Qualidade físico-hídrica e rendimento de soja (Glycine max L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.) de um Argissolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de manejo

Physical-hidric quality and soybean (Glycine max L.) and black bean (Phaseolus vulgaris L.) yield of a Rhodic Paleudalf under different tillage systems

ARTIGOS CIENTÍFICOS

CIÊNCIA DO SOLO

Qualidade físico-hídrica e rendimento de soja (Glycine max L.) e feijão (Phaseolus vulgaris L.) de um Argissolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de manejo

Physical-hidric quality and soybean (Glycine max L.) and black bean (Phaseolus vulgaris L.) yield of a Rhodic Paleudalf under different tillage systems

Cláudia Liane Rodrigues de Lima^I,1; Dalvan Jose Reinert^II; José Miguel Reichert^II; Luis Eduardo Akiyoshi Sanches Suzuki^III Paulo Ivonir Gubiani^IV

^IDepartamento de Solos, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Estrada RS 509, Ed. Zimermann, n.7300, apto. 21, Bairro Camobi, 97110-620, Santa Maria, RS, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento de Solos, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

^IIIPrograma de Pós-graduação do Curso de Engenharia Florestal, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

^IVCurso de Agronomia, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil

RESUMO

A qualidade físico-hídrica tem sido alterada pelo processo de compactação a que os solos estão sendo submetidos nos diversos sistemas de produção agrícola. Este estudo objetivou avaliar a qualidade físico-hídrica de um Argissolo Vermelho distrófico submetido a diferentes manejos. Um experimento com a cultura da soja e dois com a cultura do feijoeiro foram instalados em um delineamento inteiramente casualizado. No ano agrícola 2004/2005, foram testados sete níveis de compactação: SD = sistema de semeadura direta desde o ano de 1989; SD_ESC1 = sistema de semeadura direta escarificado em dezembro de 2004; SD_ESC2 = sistema de semeadura direta escarificado em dezembro de 2002 e fevereiro de 2004; SD_COMP1 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2001/2002; SD_COMP2 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2002/2003; SD_COMP3 = sistema de semeadura direta com quatro passadas de máquina de 10Mg em dezembro de 2001/2002 e 2002/2003 e SC = sistema convencional de preparo do solo. As maiores alterações na qualidade físico-hídrica foram observadas no sistema convencional de preparo e semeadura direta que recebeu compactação adicional em dois anos agrícolas (SD_COMP3). O SD apresentou as melhores condições físico-hídricas e permaneceu por maior período dentro da faixa de umidade volumétrica considerada ótima para o desenvolvimento das culturas. A condutividade hidráulica de solo saturado não apresentou diferença entre os tratamentos. O rendimento da soja não foi influenciado pelos tratamentos, enquanto que a escarificação (SD_ESC1) foi favorável ao rendimento do feijoeiro.

Palavras-chave: condutividade hidráulica do solo, densidade do solo, porosidade do solo, umidade volumétrica, compactação do solo.

ABSTRACT

The physical-hidric quality has been affected by the compaction process that soils are being undergone in different agricultural systems. The objective of this study was to evaluate the physical-hydric quality of a Rhodic Paleudalf undergone to different tillages. One experiment with soybean and two with black bean were installed using a completely randomized experimental design. Seven compaction levels were tested in the agricultural year of 2004/2005: NT= no tillage since 1989; NT_PLOW1 = no tillage that received a chisel plough in december of 2004; NTPLOW2 = no tillage that received a chisel plough in december of 2002 and february of 2004; NT_COMP1 = no tillage with four passes of a buck loader of 10Mg in december of the 2001/2002; NT_COMP2 = no tillage with four passes of a buck loader of 10Mg in december of 2002/2003; NT_COMP3 = no tillage with four passes of a buck loader of 10Mg in december of the agricultural year 2001/2002 and 2002/2003 and CT = conventional tillage. The largest changes in the physical-hidric quality were observed in the conventional and no tillage that received additional compaction in two agricultural years (NT_COMP3). No tillage (NT) presented the best physical-hidric conditions of soil and stayed longer within the volumetric moisture range considered ideal for crop development. The hydraulic conductivity of saturated soil did not differ among the treatments. Soybean yield was not affected by the treatments, whereas the chisel plough (NT_PLOW1) was favorable to the black bean yield.

Key words: soil hydraulic conductivity, bulk density, soil porosity, volumetric moisture, soil compaction.

INTRODUÇÃO

O interesse em avaliar a qualidade do solo tem aumentado por considerá-lo como um componente fundamental na manutenção e na sustentabilidade dos sistemas de produção agrícola. Apesar de vários fatores dificultarem em termos quantitativos, sua definição tem sido indicada como a capacidade do solo em promover ao sistema radicular condições adequadas ao crescimento e à produtividade das culturas (WU et al., 2003; KARLEN et al., 2003).

A estrutura de um solo ideal é aquela que permite uma adequada área de contato entre as raízes e o solo, um espaço poroso contínuo e suficiente para o movimento de água e de gases e resistência do solo à penetração que não limite o crescimento de raízes e folhas (KOPPI & DOUGLAS, 1991).

Estratégias têm sido desenvolvidas na obtenção do incremento da produtividade agrícola associadas à manutenção da qualidade do solo. No entanto, a compactação tem se destacado em nível mundial como um dos principais responsáveis pela degradação da qualidade físico-hídrica de solos submetidos a diferentes sistemas de manejo e pela redução da produtividade das culturas.

Fatores externos e internos condicionam a resposta do solo à compactação e, em decorrência disso, o grau de degradação da qualidade estrutural. Os fatores externos são caracterizados pelo tipo, intensidade e freqüência da pressão exercida por máquinas agrícolas, pelos equipamentos de transporte ou pelo pisoteio de animais e pela compactação atual do solo; enquanto os internos, pelas propriedades físicas, mais particularmente, pela textura e pela umidade do solo, e pelo teor de carbono orgânico (SILVA et al., 2000; DEFOSSEZ & RICHARDs, 2002). A compactação, ao causar modificações na estrutura do solo, pode limitar a adsorção e a absorção de nutrientes e, por sua vez, resultar em problemas no estabelecimento e no crescimento de raízes. Essa limitação é originada por alterações em parâmetros físicos como densidade, resistência à penetração e porosidade do solo (LHOTSKÝ et al., 1991; FLOWERS & LAL, 1998).

A condutividade hidráulica, apesar de ser um indicador variável, pode também revelar diferenças entre sistemas de manejo (COQUET et al., 2005). O incremento da pressão aplicada por máquinas agrícolas pode reduzir os valores de condutividade hidráulica de solo saturado (HORN et al., 2003), corroborando os resultados de OSUNBITAN et al. (2005).

Vários estudos têm relacionado níveis de compactação, propriedades do solo e crescimento das plantas, em sistema de semeadura direta (STONE & SILVEIRA, 1999; SECCO et al., 2004; COLLARES, 2005). No entanto, ainda existem dúvidas sobre a intensidade de compactação na qual sistemas de manejo possam influenciar negativamente os atributos físico-hídricos do solo, o crescimento e o rendimento das culturas.

O objetivo desse estudo foi avaliar a qualidade físico-hídrica de um Argissolo Vermelho distrófico sob diferentes manejos, a partir da condutividade hidráulica, da densidade, da porosidade total, da macro e microporosidade, da variação temporal da umidade volumétrica do solo, da faixa de umidade ótima e do rendimento de soja e feijoeiro.

MATERIAL E MÉTODOS

Três experimentos, um com a cultura da soja (Glycine max L.) e dois com a cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.), em um delineamento inteiramente casualizado, compreendendo 36 parcelas de 6 x 7m e sete tratamentos (Tabela 1), foram instalados numa área experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, RS (29° 41' S; 53° 48” W; 95m).

O clima da região é caracterizado como Cfa (subtropical úmido sem estiagens), conforme classificação de Köppen, sendo a temperatura média do mês mais quente superior a 22°C e a do mês mais frio entre -3°C e 18°C. O solo foi classificado como Argissolo Vermelho distrófico arênico (EMBRAPA, 1999), pertencente à unidade de mapeamento São Pedro (DALMOLIN et al., 2004).

A semeadura das culturas foi realizada em dezembro de 2004 e, após um mês, em cada parcela foi coletada uma amostra com estrutura de solo preservada nas camadas de 0-0,05m; 0,10-0,15m; 0,20-0,25m e 0,30-0,35m, utilizando cilindros metálicos, de diâmetro interno de 0,06m e altura de 0,05m. As amostras foram utilizadas na determinação da condutividade hidráulica de solo saturado (K_qS) (três repetições), com o auxílio de um permeâmetro de carga constante, da densidade do solo (D_S) (BLAKE & HARTGE, 1986), da porosidade total (P_T), da macro (M_A) e da microporosidade (M_I) pelo método da mesa de tensão (EMBRAPA, 1997). Os resultados obtidos foram analisados por contrastes ortogonais a 5% de significância.

Nos experimentos com o cultivo do feijoeiro, por um período de aproximadamente 60 dias após a emergência das culturas (DAE), foi feito o estudo temporal da umidade volumétrica do solo (q), utilizando-se um TDR-100 conectado a um medidor e armazenador de dados e hastes metálicas inseridas horizontalmente ao solo nas profundidades de 0,05 e 0,15m. A partir de equações de limite inferior (RP = 24,9929 x q^-1,0896 x D_S^4,9261) e superior (q = 0,1387 + 0,0492 x D_S) de umidade ótima para esse solo (COLLARES, 2005) e de resistência do solo à penetração (RP) de 2 MPa, avaliou-se a faixa de umidade ótima.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O maior e o menor valor médio K_qS e DS foram obtidos respectivamente no SD e SD_COMP3 e no SD_COMP3 e SC. Um menor valor médio de K_qS (10,42mm h^-1) esteve associado a uma maior DS (1,82mg m^-3) (SD_COMP3) (Tabela 2). No processo de compactação, os poros maiores, responsáveis pela aeração do solo, tendem a diminuir, sendo substituídos por poros menores (BOONE & VEEN, 1994), diminuindo por sua vez a K_qS. OSUNBITAN et al. (2005) revelam que a porosidade total do solo pode não ser o principal determinante da condutividade hidráulica do solo.

Diferenças nos valores médios de PT, MA e MI podem estar relacionadas à compactação adicional e às operações de aração e gradagem realizadas na área (Tabela 2).

Analisando-se os contrastes ortogonais, nenhum efeito significativo foi observado para a K_qS em todas as profundidades (Tabelas 3 e 4). O elevado intervalo de variação desse parâmetro (111,50 £ CV £ 247,91%) influenciou os resultados obtidos. De acordo com WARRICH & NIELSEN (1980), o coeficiente de variação da K_qS poderá atingir valores maiores do que 420%. Devido à grande variabilidade, GUROVICH (1982) afirmou que é comum não se encontrarem diferenças significativas entre os tratamentos, corroborando resultados de LAL et al. (1999). Sugere-se, portanto, que esse parâmetro seja analisado juntamente com outros indicadores para que a qualidade do solo seja avaliada.

Na camada superficial (0,00-0,05m), não foram observadas diferenças entre tratamentos para os parâmetros DS e PT. Por outro lado, a MA revelou diferença entre os tratamentos SD_ESC1 e SD_COMP2 e SD_ESC1 e SC. A MI foi significativa entre os tratamentos SD e SD_COMP3, SD_ESC1 e SD_COMP2, SD_ESC1 e SD_COMP3, SD_ESC1 e SC, SD_COMP1 e SD_COMP3 e SD_COMP3 e SD_ESC2. O sistema de manejo que recebeu compactação adicional em dois anos agrícolas (SD_COMP3) apresentou diferenças significativas quando contrastado com outros tratamentos (Tabela 3).

Na camada de 0,10-0,15m, de maneira geral, foram observadas diferenças significativas para os parâmetros de DS, PT, MA e MI entre os tratamentos SD e SC, SD_ESC1 e SC, SD_COMP1 e SC e SD_COMP3 e SC e, com exceção da MI, diferenças foram obtidas entre SD_COMP2 e SC (Tabela 3). O sistema que recebeu aração e gradagem (SC) contrastou significativamente com praticamente todos os tratamentos devido à maior desestruturação causada pelo revolvimento do solo, possibilitando maiores diferenças na qualidade estrutural.

Foram observadas diferenças significativas de DS, PT e MA na camada de 0,20-0,25m entre os tratamentos SD_ESC2 e SD_COMP3, SD_COMP1 e SC, SD_COMP2 e SC e SD_COMP3 e SC. A MI nessa camada foi distinta entre os tratamentos SD e SD_ESC2, SD_ESC1 e SD_COMP1, SD_ESC1 e SD_ESC2, SD_ESC1 e SC, SD_COMP1 e SD_COMP2, SD_COMP3 e SD_ESC2 (Tabela 4). Novamente, os tratamentos que receberam maior revolvimento (SD_ESC1 e SC) possibilitaram maiores diferenças estruturais do solo em relação aos demais.

Na camada de 0,30-0,35m, os contrastes entre os tratamentos SD e SD_COMP2, SD e SD_COMP3 e SD_ESC1 e SD_COMP3 apresentaram diferença para as variáveis DS e MA. Analisando-se somente os contrastes ortogonais da DS, diferenças foram obtidas entre SD e SC, SD_COMP1 e SD_COMP3, SD_COMP3 e SD_ESC2 e SD_ESC2 e SC. Os contrastes ortogonais da MI e DS mostraram significância somente entre SD_ESC1 e SC. A porosidade total não revelou diferenças entre os tratamentos (Tabela 4).

Dentre os contrastes ortogonais e variáveis significativas, observou-se que os tratamentos SD_COMP3 e SC, ou seja, o maior e menor nível de compactação, foram os que, de modo geral, contrastaram significativamente com os demais. O sistema convencional de preparo e o sistema de semeadura direta, que recebeu compactação adicional em dois anos agrícolas (SD_COMP3), apresentaram diferenças notáveis com relação à qualidade estrutural do solo. De acordo com SILVA et al. (1994), dentre as etapas do manejo, o preparo do solo talvez seja a atividade que mais influencia o comportamento físico do solo, pois atua diretamente na estrutura, podendo causar modificações na porosidade, na retenção de água e na resistência mecânica à penetração. SILVA et al. (2003) observaram que a intensidade do tráfego do rodado das máquinas agrícolas pode alterar a densidade, a porosidade e a condutividade hidráulica do solo saturado na profundidade superficial (0,00 - 0,05m), na profundidade média de trabalho (0,24 - 0,27m) e na profundidade de corte de implementos como arado de discos, arado de aivecas e grade aradora.

Quanto à faixa de umidade volumétrica ótima durante o ciclo do feijoeiro, observou-se que o SD apresentou maior período dentro dessa faixa (Figura 1). De modo geral, a faixa mais estreita de umidade ótima foi observada no sistema que recebeu compactação adicional, corroborando os resultados de COLLARES (2005). Estudos têm evidenciado que a água do solo pode ser incrementada em sistema semeadura direta pelo efeito da cobertura vegetal na redução da evaporação e no aumento da armazenagem de água (STONE & SILVEIRA, 1999).

A maior produtividade média da soja e do feijoeiro foi observada, respectivamente, no SD e no SD_ESC1 (Tabela 2). Foi verificada, a partir dos contrastes ortogonais, diferença de rendimento somente para a cultura do feijoeiro entre os tratamentos SD_ESC1 (2.978kg ha^-1) e SD_COMP1 (1.251kg ha^-1) e entre SD_ESC1 e SD_ESC2 (1.395kg ha^-1). O estresse hídrico na fase vegetativa pode ter influenciado a produtividade do feijoeiro. A escarificação na semeadura (SD_ESC1) possibilitou maior rendimento do feijoeiro, porém esse efeito evidenciou-se no primeiro ano, pois o tratamento com escarificação em dezembro de 2002 e fevereiro de 2004 (SD_ESC2) apresentou um dos menores rendimentos, o que sugere uma rápida reacomodação das partículas desse solo.

CONCLUSÕES

As maiores alterações na qualidade físico-hídrica foram observadas no sistema convencional de preparo e no sistema semeadura direta, que recebeu compactação adicional em dois anos agrícolas (SD_COMP3). O SD apresentou as melhores condições físico-hídricas e permaneceu por maior período dentro da faixa de umidade volumétrica considerada ótima para o desenvolvimento das culturas. A condutividade hidráulica de solo saturado não apresentou diferença entre os tratamentos. O rendimento da soja não foi influenciado pelos tratamentos, enquanto que a escarificação (SD_ESC1) foi favorável ao rendimento do feijoeiro.

AGRADECIMENTOS

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio Grande do Sul (FAPERGS), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela concessão de bolsas e pelo financiamento parcial.

Recebido para publicação 11.10.05

Aprovado em 01.02.06

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1

Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Jul 2006
• Data do Fascículo
  Ago 2006

Histórico

• Aceito
  01 Fev 2006
• Recebido
  11 Out 2005