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Revista Ciência Agronômica

Print version ISSN 0045-6888On-line version ISSN 1806-6690

Rev. Ciênc. Agron. vol.47 no.3 Fortaleza July/Sept. 2016

http://dx.doi.org/10.5935/1806-6690.20160052 

Ciência do Solo

Qualidade física de um Latossolo sob plantio direto e preparo convencional no semiárido

Physical quality of a Latosol under no-tillage and conventional tillage in the semi-arid region

Rafael Pereira Sales2  * 

Arley Figueiredo Portugal3 

José Aloísio Alves Moreira3 

Marcos Koiti Kondo2 

Rodinei Facco Pegoraro4 

2Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal no Semiárido Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Ciências Agrárias, Universidade Estadual de Montes Claros, Campus Janaúba, Av. Reinaldo Viana, 2630, Bico da Pedra, Janaúba-MG, Brasil, 39.440-000, rafaelpereirasales@gmail.com, marcos.kondo@unimontes.br

3Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas-MG, Brasil, arley.portugal@embrapa.br, jose.aloisio@embrapa.br

4Instituto de Ciências Agrárias, Universidade Federal de Minas Gerais, Campus Regional de Montes Claros, Montes Claros-MG, Brasil, rodinei_pegoraro@yahoo.com.br

RESUMO

Foi avaliada a qualidade física de um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura franco-argilo-arenosa do semiárido, cultivado nos sistemas de plantio direto (SPD) e preparo convencional (SPC) com diferentes coberturas vegetais. O experimento foi implantado como parcela única (18 x 18 m) para cada um dos seis tratamentos: dois sistemas de cultivo e três culturas (milho, girassol e sorgo) semeadas no verão, precedentes ao feijão, semeado no outono/inverno, além da mata nativa (MN) como testemunha. Avaliou-se a cobertura morta na superfície do solo, resistência do solo à penetração, carbono orgânico total, estabilidade de agregados em água, densidade do solo, macroporos, microporos, porosidade total e retenção de água nas profundidades 0,00-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,40 m. Os melhores indicadores físicos de qualidade do solo nas condições do semiárido foram obtidos no solo sob plantio direto com gramíneas. O SPD mantém a agregação do solo semelhante à MN, enquanto o SPC reduz a agregação e o aporte de carbono no solo. As gramíneas no SPD incrementam o teor de carbono no solo, devido à maior produção de cobertura morta em relação ao girassol. O SPD causa maior compactação superficial do solo que o SPC, mas não altera a retenção de água. Os tratamentos não influenciaram nenhum dos atributos na profundidade de 0,20-0,40 m.

Palavras-chave: Agregação; Porosidade; Densidade do solo; Carbono orgânico

ABSTRACT

An evaluation was made of the physical quality of a sand-clay Red-Yellow Latosol loam in the semi-arid region, cultivated under no-tillage (SPD) and conventional tillage (SPC) systems under different soil cover. The experiment was set up in a single plot (18 x 18 m) for each of the six treatments: two cropping systems and three crops (maize, sunflower and sorghum) planted in the summer, ahead of the beans sown in the autumn/winter, with the native forest (MN) as control. Litter on the soil surface, soil penetration resistance, total organic carbon, aggregate stability in water, soil bulk density, macropores, micropores, total porosity and water retention were evaluated at depths of 0.00 to 0.05, 0.05 to 0.10, 0.10 to 0.20 and 0.20 to 0.40 m. The best physical indicators of soil quality under semi-arid conditions were found in the soil under no-tillage and grass. No-tillage keeps soil aggregation at a level similar to that of MN, whereas under conventional tillage, aggregation and carbon input are reduced in the soil. Grasses under no-tillage increase the carbon content of the soil, due to a greater production of litter compared to the sunflower. No-tillage causes greater surface soil compaction than conventional tillage but has no effect on water retention. The treatments had no effect on any of the attributes at the depth of 0.20 to 0.40 m.

Key words: Aggregation; Porosity; Soil density; Organic carbon

INTRODUÇÃO

Com a remoção da cobertura vegetal para exploração agrícola, o solo é exposto à ação direta do clima, e, quando submetido à intensa atividade de cultivo, há o impacto sobre os processos físicos, químicos e biológicos, modificando sua qualidade (PORTUGAL et al., 2012; RANGEL; SILVA, 2007). Solos semelhantes, submetidos a diferentes usos e manejos, possivelmente apresentarão níveis de degradação diferentes, sendo o sistema de preparo convencional causador da maior degradação do solo, em relação ao manejo conservacionista (ASSIS; LANÇAS, 2010; BERTOL et al., 2004).

O sistema de preparo convencional acelera a decomposição da matéria orgânica, rompe os agregados e reduz sua estabilidade nas camadas manejadas, além de favorecer o aumento da densidade do solo e a resistência à penetração em subsuperfície (ARATANI et al., 2009).

Comparativamente ao sistema convencional, no sistema de plantio direto é menor a decomposição da cobertura vegetal, acumulando a matéria orgânica e aumentando o teor de C orgânico total, que estabiliza a estrutura do solo, pelo efeito cimentante na formação e manutenção dos agregados (BARRETO et al., 2009). Mesmo em sistemas de plantio direto irrigados no semiárido, o carbono orgânico do solo aumenta, devido à decomposição de resíduos e sua mineralização (GIUBERGIA; MARTELLOTTO; LAVADO, 2013).

Apesar dos benefícios, tem-se observado no plantio direto, a ocorrência de compactação da camada superficial do solo (BERTOL et al., 2004), bem como consequente aumento da resistência do solo à penetração e a redução da macroporosidade (GOZUBUYUK et al., 2014).

No semiárido, a compactação do solo em cultivos irrigados, ocorre principalmente devido ao preparo do solo em umidade acima da friabilidade, favorecendo o seu adensamento, que pode ser remediado com preparo profundo ou uso de espécies descompactadoras em rotação (RADFORD et al., 2007). O plantio direto nessas condições acumula resíduos culturais, promovendo acúmulo de carbono, que beneficiam a absorção de água e infiltração, aumentando a sortividade do solo, porosidade total e macroagregação (et al., 2014). Esses benefícios podem acentuar-se com o uso da rotação ou sucessão de culturas, que podem melhorar a estrutura do solo e reduzir a compactação, devido à síntese radicular de material orgânico, associado à configuração e proporção de raízes laterais (ANDRADE; STONE; SILVEIRA, 2009).

Com apenas dois anos de plantio direto de milho irrigado no semiárido, melhoram os atributos físicos, químicos e biológicos do solo, havendo aumento no conteúdo de água, do carbono orgânico, nitrogênio, da população microbiana e estabilidade de agregados (MUÑOZ; LÓPEZ-PIÑEIRO; RAMÍREZ, 2007), que, nessas condições, é resultado do acúmulo do carbono orgânico, cujas propriedades agregantes superam o efeito dispersante do sódio nestes sistemas (GIUBERGIA; MARTELLOTTO; LAVADO, 2013).

Em regiões semiáridas com baixas temperaturas (leste da Turquia), o plantio direto eleva a densidade do solo superficial, a resistência à penetração e umidade na capacidade de campo, acompanhado de redução na porosidade total e infiltração de água. Apesar disso, há aumento na germinação das culturas devido à maior umidade (GOZUBUYUK et al., 2014).

A degradação do solo está associada à sua capacidade produtiva e sustentabilidade do sistema de manejo, sendo possível sua avaliação pelas propriedades físicas do solo (ARATANI et al., 2009), que são influenciadas por fatores regionalizados, como clima, classe de solo, granulometria, mineralogia, além do uso ao qual o solo é submetido.

Na região climática do semiárido brasileiro, as alterações dos atributos físicos do solo sob sistemas irrigados são de grande importância para fornecer informações da qualidade do solo e sua capacidade produtiva (CORRÊA et al., 2010), porém, tais informações ainda são escassas.

Assim, objetivou-se avaliar as alterações nos atributos físicos de um Latossolo do semiárido, cultivado nos sistemas de plantio direto (SPD) e preparo convencional (SPC) com diferentes coberturas vegetais.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi implantado em novembro de 2009, no Campo Experimental da Embrapa Milho e Sorgo, situado no Projeto Gorutuba, Nova Porteirinha, Minas Gerais (latitude 15º45'01" S, longitude 43º17'29" W e altitude 524 m). O clima, segundo Köppen, é Aw (savana com inverno seco), com médias anuais de precipitação em torno de 800 mm, concentrados em 4 meses do ano e temperatura média de 24,7 ºC.

O Latossolo Vermelho-Amarelo da área apresentou na profundidade de 0,00-0,2 m, a seguinte granulometria: 120 g kg-1 de areia grossa (2-0,2 mm), 370 g kg-1 de areia fina (0,2-0,053 mm), 210 g kg-1 de silte e 300 g kg-1 de argila; na profundidade de 0,2-0,4 m: 118 g kg-1 de areia grossa, 372 g kg-1 de areia fina, 215 g kg-1 de silte e 295 g kg-1 de argila; sendo o solo classificado como textura média, equivalente a franco-argilo-arenosa (EMBRAPA, 2013; SANTOS et al., 2005).

Os tratamentos constituíram-se de dois sistemas de cultivo: sistema de preparo convencional (SPC) e sistema de plantio direto (SPD) e três espécies (sorgo, girassol e milho), dispostos em seis parcelas com 18 x 18 m (324 m2), distanciadas 12 m entre si. As três espécies (milho, sorgo e girassol) foram cultivadas na primavera-verão e todas foram consorciadas - apenas no primeiro ano - com Brachiaria decumbens, para maior produção de cobertura vegetal. No outono-inverno, foi cultivado feijão jalo rajado em todos os tratamentos.

Dessa forma, os seis tratamentos com a sucessão (T), e a testemunha, são descritos a seguir: T1: SPD, milho-pousio-feijão-pousio (PDM); T2: SPD, sorgo-pousio-feijão-pousio (PDS); T3: SPD, girassol-pousio-feijão-pousio (PDG); T4: SPC, milho-pousio-feijão-pousio (PCM); T5: SPC, sorgo-pousio-feijão-pousio (PCS); T6: SPC, girassol-pousio-feijão-pousio (PCG); testemunha: mata nativa (MN), localizada a 60 m da área experimental, na mesma classe de solo.

Nos SPC, o preparo do solo foi com arado de discos seguido por uma gradagem leve, sendo todos os restos culturais remanescentes incorporados, e a semeadura realizada com uma semeadora pneumática, a qual também foi utilizada no SPD, em cada cultivo. A irrigação foi realizada por meio da aspersão convencional durante os cultivos, seguindo o manejo recomendado para cada cultura, sendo utilizado o tensiômetro para controle do momento da irrigação.

Historicamente, nos últimos 25 anos antes da implantação do trabalho, a área foi cultivada alternadamente com milho e sorgo, além do pousio com capim colonião, que foi mantido nos últimos quatro anos (2004 a 2008) anteriores à implantação. A mata nativa (MN) apresentava um mínimo de 40 anos sem qualquer ação antrópica, caracterizada como Floresta Estacional Decidual, conhecida como "mata seca".

Em fevereiro de 2012, imediatamente após a colheita do sorgo, do girassol e do milho e início do pousio nos tratamentos, coletaram-se amostras indeformadas de solo em quatro trincheiras (repetições), abertas aleatoriamente dentro de cada parcela (tratamento). Foram utilizados anéis volumétricos com 0,05 m de altura e 0,054 m de diâmetro interno, coletando-se também torrões, nas profundidades de 0,00-0,05; 0,050,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,40 m.

Na trincheira, determinou-se a resistência do solo à penetração (RP) com penetrômetro de bolso (índice de cone de 30%), simultaneamente à umidade gravimétrica (U), em cada profundidade, a qual foi semelhante para todos os sistemas (0,166 g g-1 em média), em virtude do período chuvoso no momento da coleta, promovendo umidade uniforme na área.

A massa seca (MS) de cobertura morta foi obtida no local de cada trincheira e na mata nativa, em área de 0,5 x 0,5 m, cujo material foi seco em estufa a 105 ºC por 24 h, obtendo-se o valor em toneladas por hectare.

Determinaram-se: carbono orgânico total (COT) (YEOMANS; BREMNER, 1988) e, conforme Embrapa (2011): densidade do solo (Ds) (método do anel volumétrico), porosidade total equivalente à umidade volumétrica de saturação (PT), macroporosidade equivalente ao espaço poroso do solo após aplicação de uma tensão de 6 kPa (Mac), microporosidade pela diferença entre a porosidade total e a macroporosidade e estabilidade de agregados em água. Foi considerada como capacidade de campo (CC) a umidade do solo retida na tensão de 10 kPa, o ponto de murcha permanente na tensão de 1500 kPa (PMP), água disponível (AD = CC - PMP) e relação CC/PT.

Para a análise de estabilidade de agregados, os torrões foram desagregados manualmente e passados por conjunto de peneiras com abertura de malha de 8 e 2 mm. Os agregados de 8 a 2 mm foram pesados em amostras duplicadas com 25 g cada, sendo uma para determinação da umidade, e outra umedecida por 12 horas e levada ao oscilador vertical (agitador de Yoder), em conjunto de peneiras com aberturas: 2; 1; 0,5; 0,25 e 0,106 mm, durante 15 minutos em água, com 30 oscilações por minuto. Após a agitação, os agregados retidos em cada peneira foram secos em estufa a 105-110 ºC e pesados.

Foram calculados os índices de agregação: diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro médio geométrico (DMG), conforme Kemper e Rosenau (1986), e a porcentagem de agregados estáveis na classe > 2 mm (AGRE2) (Equação 1):

onde: wi > 2 é a proporção de agregados maiores que 2 mm de diâmetro.

Também determinou-se a porcentagem de macroagregados (MACRO) e de microagregados (MICRO), somando-se a porcentagem de agregados retidos nas classes acima e abaixo de 250 μm, respectivamente (TISDALL; OADES, 1982). O índice de sensibilidade (IS) (BOLINDER et al., 1999), foi obtido pela expressão 2:

onde: As é o DMP do solo para cada uso agrícola, e Ac é o DMP do solo sob mata.

Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, testando-se por meio de análise de variância, o efeito dos tratamentos de uso do solo sobre as suas propriedades. Os efeitos dos tratamentos em cada profundidade foram analisados separadamente. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade e os tratamentos foram comparados com a mata nativa pelo teste de Dunnett a 5% de probabilidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O sistema de plantio direto (SPD) acumulou mais carbono orgânico total (COT) no solo que o sistema de preparo convencional (SPC) para todas as sucessões na profundidade de 0,0-0,05 m, para as sucessões milho e sorgo na profundidade de 0,05-0,10 m e para milho na profundidade de 0,10-0,20 m, sendo, no entanto, inferiores à mata nativa (MN) para todos os tratamentos nas duas primeiras profundidades (Tabela 1).

Tabela 1 Índices de agregação e carbono orgânico total médios, de um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média, cultivado no sistema de plantio direto (SPD) e convencional (SPC), com plantas de sucessão, em comparação à mata nativa (MN) em diferentes profundidades 

Uso Sucessão
Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho
0,00-0,05 m
DMP (mm) DMG (mm) COT (dag kg-1)
SPC 3,14Ab* 3,24Ab* 3,22Ab* 1,27Ab* 1,23Ab* 1,24Ab* 1,28Ab* 1,33Ab* 1,42Ab*
SPD 4,52Aa 3,80Aa 4,27Aa 1,77Aa 1,48Aa 1,53Aa 1,82Aa* 1,66Ba* 1,94Aa*
MN 4,30 1,65 2,75
AGRE2 (%) MACRO (%) MICRO (%)
SPC 64,78Ab* 61,33Ab* 60,86Ab* 78,63Ab* 79,34Ab* 77,11Ab* 21,37Ab* 20,66Ab* 22,89Ab*
SPD 89,00Aa 75,23Aa 78,01Aa 95,23Aa 88,44Aa 88,52Aa 5,28Aa 11,68Aa 11,48Aa
MN 84,41 91,76 8,24
0,05-0,10 m
DMP (mm) DMG (mm) COT (dag kg-1)
SPC 3,56Ab 3,49Aa* 3,40Ab* 1,44Ab 1,31Aa* 1,26Aa* 1,26Ab* 1,18Aa* 1,25Ab*
SPD 4,15Aa 3,64Ba 3,71Ba 1,66Aa 1,42Ba 1,44Ba 1,52Aa* 1,30Ba* 1,53Aa*
MN 3,98 1,60 1,94
AGRE2 (%) MACRO (%) MICRO (%)
SPC 71,52Ab 61,57Ba* 62,63Ba* 83,81Ab* 78,67Ba* 81,05Aa* 16,18Aa* 21,33Aa* 18,95Aa*
SPD 79,42Aa 66,19Ba* 64,18Ba* 89,70Aa 79,54Ba* 81,73Ba* 9,99Aa 20,27Ba* 18,27Ba*
MN 76,09 93,73 6,27Aa
0,10-0,20 m
DMP (mm) DMG (mm) COT (dag kg-1)
SPC 3,16Aa 2,74Aa 3,61Aa 1,21Aa 1,12Aa 1,41Aa 1,07Aa 1,06Aa 1,09Ab
SPD 3,57Aa 3,34Aa 3,22Aa 1,39Aa 1,30Aa 1,28Aa 1,11Ba 1,06Ba 1,27Aa
MN 3,19 1,24 1,29
AGRE2 (%) MACRO (%) MICRO (%)
SPC 59,10Aa 49,51Aa 68,64Aa 78,56Aa 74,89Aa 87,77Aa 21,44Aa 25,11Aa 12,23Aa
SPD 67,52Aa 62,96Aa 59,81Aa 84,99Aa 81,84Aa 82,60Aa 15,46Aa 18,30Aa 17,40Aa
MN 59,44 81,52 18,48
0,20-0,40 m
DMP (mm) DMG (mm) COT (dag kg-1)
SPC 2,84Aa 3,21Aa 2,88Aa 1,10Aa 1,28Aa 1,15Aa 0,94Aa 0,84Aa 1,02Aa
SPD 3,10Aa 3,11Aa 3,16Aa 1,22Aa 1,22Aa 1,28Aa 1,00Aa 0,89Aa 1,01Aa
MN 3,05 1,24 1,05
AGRE2 (%) MACRO (%) MICRO (%)
SPC 49,94Aa 59,49Aa 43,67Aa 74,31Aa 82,83Aa 77,13Aa 25,69Aa 17,17Aa 22,87Aa
SPD 57,39Aa 57,64Aa 58,45Aa 79,93Aa 82,00Aa 84,64Aa 19,27Aa 18,00Aa 15,36Aa
MN 55,21 84,77 15,23

DMP - diâmetro médio ponderado; DMG - diâmetro médio geométrico; AGRE2 - % de agregados maior que 2 mm; MACRO - macroagregados (agregados > 250μm); MICRO - microagregados (agregados < 250μm); COT - carbono orgânico total. Letras iguais, maiúsculas na linha e minúsculas na coluna, dentro de cada atributo, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

*diferença significativa em relação à mata nativa, pelo teste de Dunnett a 5% de probabilidade

O maior conteúdo de COT no SPD em relação ao SPC está relacionado ao não revolvimento do solo, associado ao pousio com capim colonião nos quatro anos anteriores à implantação, à braquiária no primeiro ano, a presença de plantas espontâneas durante o pousio dos tratamentos, à cobertura morta produzida pelas sucessões e ao possível aumento na densidade radicular, favorecendo maior alocação de carbono nas camadas superficiais do solo (et al., 2014). Além disso, o acúmulo de carbono é proporcional ao tempo de implantação do SPD, levando a um efeito superficial dos sistemas de manejo em relação à mata, enquanto no SPC, a rápida oxidação da matéria orgânica, pelo revolvimento do solo, reduziu o conteúdo de carbono (ASSIS; LANÇAS, 2010; MUÑOZ; LÓPEZ-PIÑEIRO; RAMÍREZ, 2007).

Os maiores teores de carbono em profundidade no SPD com gramíneas atribui-se ao denso sistema radicular dessas espécies, produzindo exsudados orgânicos que estimulam a atividade microbiana (GARCIA; ROSOLEM, 2010; SCHIAVO; COLODRO, 2012), associado à maior quantidade de matéria seca produzida (Figura 1), que, segundo et al. (2010), reduz a evaporação da água do solo e a amplitude térmica, proporcionando maior volume de raízes terciárias e aporte de C em profundidade. Esses autores verificaram maior massa de raízes de genótipos de milho, em condições com maiores massas de cobertura no SPD (10 Mg ha1).

Figura 1 Massa seca (MS) de cobertura morta, para as sucessões sorgo, girassol e milho no sistema de plantio direto, e na mata nativa. Letras iguais, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade 

A serrapilheira na MN foi menor (Figura 1), em consequência do período de seca na região, com duração anual de 7 a 8 meses, reduzindo a produção e o acúmulo superficial. Esta menor produção de fitomassa é compensada pelo acúmulo de COT em profundidade, principalmente até 0,10 m. Já nos sistemas de cultivo, o déficit hídrico é suprido pela irrigação, que associada às altas temperaturas do clima semiárido, acelera a decomposição da matéria orgânica e reduz o acúmulo de COT no solo (GIUBERGIA; MARTELLOTTO; LAVADO, 2013) (Tabela 1).

A estabilidade de agregados no SPD foi maior do que no SPC na profundidade de 0,00-0,05 m para todas as sucessões (Tabela 1), acompanhando os teores de carbono, o qual desempenha papel fundamental na estabilização da estrutura do solo e principalmente dos macroagregados (ASSIS; LANÇAS, 2010; BARRETO et al., 2009; MUÑOZ; LÓPEZ-PIÑEIRO; RAMÍREZ, 2007), corroborando com Coutinho et al. (2010), que obtiveram maior agregação e teores de carbono no Latossolo de Uberaba-MG sob SPD. Ressalta-se que o grande aporte de biomassa das gramíneas contribui para o aumento dos teores de matéria orgânica do solo, melhorando sua estrutura (GARCIA; ROSOLEM, 2010; GIUBERGIA; MARTELLOTTO; LAVADO, 2013).

Na profundidade de 0,00-0,05 m, o baixo teor de carbono e a desestruturação do solo pelo revolvimento no SPC, reduziram seus índices de agregação em relação à MN. Para o SPD, embora tenha apresentado menos COT que a MN, não houve prejuízo ao Latossolo Vermelho-Amarelo, devido à ação agregante de sua mineralogia oxídica, somando-se ao efeito do carbono, principalmente para as gramíneas (BARRETO et al., 2009).

O SPD com sorgo, na camada de 0,05-0,10 m, apresentou o maior DMP e DMG, associado ao maior AGRE2 e MACRO, com menor MICRO, sendo semelhante à agregação do solo sob MN. Esse maior efeito agregante do sorgo resulta da agressividade de seu sistema radicular, com mais raízes secundárias do que o milho, embora tenham praticamente a mesma massa radicular (EMBRAPA, 2014). As gramíneas são grandes produtoras de matéria seca, com intenso crescimento radicular, que aumenta a agregação das camadas superficiais do solo (GARCIA; ROSOLEM, 2010).

A maior capacidade agregante do sorgo em relação ao milho e o girassol também é observada no SPC na profundidade de 0,05-0,10 m, com maior AGRE2, tendo DMP e DMG iguais à MN. No SPC, o sorgo e o milho tiveram o maior MACRO, evidenciando a capacidade agregante das gramíneas, concordando com Andrade, Stone e Silveira (2009) e Garcia e Rosolem (2010). Na profundidade de 0,10-0,20 m, o milho no SPD apresentou teor de COT maior (Tabela 1), devido à sua maior densidade radicular, predominante até 0,30 m de profundidade.

O IS (relação entre DMP do sistema de cultivo e da mata) na camada superficial (0,00-0,05 m) para as sucessões no SPC variou de 0,73 a 0,75, significativamente inferior à MN (1,0), evidenciando o efeito prejudicial desse sistema na agregação do solo (Figura 2), enquanto no SPD, o IS não diferiu significativamente de 1,0, mantendo a resistência dos agregados semelhantemente à MN. Nessa profundidade, o IS para o sorgo no plantio direto (PDS) superou a MN em 5%, seguido pelo milho (PDM, -1%) e girassol (PDG, -12%). Na profundidade de 0,05-0,10 m, todos os sistemas promoveram IS semelhante a MN, valendo apenas ressaltar o incremento de 4,3% PDS em relação a MN. O efeito agregante do sistema radicular do sorgo aprofunda-se quando associado ao plantio direto, promovendo maior agregação. Torna-se uma boa alternativa para recuperação de áreas no semiárido, com degradação estrutural do solo pelo cultivo convencional (GARCIA; ROSOLEM, 2010).

Figura 2 Índice de sensibilidade (IS) para diâmetro médio ponderado de agregados, em Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média, sob preparo convencional com as sucessões: sorgo (PCS), girassol (PCG) e milho (PCM), e plantio direto com as sucessões: sorgo (PDS), girassol (PDG) e milho (PDM), em diferentes profundidades, em comparação à mata nativa (MN) 

Na profundidade de 0,10-0,20 m, somente o girassol no SPC apresentou redução significativa no IS (-14,3%). Embora sem diferenças no COT (Tabela 1), há evidências da maior velocidade de decomposição da matéria orgânica pelo girassol que poderia alterar a agregação, pela redução do efeito "priming" na rizosfera (PAUSCH et al., 2013).

As observações anteriores evidenciam o SPD com gramíneas, com maior potencial de agregação do solo, semelhantemente ao verificado por Coutinho et al. (2010), que avaliando índices de agregação em Latossolo sob plantio direto com diferentes coberturas, constataram maior agregação no SPD com milho + Brachiaria brizantha.

Maior densidade do solo (Ds) e resistência à penetração (RP) e menor porosidade total e macroporosidade foram observadas no SPD para todas as sucessões na profundidade de 0,00-0,05 m (Tabela 2), sendo ambos (SPC e SPD) diferentes da MN, em função do tráfego de máquinas e menores teores de COT (GOZUBUYUK et al., 2014).

Tabela 2 Médias de porosidade e índices de compactação de um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média, cultivado no sistema de plantio direto (SPD) e convencional (SPC), com diferentes plantas de sucessão, em comparação à mata nativa (MN) em diferentes profundidades 

Uso Sucessão
Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho
0,00-0,05 m
Macroporosidade (m3 m-3) Microporosidade (m3 m-3) Porosidade Total (m3 m-3)
SPC 0,101Aa* 0,126Aa* 0,104Aa* 0,289Aa 0,276Aa 0,281Aa 0,389Aa* 0,401Aa* 0,386Aa*
SPD 0,069Ab* 0,082Ab* 0,065Ab* 0,278Aa 0,242Aa 0,286Aa 0,347Ab* 0,324Ab* 0,351Ab*
MN 0,206 0,284 0,489
Ds (Mg m-3) RP (MPa) CC/PT
SPC 1,56Aa* 1,57Aa* 1,56Aa* 1,11Aa 1,05Aa 1,11Aa 0,699Aa 0,605Aa 0,649Aa
SPD 1,67Ab* 1,69Ab* 1,66Ab* 1,52Ab* 1,54Ab* 1,46Ab* 0,740Aa* 0,710Aa* 0,765Aa*
MN 1,22 1,14 0,560
0,05-0,10 m
Macroporosidade (m3 m-3) Microporosidade (m3 m-3) Porosidade Total (m3 m-3)
SPC 0,044Ba* 0,083Ba* 0,086Aa 0,274Aa 0,267Aa 0,260Aa 0,318Aa* 0,350Aa* 0,345Aa*
SPD 0,062Aa* 0,067Aa* 0,038Ab* 0,261Aa 0,272Aa 0,278Aa 0,323Aa* 0,339Aa* 0,316Aa*
MN 0,157 0,287 0,445
Ds (Mg m-3) RP (MPa) CC/PT
SPC 1,70Aa* 1,69Aa* 1,66Aa* 1,67Aa* 1,62Aa* 1,48Aa 0,792Aa* 0,682Aa 0,684Aa
SPD 1,72Aa* 1,72Aa* 1,70Aa* 1,62Aa* 1,57Aa* 1,63Aa* 0,727Aa 0,729Aa 0,815Ab*
MN 1,43 1,34 0,584
0,10-0,20 m
Macroporosidade (m3 m-3) Microporosidade (m3 m-3) Porosidade Total (m3 m-3)
SPC 0,066Aa 0,053Aa* 0,070Aa 0,276Aa 0,253Aa 0,238Ab 0,342Aa 0,305Aa* 0,308Ab*
SPD 0,051Ba* 0,059Ba* 0,078Aa 0,246Aa 0,261Aa 0,285Aa 0,297Ba* 0,320ABa 0,363Aa
MN 0,131 0,265 0,397
Ds (Mg m-3) RP (MPa) CC/PT
SPC 1,69Aa 1,78Aa* 1,73Aa 1,79Aa 1,85Aa* 1,77Aa 0,736Aa 0,753Aa 0,700Aa
SPD 1,70Aa 1,71Aa 1,66Aa 1,83Aa 1,60Aa 1,76Aa 0,814Aa* 0,754Aa 0,717Aa
MN 1,56 1,62 0,631
0,20-0,40 m
Macroporosidade (m3 m-3) Microporosidade (m3 m-3) Porosidade Total (m3 m-3)
SPC 0,058Aa 0,066Aa 0,070Aa 0,272Aa 0,275Aa 0,250Aa 0,330Aa 0,341Aa 0,320Aa
SPD 0,082Aa 0,069Aa 0,051Aa 0,268Aa 0,247Aa 0,289Aa 0,351Aa 0,316Aa 0,340Aa
MN 0,097 0,282 0,378
Ds (Mg m-3) RP (MPa) CC/PT
SPC 1,68Aa 1,72Aa 1,67Aa 1,83Aa 2,00Aa 1,75Aa 0,808Aa 0,756Aa 0,707Aa
SPD 1,64Aa 1,69Aa 1,61Aa 1,87Aa 1,78Aa 1,96Aa 0,706Aa 0,726Aa 0,789Aa
MN 1,59 1,71 0,682

Ds - densidade do solo; RP – resistência à penetração; CC/PT – relação entre capacidade de campo e porosidade total. Letras iguais, maiúsculas na linha e minúsculas na coluna, dentro de cada atributo, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

*diferença significativa em relação à mata nativa, pelo teste de Dunnett a 5% de probabilidade

Há maior compactação do solo na camada superficial para o sistema plantio direto, como consequência do movimento de máquinas na área, sem o posterior revolvimento, e aumento do grau de empacotamento das partículas, reduzindo o volume de vazios e elevando a densidade aparente (ARATANI et al., 2009; BERTOL et al., 2004; GOZUBUYUK et al., 2014; PORTUGAL et al., 2012).

A RP no SPD não prejudicou o desenvolvimento radicular, por ser inferior ao limite de 2 MPa, considerado para o desenvolvimento da maioria das culturas (TORMENA; SILVA; LIBARDI, 1998). No SPC, a RP foi igual à MN para todas as sucessões, devido ao revolvimento e desestruturação do solo.

Na profundidade de 0,05-0,10 m, não houve diferença significativa entre os tratamentos para porosidade total, microporosidade, Ds e RP, sendo que a macroporosidade para o milho no SPC superou o sorgo e girassol no mesmo sistema, e também o SPD, sendo igual à MN, mostrando vantagens para o milho na manutenção da porosidade promovida pelo revolvimento do solo.

A RP no milho com SPC apresentou-se igual ao da MN em todas as profundidades, acompanhando a macroporosidade. O milho possui sistema radicular com grande proporção de raízes de maior diâmetro, cuja decomposição favorece a formação de poros maiores (EMBRAPA, 2014). Já para a porosidade total e Ds, todos os tratamentos até a profundidade de 0,05-0,10 m foram inferiores à MN, não havendo modificação da microporosidade em nenhuma profundidade.

Na profundidade de 0,10-0,20 m, o milho no SPD, com maior COT, apresentou a maior porosidade total e macroporosidade, sendo igual à MN (Tabela 2). Tal fato está relacionado ao sistema radicular do milho, cujo desenvolvimento foi favorecido pela maior cobertura morta, associado ao efeito do sistema radicular da braquiária, fazendo com que a sua morte e decomposição produza bioporos, contribuindo com o aumento da macroporosidade e porosidade total, além de aportar carbono ao solo.

Estes resultados assemelham-se aos encontrados por Schiavo e Colodro (2012), onde, ao avaliarem as propriedades físicas e os teores matéria orgânica de uma Latossolo Vemelho sob diferentes coberturas vegetais, verificaram maior macroporosidade e teores de carbono em profundidade (5 a 15 cm) nas áreas com milho e braquiárias.

Na profundidade de 0,10-0,20 m (Tabela 2), a MN apresentou porosidade total superior ao girassol e milho no SPC e sorgo no SPD, além de maior macroporosidade em relação ao sorgo e girassol no SPD e girassol no SPC, indicando compactação adicional nestes tratamentos. A MN também apresentou Ds e RP inferior em relação ao girassol no SPC, caracterizando a presença de camadas compactadas subsuperficiais, devido ao uso dos implementos de preparo do solo.

Uma boa qualidade física do solo deve apresentar uma relação entre água retida na capacidade de campo e a porosidade total (CC/PT) de 0,66, para que a atividade microbiana aeróbica seja a máxima possível e promova mineralização dos restos culturais (SKOPP; JAWSON; DORAN, 1990). A elevada relação CC/PT provoca aeração deficiente, quando a umidade atinge a CC, devido à grande proporção de poros ocupados por água, dificultando a atividade microbiana e a respiração radicular das plantas (PORTUGAL et al., 2012).

Na profundidade de 0,00-0,05 m, o SPD apresentou maior CC/PT em relação à MN (Tabela 2), devido à compactação superficial, resultando em menor porosidade total, comprometendo a aeração. Já para o SPC, não houve diferença em relação à mata, estando próximo dos valores sugeridos por Skopp, Jawson e Doran (1990). Isto é consequência do revolvimento do solo, que aumenta a porosidade total e melhora a aeração na camada superficial do mesmo.

Na profundidade de 0,05-0,10 m (Tabela 2), os maiores valores de CC/PT foram observados para o sorgo no SPC e milho no SPD, relacionando-se com a menor porosidade total, e maior capacidade de campo, indicando aeração deficiente para esses tratamentos nessa profundidade.

Na profundidade de 0,10-0,20 m, não houve diferença para CC/PT entre os sistemas de plantio, porém todos foram superiores a 0,66, indicando boa qualidade física. O sorgo no SPD superou a MN, devido à menor porosidade total, associada à limitada proporção de raízes primárias em relação às demais culturas estudadas, que restringe a formação de poros de maior diâmetro (HULUGALLE; BROUGHTON; TAN, 2015).

Com relação à retenção de água, na profundidade de 0,00-0,05 m, o solo cultivado com sorgo e milho no SPD apresentou maior PMP (Tabela 3), devido à maior quantidade de coloides orgânicos, associados à compactação do solo, formadora de poros com geometria, diâmetro e forma que favorecem a retenção de água (GOZUBUYUK et al., 2014), embora sem alterações na capacidade de campo (CC) e água disponível (AD). Este efeito também é observado na profundidade de 0,10-0,20 m, onde o SPD com milho apresentou maiores CC e PMP em relação ao SPC com a mesma cultura.

Tabela 3 Atributos hídricos médios de um Latossolo Vermelho-Amarelo de textura franco-argilo-arenosa, cultivado no sistema de plantio direto (SPD) e convencional (SPC), com diferentes plantas de sucessão, em comparação à mata nativa (MN) em diferentes profundidades 

Uso Sucessão
Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho Sorgo Girassol Milho
0,00-0,05 m
CC (m3 m-3) PMP (m3 m-3) AD (m3 m-3)
SPC 0,273Aa 0,244Aa 0,251Aa 0,213Aa 0,172Aa 0,181Aa 0,060Aa 0,072Aa 0,069Aa
SPD 0,256Aa 0,230Aa 0,267Aa 0,196ABa 0,147Ba 0,205Aa 0,060Aa 0,083Aa 0,062Aa
MN 0,273 0,172 0,100
0,05-0,10 m
SPC 0,250Aa 0,239Aa 0,235Aa 0,169Aa 0,166Aa 0,151Aa 0,082Aa 0,072Aa 0,084Aa
SPD 0,234Aa 0,247Aa 0,256Aa 0,170Aa 0,158Aa 0,139Aa 0,064Aa 0,089Aa 0,117Aa
MN 0,255 0,147 0,108
0,10-0,20 m
SPC 0,252Aa 0,230Aa 0,216Ab 0,155Aa 0,159Aa 0,137Aa 0,096Aa 0,071Aa 0,079Aa
SPD 0,239Aa 0,238Aa 0,260Aa 0,168Aa 0,169Aa 0,200Ab 0,071Aa 0,069Aa 0,060Aa
MN 0,244 0,150 0,094
0,20-0,40 m
SPC 0,267Aa 0,253Aa 0,225Aa 0,174Aa 0,166Aa 0,150Aa 0,092Aa 0,086Aa 0,076Aa
SPD 0,247Aa 0,230Aa 0,268Aa 0,170Aa 0,146Aa 0,175Aa 0,077Aa 0,084Aa 0,093Aa
MN 0,251 0,171 0,080

CC - capacidade de campo; PMP - ponto de murcha permanente; AD - água disponível. Letras iguais, maiúsculas na linha e minúsculas na coluna, dentro de cada atributo, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Não houve diferença para a AD entre todos os tratamentos, nas diferentes profundidades, assim como não houve diferença da CC, PMP e AD em relação à MN, indicando menor sensibilidade desses atributos ao sistema de manejo.

CONCLUSÕES

  1. O solo manejado sob plantio direto associado com gramíneas apresentou os melhores indicadores físicos do solo sob condições climáticas do semiárido;

  2. O sistema de plantio direto mantém a agregação do solo semelhante à mata nativa, enquanto o plantio convencional reduz a agregação e o acúmulo de carbono no solo;

  3. O cultivo de gramíneas como o sorgo e milho no sistema de plantio direto aumenta a quantidade de cobertura morta, incrementando o teor de carbono no solo em relação ao girassol;

  4. A compactação superficial do solo é mais intensa no plantio direto em relação ao plantio convencional, mas não altera a retenção de água.

Parte da Monografia apresentada ao Curso de Agronomia da Universidade Estadual de Montes Claros

AGRADECIMENTOS

À Fundação Arthur Bernardes (FUNARBE) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), pela concessão de bolsas aos autores do trabalho.

À Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), pela oportunidade de realização do trabalho.

À Universidade Estadual de Montes Claros (UNIMONTES), pelo apoio na realização das análises laboratoriais.

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Received: October 02, 2014; Accepted: November 03, 2015

*Autor para correspondência

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