Leprun, 1981).

As perdas de solo e água podem ainda ser mais reduzidas, se faixas de vegetação permanente forem adotadas. De acordo com Margolis et al. (1985b), a utilização de faixas em contorno (2,0 m de largura, com espaçamento de 13,5 m entre elas) de capim sempre-verde (Panicum maximum Jacq.), em solo com declividade de 12%, arado, gradeado e cultivado anualmente com milho, foi capaz de reduzir as perdas de solo e água em 86,6% e 58,5%, respectivamente, quando comparada com a prática de plantio em contorno.

Observando-se as produtividades de milho e feijão no período de 1977 a 1986 (Tabela 3), foram verificadas variações entre os mesmos tratamentos, isso em virtude da distribuição irregular das chuvas no período de cultivo. As produtividades dos diversos tratamentos no mesmo ano também foram variáveis, e, de modo geral, os mobilizados mais intensamente (2AG e AG) proporcionaram maiores produtividades que os demais, principalmente em relação à cultura do milho. Resultados semelhantes foram obtidos por Browning & Norton (1945) e Marques & Bertoni (1961), que conseguiram produções mais elevadas no preparo do solo com revolvimento. A partir de 1980, o milho e o feijão passaram a ser cultivados em consórcio sem adubação. A produção do milho caiu muito por causa da ausência de adubação, fato também observado por Zaffaroni et al. (1991). Pelos resultados de produtividades médias de milho e feijão consorciados sem adubação (Tabela 3), verificados nos tratamentos 2AG e AG, que foram muito semelhantes, desaconselha-se a realização da primeira aração nas primeiras chuvas, uma vez que ela apenas intensifica as perdas de solo, como foi verificado anteriormente (74% superior ao tratamento AG).

Para explicar as diferenças nas produtividades médias de milho e feijão, procurou-se analisar a disponibilidade dos nutrientes em profundidade nos diversos tratamentos, o que permitiu verificar teores mínimos de Ca²⁺ nas profundidades de 10 a 19 cm (Silva, 1986). Isso parece indicar que a maior taxa de absorção de nutrientes ocorre nessa profundidade, já que os primeiros centímetros constituem-se na camada de solo mais estressante, quando o solo está descoberto (Russell, 1973; Medeiros, 1977; Resende, 1983). A evaporação na região em estudo proporciona perda muito elevada de água dos primeiros centímetros, e nos solos arenosos, nos quais predomina areia grossa, a água disponível encontra-se na subsuperfície. Portanto, os tratamentos que colocam as camadas mais ricas em nutrientes a profundidades maiores tendem a facilitar a absorção de nutrientes e, em conseqüência, elevar a produção (2AG e AG).

Os teores médios de P (Mehlich-1), determinados nas profundidades 9-14 cm, 10-19 cm, 14-22 cm e 22-40 cm, correlacionaram-se melhor com a produtividade média do milho e do feijão, respectivamente, do que os teores médios determinados nos primeiros 10 cm, e mesmo com a média dos primeiros 22 cm (Tabela 4). Como o P é considerado o nutriente menos disponível no ecossistema, em virtude da pequena ocorrência de minerais fontes (Brasil, 1972; Mafra, 1981), os sistemas de manejo que incorporam o P a maiores profundidades, onde a umidade mais elevada favorece a taxa de difusão do P até as raízes (Ruiz, 1986), tendem a apresentar as melhores produções.

As análises para fins de fertilidade e a aplicação de fertilizantes para ecossistemas afins ao estudado devem concentrar a atenção nesta faixa mais crítica de 10 - 22 cm.

CONCLUSÕES

1. Os tratamentos com maior intensidade de mobilização do solo favorecem a erosão; esta, no entanto, é em média muito baixa, devido às quantidades de cascalho e areia grossa existentes no perfil.

2. As produtividades médias de milho são maiores nos tratamentos mais mobilizados, e correlacionam-se com os teores médios de P (Mehlich-1) nas profundidades de 9 a 14 cm, de 10 a 19 cm e de 14 a 22 cm.

3. As produtividades médias de feijão são maiores nos tratamentos gradagem, aração e gradagem e duas arações e gradagem, e correlacionam-se com os teores médios de P (Mehlich-1) na profundidade de 22 a 40 cm.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Jul 2006
• Data do Fascículo
  Fev 1999