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Rendimento de grãos de soja em função de sistemas de plantio e irrigação por superfície em Planossolos

Soybean yield under different planting systems and border irrigation on Alfisols

Resumo:

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de sistemas de plantio e irrigação suplementar em faixas sobre o rendimento de grãos de soja, em áreas com presença de camada compactada próxima à superfície do solo. Dois experimentos foram realizados em blocos ao acaso, em faixas, com quatro repetições, no Estado do Rio Grande do Sul. O experimento 1 foi realizado em Santa Maria, correspondente às safras de 2013/2014 e 2014/2015; e o experimento 2, em Formigueiro, na safra 2013/2014. Os tratamentos consistiram dos fatores A e D. O fator A considerou os seguintes sistemas de plantio: A1, semeadura com discos duplos desencontrados; A2, semeadura com disco ondulado de 12 ondas; A3, semeadura com haste sulcadora; A4, semeadura com haste sulcadora e um mecanismo de acomodação do solo; A5, semeadura em microcamalhão; e A6, escarificação do solo e semeadura com disco duplo desencontrado. O fator D consistiu de tratamentos com ou sem irrigação. Na safra 2014/2015, alterou-se o fator A4 por haste desencontrada a 5 cm da linha de semeadura. O experimento 2 constituiu-se apenas do fator A do experimento 1, sem o tratamento microcamalhão. Os sistemas com escarificação do solo e haste sulcadora são os que proporcionam maior rendimento de grãos. A irrigação realizada em condições de umidade do solo abaixo de 60% da capacidade de campo aumenta o rendimento de grãos.

Termos para indexação:
Glycine max; áreas de várzea; camada compactada do solo; mecanismos da semeadora; nodulação

Abstract:

The objective of this work was to evaluate the effect of planting systems and supplementary border irrigation on soybean yield in areas of a compacted layer in the soil subsurface. Two experiments were carried out in a randomized complete block design, in a factorial arrangement, with four replicates, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Experiment 1 was performed in Santa Maria, in the 2013/2014 and 2014/2015 growing seasons; and experiment 2 in Formigueiro, in the 2013/2014 crop season. The treatments consisted of factors A and D. Factor A considered the following planting systems: A1, sowing using double disks; A2, sowing using notched disks; A3, sowing using shanks; A4, sowing using shanks and soil accommodation mechanism; A5, raised bed system; and A6, deep tillage and sowing using double disks. Factor D consisted of irrigated or nonirrigated treatments. In the 2014/2015 growing season, factor A4 was changed using a shank at 5 cm from the seeding line. Experiment 2 consisted only of factor A of experiment 1, without the raised bed system. The systems with deep tillage and sowing using a shank provide higher soybean grain yield. Irrigation at soil moisture conditions lower than 60% of field capacity increases soybean grain yield.

Index terms:
Glycine max; lowland areas; soil compaction; planter mechanism; nodulation

Introdução

A cultura da soja é uma importante alternativa para a rotação de culturas em áreas de várzeas cultivadas com arroz irrigado, pois contribui para a interrupção de ciclos de doenças e insetos-praga e melhora as condições físicas e químicas do solo (Thomas et al., 2000THOMAS, A.L.; PIRES, J.L.F.; MENEZES, V.G. Rendimento de grãos de cultivares de soja em solo de várzea. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, v.6, p.107-112, 2000.). Para a soja, utilizam-se herbicidas com mecanismos de ação diferentes daqueles utilizados no arroz, o que contribui para o controle de plantas daninhas de difícil controle no arroz, especialmente o arroz-vermelho (Missio et al., 2010MISSIO, E.L.; RUBIN, S. de A.L.; GABE, N.L.; OZELAME, J.G. Desempenho de genótipos de soja em solo hidromórfico de várzea. Pesquisa Agropecuária Gaúcha, v.16, p.23-29, 2010.).

A maioria das áreas utilizadas para o cultivo do arroz irrigado pertence à classe Planossolos (Bamberg et al., 2009BAMBERG, A.L.; PAULETTO, E.A.; GOMES, A. da S.; TIMM, L.C.; PINTO, L.F.S.; LIMA, A.C.R. de; SILVA, T.R. da. Densidade de um planossolo sob sistemas de cultivo avaliada por meio da tomografia computadorizada de raios gama. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.33, p.1079-1086, 2009. DOI: 10.1590/S0100-06832009000500001.
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). Esses solos são mal drenados, com horizonte superficial ou subsuperficial eluvial, de textura mais leve, e contrastam abruptamente com o horizonte B, ou apresentam transição abrupta conjugada com acentuada diferença de textura do horizonte A para o B, são adensados, geralmente com elevada concentração de argila, e de permeabilidade lenta ou muito lenta. Em áreas de várzeas, em condições de clima úmido, são considerados hidromórficos, com horizonte plânico e apresentam características de horizonte glei (Santos et al., 2013SANTOS, H.G. dos; JACOMINE, P.K.T.; ANJOS, L.H.C. dos; OLIVEIRA, V.A. de; LUMBRERAS, J.F.; COELHO, M.R.; ALMEIDA, J.A. de; CUNHA, T.J.F.; OLIVEIRA, J.B. de. Sistema brasileiro de classificação de solos. 3.ed. Brasília: Embrapa, 2013. 353p.). Além disso, em consequência das práticas de preparo do solo para o cultivo do arroz irrigado, parte dessas áreas apresenta camada compactada, em média entre 7 e 17 cm de profundidade, que influencia a quantidade de macroporos (Valicheski et al., 2012VALICHESKI, R.R.; GROSSKLAUS, F.; STURMER, S.L.K.; TRAMONTIN, A.L.; BAADE, E.S.A.S. Desenvolvimento de plantas de cobertura e produtividade da soja conforme atributos físicos em solo compactado. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.16, p.969-977, 2012. DOI: 10.1590/S1415-43662012000900007.
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), a porosidade total (Drescher et al., 2011DRESCHER, M.S.; ELTZ, F.L.F.; DENARDIN, J.E.; FAGANELLO, A. Persistência do efeito de intervenções mecânicas para a descompactação de solos sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.35, p.1713-1722, 2011. DOI: 10.1590/S0100-06832011000500026.
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) e as relações solo-ar-água. Em razão das características intrínsecas dessa classe de solos associada à presença de uma camada compactada, ocorrem estresses nas plantas de soja em anos de excesso e de deficit hídrico, com efeitos negativos sobre o crescimento das plantas e a fixação biológica de nitrogênio (Abreu et al., 2004ABREU, S.L.; REICHERT, J.M.; REINERT, D.J. Escarificação mecânica e biológica para a redução da compactação em argissolo franco-arenoso sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.28, p.519-531, 2004. DOI: 10.1590/S0100-06832004000300013.
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), o que pode interferir no rendimento de grãos da cultura. Assim, é fundamental identificar alternativas para a minimização desses estresses, pois o êxito de culturas como a soja depende da adequação do ambiente de várzea às suas exigências agronômicas (Vernetti Junior et al., 2009VERNETTI JUNIOR, F. de J.; GOMES, A. da S.; SCHUCH, L.O.B. Sucessão de culturas em solos de várzea implantadas nos sistemas plantio direto e convencional. Revista Brasileira de Agrociência, v.15, p.37-42, 2009.). Em anos de excesso de chuvas, é necessário reduzir o tempo de estresse da planta por falta de oxigênio, especialmente na região de maior volume de raízes e nódulos, o que pode ser feito por meio de implementos agrícolas, para que as plantas possam apresentar melhor desempenho agronômico. A escarificação do solo, ou o uso de diferentes mecanismos da semeadora, durante a operação de semeadura, a exemplo da haste sulcadora, tem apresentado efeitos positivos na descompactação do solo na linha de cultivo (Drescher et al., 2011DRESCHER, M.S.; ELTZ, F.L.F.; DENARDIN, J.E.; FAGANELLO, A. Persistência do efeito de intervenções mecânicas para a descompactação de solos sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.35, p.1713-1722, 2011. DOI: 10.1590/S0100-06832011000500026.
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). O sistema de implantação em microcamalhão, em que a água da irrigação é derivada para o sulco entre dois microcamalhões, é muito utilizado nos Estados Unidos, Ásia, Austrália e México, pois permite o cultivo de soja, milho, sorgo, algodão e trigo em áreas excessivamente úmidas e frias, com economia de água e excelentes rendimentos. Entretanto, no Brasil, essa prática é pouco utilizada pelos agricultores, pois não há informação suficiente sobre esse sistema, assim como sobre o uso de mecanismos da semeadora como disco duplo, disco ondulado e haste sulcadora, para implantação de culturas como a soja em área de várzea.

Informações sobre o uso da irrigação em faixas ou canteiros no cultivo da soja em várzea são escassas, em razão da ausência de pesquisas específicas sobre a rotação de culturas e sistemas de plantio em várzeas, com exceção do arroz. Consequentemente, estudos sobre o efeito da irrigação em soja, nessas áreas, são fundamentais, pois o estresse hídrico pode causar redução do potencial hídrico foliar, fechamento estomático, diminuição da taxa fotossintética, redução da parte aérea, aceleração da senescência e abscisão das folhas (Ferrari et al., 2015FERRARI, E.; PAZ, A. da; SILVA, A.C. da. Déficit hídrico no metabolismo da soja em semeaduras antecipadas no Mato Grosso. Nativa, v.3, p.67-77, 2015. DOI: 10.14583/2318-7670.v03n01a12.
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), uma vez que a água é um dos principais fatores que afeta o rendimento de grãos de soja (Fernandes & Turco, 2003FERNANDES, E.J.; TURCO, J.E.P. Evapotranspiração de referência para manejo da irrigação em cultura de soja. Irriga, v.8, p.132-141, 2003.). De acordo com Zhang et al. (2015)ZHANG, T.; LIN, X.; SASSENRATH, G.F. Current irrigation practices in the central United States reduce drought and extreme heat impacts for maize and soybean, but not for wheat. Science of the Total Environment, v.58, p.331-342, 2015. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.12.004.
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, a irrigação contribui para diminuir os impactos climáticos negativos, especificamente seca e calor extremos sobre a cultura da soja, e pode também minimizar parte dos efeitos causados pela camada compactada do solo (Kirnak et al., 2013KIRNAK, H.; DOGAN, E.; ÇOPUR, O.; GOKALP, Z. Irrigation and yield parameters of soybean as effected by irrigation management, soil compaction and nitrogen fertilization. Journal of Agricultural Sciences, v.19, p.297-309, 2013.).

O objetivo deste trabalho foi avaliar sistemas de plantio e irrigação suplementar em faixas irrigadas, no rendimento de grãos de soja, em áreas com camada compactada próxima à superfície do solo.

Material e Métodos

Dois experimentos foram realizados: o experimento 1, nas safras de 2013/2014 e 2014/2015, em Santa Maria, RS; e o experimento 2, na safra de 2013/2014, em Formigueiro, RS.

O experimento 1 foi realizado em área de várzea sistematizada, pertencente à Universidade Federal de Santa Maria, em locais diferentes da área experimental nos dois anos. O solo em que foi realizado o experimento é classificado como Planossolo Háplico eutrófico arênico, pertencente à unidade de mapeamento Vacacaí (Santos et al., 2013SANTOS, H.G. dos; JACOMINE, P.K.T.; ANJOS, L.H.C. dos; OLIVEIRA, V.A. de; LUMBRERAS, J.F.; COELHO, M.R.; ALMEIDA, J.A. de; CUNHA, T.J.F.; OLIVEIRA, J.B. de. Sistema brasileiro de classificação de solos. 3.ed. Brasília: Embrapa, 2013. 353p.). Na safra 2013/2014, este solo apresentava na camada de 0-20,0 cm, aos 60 dias antes da semeadura, os seguintes atributos físico-químicos: argila, 250 g kg-1; pHágua (1:1), 5,4; P, 18 mg dm-3; K, 60 mg dm-3; Ca, 5,3 cmolc dm-3; Mg, 2,4 cmolc dm-3; e MO, 20,0 g kg-1. E, na safra de 2014/2015, este solo apresentava a seguinte composição: argila, 260 g kg-1; pHágua (1:1), 5,4; P, 15,3 mg dm-3; K, 44 mg dm-3; Ca, 8,3 cmolc dm-3; Mg, 3,1 cmolc dm-3, e MO, 20,0 g kg-1. Nesta mesma época, na camada de 0,0-20 cm, o solo apresentava os valores médios na safra de 2013/2014: de densidade, 1,50 Mg m-3; porosidade total, 0,48 m3 m-3; microporosidade, 0,36 m3 m-3; e macroporosidade, 0,10 m3 m-3. Para a mesma camada, na safra 2014/2015, os seguintes valores médios foram encontrados: densidade, 1,53 Mg m-3; porosidade total, 0,40 m3 m-3; microporosidade, 0,32 m3 m-3; e macroporosidade, 0,09 m3 m-3.

Aos dez dias antes da semeadura, com um penetrômetro digital Falker PLG1020 (Falker, Porto Alegre, RS, Brasil), o solo continha os seguintes valores de resistência à penetração: 0,2, 1,6, 2,1, 2,1, 1,9 e 1,7 MPa (safra 2013/2014) e 0,2, 3,0, 2,3, 2,1, 1,0, 0,6 MPa (safra 2014/2015), nas camadas do solo de 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25 e 25-30 cm de profundidade, respectivamente. A umidade volumétrica do solo, por ocasião da avaliação, era de 26 e 20%, para as safras 2013/2014 e 2014/2015, respectivamente.

Para o experimento, utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, em arranjo fatorial 6x2, em faixas, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram de fator A e fator D. O fator A abrangeu os seguintes sistemas de implantação: A1, semeadura com disco duplo desencontrado; A2, semeadura com disco ondulado de 12 ondas; A3, semeadura com haste sulcadora; A4, semeadura com haste sulcadora e mecanismo de acomodação do solo; A5, semeadura em microcamalhão; e A6, escarificação do solo e semeadura com disco duplo desencontrado. O fator D abrangeu os tratamentos com ou sem irrigação. Na safra 2014/2015, trocou-se o fator A4 por haste desencontrada a 5 cm da linha de semeadura.

O experimento 2 foi realizado em área com relevo suave-ondulado, e o solo foi classificado como Planossolo Háplico eutrófico típico, pertencente à unidade de mapeamento São Gabriel (Santos et al., 2013SANTOS, H.G. dos; JACOMINE, P.K.T.; ANJOS, L.H.C. dos; OLIVEIRA, V.A. de; LUMBRERAS, J.F.; COELHO, M.R.; ALMEIDA, J.A. de; CUNHA, T.J.F.; OLIVEIRA, J.B. de. Sistema brasileiro de classificação de solos. 3.ed. Brasília: Embrapa, 2013. 353p.), com os seguintes atributos físico-químicos, aos 50 dias antes da semeadura, na camada de 0,0-20 cm: argila, 340 g kg-1; pHágua (1:1), 5,2; P, 2,2 mg dm-3; K, 112 mg dm-3; Ca, 10,5 cmolc dm-3; Mg, 8,0 cmolc dm-3; e MO, 16 g kg-1. Aos dez dias antes da semeadura, na camada de 0,0-20 cm, o solo apresentava os seguintes valores: densidade, 1,60 Mg m-3; porosidade total, 0,36 m3 m-3; microporosidade, 0,35 m3 m-3; e macroporosidade, 0,03 m3 m-3. O solo do experimento 2 apresentava, ainda, os seguintes valores de resistência à penetração: 0,3, 3,0, 1,8, 1,4, 1,2 e 1,3 MPa, nas camadas do solo de 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25 e 25-30 cm de profundidade, respectivamente. Por ocasião da avaliação de resistência à penetração, o solo apresentava 25,5% de umidade volumétrica média.

Para o experimento 2, utilizou-se um delineamento de blocos completos ao acaso, com quatro repetições. Os tratamentos foram os mesmos do experimento 1, para a safra 2013/2014, porém, sem o tratamento microcamalhão e irrigação.

A escarificação do solo no experimento 1, na safra de 2013/2014, foi realizada aos 45 dias antes da semeadura e, na safra de 2014/2015, aos 19 dias antes da semeadura. No experimento 2, a escarificação do solo foi realizada por ocasião da semeadura. A profundidade da escarificação do solo foi de 25 cm, e o espaçamento entre as hastes do escarificador, de 35 cm. As profundidades de trabalho da haste sulcadora, da haste sulcadora no sistema em microcamalhão, do disco duplo e do disco ondulado no solo foram aproximadamente de 18, 12, 10 e 8 cm, respectivamente.

A semeadura do experimento 1 foi realizada nos dias 7 e 14 de novembro de 2013 e 2014, respectivamente, com uma semeadora-adubadora pantográfica. Em decorrência de uma precipitação pluvial de 245 mm aos dois dias após a semeadura, na safra 2013/2014, realizou-se a ressemeadura do experimento no dia 26 de novembro de 2013. A semeadura do experimento 2 foi realizada no dia 5 de novembro de 2013. A cultivar de soja utilizada para ambos os experimentos foi a 'BMX Tornado RR (6863 RSF)', com 26 sementes m-2, com 0,5 m de distância entre linhas.

As sementes foram tratadas com fipronil (250 g L-1) e carbendazim + thiram (150 g L-1 + 350 g L-1), à dose de 150 mL e 200 mL 100 kg-1 de semente, respectivamente, e foram inoculadas com estirpes de Bradyrhizobium japonicum (100g 50kg-1 de semente). A adubação de base na safra de 2013/2014, para os experimentos 1 e 2, foi de 30 kg ha-1 de N, 60 kg ha-1 de P2O5 e 60 kg ha-1 de K2O. No entanto, para o experimento 1, em razão da ressemeadura, utilizou-se mais 10 kg ha-1 de N, 20 kg ha-1 de P2O5 e 20 kg ha-1 de K2O. Na safra de 2014/2015, a adubação de base foi de 13 kg ha-1 de N, 55 kg ha-1 de P2O5 e 87 kg ha-1 de K2O. Os demais tratos culturais foram realizados conforme as recomendações técnicas para cultura (Costamilan et al., 2012COSTAMILAN, L.M.; CARRÃO-PANZINI, M.C.; STRIEDER, M.L.; BERTAGNOLLI, P.F. (Org.). Indicações técnicas para a cultura da soja no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina, safras 2012/2013 e 2013/2014. Passo Fundo: Embrapa Trigo, 2012. 142p. (Embrapa Trigo. Documentos, 107).).

A irrigação com vazão média de 5 L s-1 foi aplicada por superfície, em faixas irrigadas. No experimento 1, realizou-se uma irrigação na safra de 2013/2014, com lâmina de irrigação de 55 mm, quando a umidade média do solo se encontrava em 58% da capacidade de campo (CC) à profundidade de 0-20 cm, no estádio V4 das plantas, e duas irrigações na safra de 2014/2015, das quais uma de 41 mm no estádio R3, e outra de 46 mm em R5, segundo escala de Fehr & Caviness (1977)FEHR, W.R.; CAVINESS, C.E. Stages of soybean development. Ames: Iowa State University of Science and Technology, 1977. 11p. (Special report, 80).. A umidade do solo na camada de 0-20 cm, em R3 e R5, encontrava-se em 60,6 e 54,2% da CC, respectivamente. As unidades experimentais mediram 40x3 m e 60x3 m para os experimentos 1 e 2, respectivamente, com área útil de 15 m2 cada.

Avaliou-se o conteúdo de oxigênio do solo à profundidade de 0-10 cm, durante todo o ciclo da cultura, por meio do medidor de oxigênio ICT-SOM (ICT International, Armidale, New South Wales, Austrália), com sensores de oxigênio modelo ICT-O2 colocados na linha de semeadura. Avaliaram-se, ainda, a densidade (Ds), porosidade total (PT), microporosidade (Mi) e macroporosidade (Ma) do solo, no estádio V6 das plantas. Para essa avaliação, coletaram-se amostras de solo das camadas de 0-10 e de 10-20 cm, na linha de semeadura da cultura, por meio de anéis volumétricos de 4,0 e 4,8 cm de altura e diâmetro, respectivamente. Após as coletas, as amostras de solo foram encaminhadas para laboratório e analisadas segundo as técnicas descritas por Donagema et al. (2011)DONAGEMA, G.K.; CAMPOS, D.V.B. de; CALDERANO, S.B.; TEIXEIRA, W.G.; VIANA, J.H.M. (Org.). Manual de métodos de análise de solo. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2011. 230p. (Embrapa Solos. Documentos, 132).. A Ds foi determinada pelo método volumétrico, a PT foi assumida como a umidade de saturação, a Mi pelo método da mesa de tensão a 0,6 m, e a Ma pela diferença entre PT e Mi.

Realizou-se a média das duas camadas de solo, tendo-se obtido os resultados referentes a camada de 0-20 cm. As variáveis avaliadas nas plantas foram: estatura de plantas, área foliar, massa de matéria seca da parte aérea, número e massa de matéria seca de nódulos e rendimento de grãos. As cinco primeiras avaliações foram realizadas nos estádios V6 e R3, para ambos os experimentos, com exceção do índice de área foliar, que foi avaliado apenas no V6, e da nodulação das plantas que, no experimento 2, foi avaliada em R3.

Para avaliar a estatura das plantas, a área foliar, e a massa de matéria seca da parte aérea, coletou-se a parte aérea de cinco plantas em sequência, na linha de cultivo rente ao solo que, posteriormente, foram acondicionadas em embalagens de plástico e encaminhadas ao laboratório. Determinou-se a estatura das cinco plantas, com régua graduada, a área foliar em três plantas, por meio de medidor portátil LI-3000C (LI-COR, Lincoln, NE, EUA) e, em seguida, calculou-se o IAF conforme Radin et al. (2003)RADIN, B.; BERGAMASCHI, H.; REISSER JUNIOR, C.; BARNI, N.A.; MATZENAUER, R.; DIDONÉ, I.A. Eficiência de uso da radiação fotossinteticamente ativa pela cultura do tomateiro em diferentes ambientes. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.38, p.1017-1023, 2003. DOI: 10.1590/S0100-204X2003000900001.
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. Após essas avaliações, a parte aérea das cinco plantas foi seca em estufa de circulação forçada de ar à temperatura de 65°C até a obtenção de massa constante.

Para a determinação da nodulação, coletou-se um monólito de solo de 40x40x20 cm (comprimento, largura e profundidade), com as raízes das cinco plantas, para avaliar o número de nódulos por planta, a viabilidade de nódulos e a massa de matéria seca dos nódulos, segundo metodologia de Vieira Neto et al. (2008)VIEIRA NETO, S.A.; PIRES, F.R.; MENEZES, C.C.E. de; MENEZES, J.F.S.; SILVA, A.G. da; SILVA, G.P.; ASSIS, R.L. de. Formas de aplicação de inoculante e seus efeitos sobre a nodulação da soja. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.32, p.861-870, 2008. DOI: 10.1590/S0100-06832008000200040.
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. O rendimento de grãos foi avaliado ao final do ciclo (R8), a partir da parcela útil de 10 m2.

Os valores de precipitação pluvial para o experimen-to 1 foram obtidos da Estação Meteorológica Automática do 8° Disme/Inmet, localizada no Departamento de Fitotecnia da UFSM, a aproximadamente 500 m do experimento. Para o experimento 2, os dados de precipitação pluvial foram obtidos por pluviômetro AcuRite (AcuRite, Lake Geneva, WI, EUA), instalado a 200 m do experimento. Os resultados foram submetidos ao teste das pressuposições, do modelo matemático de normalidade e homogeneidade das variâncias. A análise da variância dos dados dos experimentos foi realizada pelo teste F. As médias dos fatores, quando significativas, foram comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade.

Resultados e Discussão

A área em que foi realizado o experimento 1 apresentava resistência à penetração de 2,1 MPa na camada de 10-20 cm, na safra de 2013/2014, e de 3,0 MPa na camada de 5-20 cm, na safra de 2014/2015. Os sistemas de implantação influenciaram a qualidade física do solo no experimento 1 (Tabela 1). Os sistemas que utilizaram haste sulcadora na semeadora, o sistema em microcamalhão e a escarificação reduziram a densidade média do solo, na camada de 0-20 cm, e aumentaram a porosidade total e a macroporosidade do solo nessa mesma camada, na linha de semeadura, em comparação ao disco duplo e ondulado nas safras de 2013/2014 e 2014/2015. Os discos duplo e ondulado não foram eficientes em reduzir a camada compactada na linha de semeadura, o que está de acordo com os resultados obtidos por Drescher et al. (2011)DRESCHER, M.S.; ELTZ, F.L.F.; DENARDIN, J.E.; FAGANELLO, A. Persistência do efeito de intervenções mecânicas para a descompactação de solos sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.35, p.1713-1722, 2011. DOI: 10.1590/S0100-06832011000500026.
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, em que o disco apresenta menor resposta de rompimento da camada compactada, fato associado ao menor efeito em profundidade no solo. De acordo com Nunes et al. (2014)NUNES, M.R.; DENARDIN, J.E.; FAGANELLO, A.; PAULETTO, E.A.; PINTO, L.F.S. Efeito de semeadora com haste sulcadora para ação profunda em solo manejado com plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.38, p.627-638, 2014. DOI: 10.1590/S0100-06832014000200027.
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, o emprego da haste sulcadora proporciona aumento da macroporosidade, da porosidade total e redução da densidade do solo e resistência à penetração da camada compactada na linha de cultivo.

Tabela 1:
Densidade do solo (Ds), porosidade total (PT), microporos (Mi), macroporos (Ma), estatura de planta (E) e massa de matéria seca da parte aérea (MSPA), nos estádios V6 e R3 de desenvolvimento das plantas, e índice de área foliar (IAF) no estádio V6, em consequência dos sistemas de corte da semadora e irrigação para a cultivar de soja 'BMX Tornado', Santa Maria, RS, safras 2013/2014 e 2014/2015, e Formigueiro, RS, safra 2013/2014(1).

Observou-se que os sistemas de implantação influenciaram a qualidade física do solo, com resposta no crescimento das plantas (estatura e massa de matéria seca da parte aérea). Em geral, o sistema com escarificação do solo, seguido dos sistemas com haste sulcadora e microcamalhão resultaram em maior estatura de plantas e massa de matéria seca da parte aérea, nos estádios V6 e R3, nas safras de 2013/2014 e de 2014/2015. Para o índice de área foliar (IAF), a maior resposta observada no sistema com escarificação do solo, que proporcionou maior IAF. Além disso, houve maior número e matéria seca de nódulos no estádio V6 no sistema com escarificação do solo, na safra 2013/2014 (Tabela 2). Resultado semelhante ocorreu para a safra 2014/2015, em que houve maior número e massa de matéria seca de nódulos em V6 e R3, para esse sistema, seguido dos sistemas com haste sulcadora e em microcamalhão. A menor nodulação foi verificada no sistema de semeadura que utilizou disco duplo (safra 2013/2014) e no que utilizou disco duplo e disco ondulado (safra 2014/2015). Além disso, no sistema com disco duplo, houve maior inviabilização de nódulos no estádio V6, em ambas as safras (Tabelas 2 e 3).

Tabela 2:
Número de nódulos por planta (NNP), massa matéria seca de nódulos por planta (MSNP) e percentual de nódulos inviáveis (NI), nos estádios V6 e R3 de desenvolvimento da cultivar de soja 'BMX Tornado', em Santa Maria, RS, nas safras 2013/2014 e 2014/2015, e em Formigueiro, RS, na safra 2013/2014(1).
Tabela 3:
Massa de matéria seca de nódulos por planta (MSN), no estádio R3, percentual de nódulos inviáveis (NI), nos estádios V6 e R3 de desenvolvimento das plantas, e rendimento de grãos em consequência dos sistemas de corte da semadora e irrigação em Santa Maria, RS, safras 2013/2014 e 2014/2015, e em Formigueiro, RS, safra 2013/2014(1).

Este resultado está associado ao menor efeito de redução da camada compactada do solo por esses sistemas, na linha de semeadura, em comparação aos demais, visto que a nodulação e a fixação biológica de N são afetadas pela presença de camada compactada do solo (Siczek & Lipiec, 2011SICZEK, A.; LIPIEC, J. Soybean nodulation and nitrogen fixation in response to soil compaction and surface straw mulching. Soil and Tillage Research, v.114, p.50-56, 2011. DOI: 10.1016/j.still.2011.04.001.
https://doi.org/10.1016/j.still.2011.04....
). Esses autores encontraram redução do número de nódulos por planta e redução da atividade da nitrogenase, em presença de camada compactada. Um dos efeitos indiretos da presença de camada compactada do solo sobre a fixação biológica de N ocorre pela redução do conteúdo de oxigênio no solo, o que inviabiliza a respiração das raízes (Lanza et al., 2013LANZA, L.N.M.; ROSSI, S.C.; SODEK, L. Adubação nitrogenada beneficia soja alagada. Bragantia, v.72, p.2-9, 2013. DOI: 10.1590/S0006-87052013005000011.
https://doi.org/10.1590/S0006-8705201300...
). Além disso, a atividade da nitrogenase é altamente dependente da disponibilidade de oxigênio (Justino & Sodek, 2013JUSTINO, G.C.; SODEK, L. Recovery of nitrogen fixation after short-term flooding of the nodulated root system of soybean. Journal of Plant Physiology, v.170, p.235-241, 2013. DOI: 10.1016/j.jplph.2012.10.006.
https://doi.org/10.1016/j.jplph.2012.10....
). Assim, no presente experimento (Figura 1A), observa-se que o conteúdo de oxigênio no solo, na safra de 2013/2014, foi menor na maioria dos meses de desenvolvimento das plantas, no sistema com disco duplo, em comparação ao sistema com haste sulcadora. Nesse contexto, uma das possíveis explicações para a maior nodulação no sistema com escarificação do solo, seguido dos sistemas com haste sulcadora e microcamalhão, é que esses sistemas tenham proporcionado maior conteúdo de oxigênio no solo na linha de semeadura, em consequência do aumento da macroporosidade do solo, que auxilia a drenagem e a aeração do solo.

Figura 1:
Precipitação pluvial diária para o experimento 1 em Santa Maria, RS, nas safras 2013/2014 (A) e 2014/2015 (C), para experimento 2 em Formigueiro, RS, na safra 2013/2014 (B), precipitação pluvial mensal e normal climatológica para Santa Maria (D) e conteúdo de oxigênio no solo (A).

Além dos efeitos benéficos pelo uso dos sistemas com haste (escarificação do solo, semeadura com haste sulcadora e semeadura em microcamalhão com haste sulcadora) quanto à redução da camada compactada na linha de semeadura, o que melhorou a qualidade física do solo, o crescimento e nodulação das plantas, observou-se que a irrigação também é uma importante prática de manejo em soja cultivada em área com camada compactada. A realização da irrigação de 55 mm proporcionou maior estatura e massa de matéria seca da parte aérea. Ruviaro et al. (2011)RUVIARO, C.; DORNELES, J.G.L.; SILVA, A.M.; BEN, C.A.V. Comportamento da soja submetida a diferentes regimes hídricos e viabilidade da irrigação suplementar na região do Vale do Jaguari-RS. Perspectiva, v.35, p.79-90, 2011., também encontraram resposta significativa da irrigação, em comparação à testemunha sem irrigação, e encontraram correlação de 93% entre o volume de água aplicado e a estatura das plantas. De acordo com Ferrari et al. (2015)FERRARI, E.; PAZ, A. da; SILVA, A.C. da. Déficit hídrico no metabolismo da soja em semeaduras antecipadas no Mato Grosso. Nativa, v.3, p.67-77, 2015. DOI: 10.14583/2318-7670.v03n01a12.
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, o estresse causado por deficit de água leva à ocorrência de plantas de soja pouco desenvolvidas, com pequena estatura e área foliar reduzida, pois uma das alterações provocadas pelo estresse hídrico é a redução do potencial hídrico foliar, que causa o fechamento estomático e, consequentemente, a diminuição das trocas gasosas e a inibição de vários processos bioquímicos e fisiológicos, como a fotossíntese, respiração, absorção de íons, metabolismo dos nutrientes, entre outros. Além disso, a irrigação incrementou a massa de matéria seca de nódulos (Tabela 2), pois a nodulação é influenciada pelo conteúdo de água no solo (Siczek & Lipiec, 2011SICZEK, A.; LIPIEC, J. Soybean nodulation and nitrogen fixation in response to soil compaction and surface straw mulching. Soil and Tillage Research, v.114, p.50-56, 2011. DOI: 10.1016/j.still.2011.04.001.
https://doi.org/10.1016/j.still.2011.04....
), e a fixação biológica de N é um processo metabólico muito sensível ao deficit de água em plantas de soja (Gil-Quintana et al., 2013GIL-QUINTANA, E.; LARRAINZAR, E.; SEMINARIO, A.; DÍAZ-LEAL, J.L.; ALAMILLO, J.M.; PINEDA, M.; ARRESE-IGOR, C.; WIENKOOP, S.; GONZÁLEZ, E.M. Local inhibition of nitrogen fixation and nodule metabolism in drought-stressed soybean. Journal of Experimental Botany, v.64, p.2171-2182, 2013. DOI: 10.1093/jxb/ert074.
https://doi.org/10.1093/jxb/ert074....
; King et al., 2014KING, C.A.; PURCELL, L.C.; BOLTON, A.; SPECHT, J.E. A possible relationship between shoot N concentration and the sensitivity of N2 fixation to drought in soybean. Crop Science, v.54, p.746-756, 2014. DOI: 10.2135/cropsci2013.04.0271.
https://doi.org/10.2135/cropsci2013.04.0...
).

A redução da camada compactada no solo na linha de semeadura, pelos sistemas com haste, impactou positivamente o rendimento de grãos de soja em ambas as safras. Na safra de 2013/2014 (Tabela 3), o sistema com escarificação do solo proporcionou maior rendimento do que o sistema com o disco duplo, o qual, em números absolutos, foi o sistema que apresentou o menor rendimento entre todos os testados. A escarificação do solo incrementou a produtividade em 10%. Na safra de 2014/2015, os resultados foram semelhantes aos da safra 2013/2014, em que o maior rendimento foi observado no sistema com escarificação do solo, seguido dos sistemas de semeadura com haste sulcadora, haste sulcadora desencontrada a 5 cm da linha de semeadura e microcamalhão, e os menores rendimentos de grãos ocorreram nos sistemas com disco ondulado e duplo. O sistema com escarificação do solo, seguido da semeadura com haste e haste desencontrada a 5 cm da linha de semeadura, proporcionaram rendimento 26, 15 e 12% superior ao do sistema com disco duplo.

A irrigação de 55 mm, realizada em V4, resultou em aumento de 10% no rendimento de grãos, na safra de 2013/2014, e 8% na safra de 2014/2015 quando foram aplicadas duas irrigações, de 41 mm e de 46 mm, nos estádio R3 e R5, respectivamente. A água é fundamental para que a planta expresse seu potencial de resposta a toda e qualquer tecnologia empregada, pois, segundo Ruviaro et al. (2011)RUVIARO, C.; DORNELES, J.G.L.; SILVA, A.M.; BEN, C.A.V. Comportamento da soja submetida a diferentes regimes hídricos e viabilidade da irrigação suplementar na região do Vale do Jaguari-RS. Perspectiva, v.35, p.79-90, 2011., o uso da irrigação está diretamente relacionado à expressão do potencial da cultura. Essa limitação ocorre porque a água está envolvida na maioria dos processos bioquímicos e fisiológicos da planta (King et al., 2014KING, C.A.; PURCELL, L.C.; BOLTON, A.; SPECHT, J.E. A possible relationship between shoot N concentration and the sensitivity of N2 fixation to drought in soybean. Crop Science, v.54, p.746-756, 2014. DOI: 10.2135/cropsci2013.04.0271.
https://doi.org/10.2135/cropsci2013.04.0...
; Du et al., 2015DU, T.S.; KANG, S.Z.; ZHANG, J.H.; DAVIES, W.J. Deficit irrigation and sustainable water-resource strategies in agriculture for China's food security. Journal of Experimental Botany, v.66, p.2253-2269, 2015. DOI: 10.1093/jxb/erv034.
https://doi.org/10.1093/jxb/erv034....
; Ferrari et al., 2015FERRARI, E.; PAZ, A. da; SILVA, A.C. da. Déficit hídrico no metabolismo da soja em semeaduras antecipadas no Mato Grosso. Nativa, v.3, p.67-77, 2015. DOI: 10.14583/2318-7670.v03n01a12.
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). Além disso, o aumento do rendimento de grãos, em consequência da irrigação, pode estar relacionado à maior nodulação das plantas, como foi verificado no presente estudo, pois a nodulação é um fator determinante no rendimento de grãos e está correlacionada a 40% do rendimento (Brandelero et al., 2009BRANDELERO, E.M.; PEIXOTO, C.P.; RALISCH, R. Nodulação de cultivares de soja e seus efeitos no rendimento de grãos. Semina: Ciências Agrárias, v.30, p.581-588, 2009. DOI: 10.5433/1679-0359.2009v30n3p581.
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2009v3...
).

No experimento 2, a área em que foi realizado este estudo também apresentou uma camada compactada próxima à superfície do solo, caracterizada entre 5- 5 cm, com valores de resistência do solo à penetração de até 3,0 MPa. Assim como observado nas duas safras de estudo no experimento 1, no experimento 2 também se observou efeito positivo dos sistemas com escarificação do solo e haste sulcadora sobre a redução da camada compactada na linha de semeadura. De acordo com os resultados, esses sistemas reduziram a densidade do solo e aumentaram a porosidade total e a macroporosidade média na camada de 0-20 cm (Tabela 1). Em razão disso, esses sistemas impactaram positivamente o crescimento, a nodulação e o rendimento de grãos.

No sistema com escarificação do solo, houve maior estatura de plantas em R3 e massa de matéria seca da parte aérea e índice de área foliar em V6 (Tabela 1). Além disso, nesse sistema e no sistema com haste sulcadora, as plantas apresentaram maior número e massa de matéria seca de nódulos. Diferentemente do experimento 1, no experimento 2 não se observou efeito da inviabilidade de nódulos. Isso pode ser atribuído às condições locais de solo de cada experimento, principalmente quanto ao relevo da área que, no experimento 1, é plano, e no experimento 2 é suavemente ondulado.

Para o rendimento de grãos, o uso da haste sulcadora na semeadora incrementou em 12% o rendimento em relação ao disco duplo (Tabela 3). Assim como observado no experimento 1, o menor rendimento de grãos ocorreu no sistema com disco duplo, como consequência de seu menor efeito de rompimento da camada compactada do solo, o que afetou o crescimento e a nodulação das plantas, que interfere na disponibilidade de N às plantas (Siczek & Lipiec, 2011SICZEK, A.; LIPIEC, J. Soybean nodulation and nitrogen fixation in response to soil compaction and surface straw mulching. Soil and Tillage Research, v.114, p.50-56, 2011. DOI: 10.1016/j.still.2011.04.001.
https://doi.org/10.1016/j.still.2011.04....
).

No experimento 2, o sistema com escarificação do solo apresentou menor rendimento de grãos em comparação ao uso da haste sulcadora. A hipótese para isto é que a escarificação do solo foi realizada no mesmo dia da semeadura, que foi seguida de duas gradagens para a uniformização da área, fato que, somado a uma precipitação de aproximadamente 200 mm, durante um período de três dias após a semeadura, pode ter causado maior desestruturação do solo do que a semeadura com haste sulcadora.

No experimento 2 em Formigueiro, o rendimento de grãos foi menor do que no experimento 1 em Santa Maria. Isto pode ser atribuído à menor nodulação das plantas e também à menor precipitação pluvial para alguns meses, em comparação a Santa Maria (Figura 1 D), visto que a nodulação (Brandelero et al., 2009BRANDELERO, E.M.; PEIXOTO, C.P.; RALISCH, R. Nodulação de cultivares de soja e seus efeitos no rendimento de grãos. Semina: Ciências Agrárias, v.30, p.581-588, 2009. DOI: 10.5433/1679-0359.2009v30n3p581.
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2009v3...
) e a disponibilidade de água estão diretamente relacionadas ao rendimento de grãos de soja (Ruviaro et al., 2011RUVIARO, C.; DORNELES, J.G.L.; SILVA, A.M.; BEN, C.A.V. Comportamento da soja submetida a diferentes regimes hídricos e viabilidade da irrigação suplementar na região do Vale do Jaguari-RS. Perspectiva, v.35, p.79-90, 2011.).

De acordo com os resultados obtidos nos dois experimentos e safras agrícolas, observa-se que há resposta diferenciada dos sistemas de implantação quanto à redução da camada compactada e ao rendimento de grãos de soja. Os sistemas com escarificação do solo, haste sulcadora e microcamalhão com haste sulcadora reduzem a densidade do solo, promovem o aumento da porosidade total e macroporosidade e incrementam o rendimento de grãos de soja em área com camada compactada. Na comparação com os sistemas com haste, verifica-se que o uso apenas dos mecanismos com disco duplo e disco ondulado de forma isolada não é eficiente na redução da camada compactada, pois apresentam o menor rendimento de grãos.

Assim, em áreas que apresentam camada compactada próxima à superfície do solo, principalmente nas áreas em rotação com a cultura do arroz irrigado, recomenda-se o uso de sistemas com haste, seja escarificação do solo, ou apenas uso da haste sulcadora na semeadora isolada ou, ainda, o sistema em microcamalhão, para que se tenha maior rendimento de grãos de soja. A irrigação suplementar em épocas de deficit hídrico, quando a umidade do solo se encontra abaixo de 60% da capacidade de campo, também é uma prática recomendada para minimizar os efeitos da camada compactada e do deficit hídrico, para promover aumento do rendimento de grãos da cultura da soja.

Conclusões

  1. O uso dos sistemas com escarificação do solo e haste sulcadora, na semeadura, proporcionam maior rendimento de grãos de soja, em áreas que apresentam camada compactada próxima à superfície do solo.

  2. A irrigação suplementar por faixas, realizada em condições de umidade do solo abaixo de 60% da capacidade de campo, resulta em acréscimo no rendimento de grãos de soja.

Agradecimentos

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), e à Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (Fapergs), por concessão de bolsas.

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Dez 2015

Histórico

  • Recebido
    29 Maio 2015
  • Aceito
    30 Out 2015
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