Plantas de cobertura no controle das perdas de solo, água e nutrientes por erosão hídrica

Cover crops to control soil, water and nutrient losses by water erosion

MANEJO DE SOLO, ÁGUA E PLANTA

Plantas de cobertura no controle das perdas de solo, água e nutrientes por erosão hídrica

Cover crops to control soil, water and nutrient losses by water erosion

Dione P. Cardoso^I; Marx L. N. Silva^II; Gabriel J. de Carvalho^III; Diego A. F. de Freitas^II; Junior C. Avanzi^IV

^I Universidade Federal do Tocantins, Rua Badejós, Chácaras 69 a 72, Zona Rural, CEP 77402-970, Gurupi, TO. Fone: (63) 9947-4556,

E-mail: [e-mail]

^II Departamento de Ciência do Solo/UFLA, CEP 37200-000, Lavras, MG, E-mail: [e-mail]; [e-mail]

^III Departamento de Ciência de Fitotecnia/UFLA, E-mail: [e-mail]

^IV EMBRAPA, Centro Nacional de Pesquisa em Pesca, Aquicultura e Sistemas Agrícolas, CEP 77015-012, Palmas, TO,

E-mail: [e-mail]

RESUMO

Plantas com alto índice de cobertura e elevada produtividade de fitomassa propiciam melhor proteção ao solo, amortecendo o impacto das gotas de chuva sobre a superfície do solo reduzindo, consequentemente, os processos erosivos. Objetivou-se avaliar a influência das plantas de cobertura e dos espaçamentos de plantio no controle das perdas de solo, água e nutrientes por erosão hídrica, visando à conservação do solo. O experimento foi conduzido em um Argissolo Vermelho-Amarelo, cujos tratamentos foram definidos por três espécies de plantas de cobertura: crotalária júncea, feijão-de-porco e milheto e com dois espaçamentos entrelinhas (0,25 e 0,50 m). Para a quantificação das perdas de solo, água e nutrientes, utilizaram-se parcelas de 4 x 12 m em que a maior dimensão obedeceu ao sentido do declive. Nos meses de dezembro e janeiro ocorrem os maiores valores de erosividade requerendo, neste período, melhor cobertura da superfície do solo. O feijão-de-porco foi a espécie que apresentou maior potencial no controle dos processos erosivos; quanto ao espaçamento a melhor proteção do solo para todas as culturas foi obtida no espaçamento de 0,25 m, propiciando menores perdas de solo, água e nutrientes.

Palavras-chave: crotalária júncea, feijão-de-porco e milheto

ABSTRACT

Cover plants with high coverage index and biomass productivity provide a better soil protection, cushioning the impact of the raindrops on the soil surface, thus reducing the erosion process. The objective of this study was to evaluate the influence of cover crops and plant spacing in the control of soil, water and nutrient of this study losses by water erosion, aiming the soil conservation. The experiment was conducted in the Red-Yellow Argisol, with three treatments of cover crops; sunn hemp, jackbean and millet, in two row spacing (0.25 and 0.50 m). To quantify the loss of soil, water and nutrients, plots of 4 x 12 m were used, and the larger dimension followed up and down slope. During the months of December and January there were the highest erosivity values, requiring in this period a better coverage of the soil surface. The jackbean was the species with the highest potential in the erosion control; and the spacing that promoted the best soil protection for all crops was 0.25 m, providing lesser losses of soil, water and nutrients.

Keywords: sunn hemp, jackbean and milhet

INTRODUÇÃO

O impacto das gotas de chuva sobre a superfície do solo constitui o ponto inicial da erosão hídrica. Em localidades onde a erosividade da chuva é elevada e a superfície do solo se encontra desprovida de cobertura vegetal, pode ocorrer grande degradação com consequentes perdas de solo, água e nutrien-tes, fatores essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas. A perda de solo e os elementos que lhe são associados, podem causar danos ambientais, como o assoreamento e a eutrofização de cursos d'água, além de prejuízo econômico ao produtor e à sociedade.

Vários estudos relacionam as perdas de solo, água e nutrientes com as práticas conservacionistas e indicam como manter a produtividade sem prejudicar os recursos naturais (Cogo et al., 2003; Bertol et al., 2004; Guadagnin et al., 2005; Silva et al., 2005; Aguiar et al., 2006; Pires et al., 2006; Carvalho et al., 2007; 2009; Leite et al., 2009). Conforme Bertol et al. (2007), independentemente do sistema de manejo empregado o custo referente às perdas anuais na forma de adubos pela erosão hídrica, é relativamente elevado.

As plantas de cobertura exercem influência sobre essas perdas; portanto, espera-se que uma espécie com alto índice de cobertura e elevada produtividade de fitomassa propicie maior proteção ao solo, reduzindo o impacto da gota de chuva sobre a superfície do solo e, em consequência, o escoamento superficial e a erosão hídrica.

Na região Sul do Estado de Minas Gerais, onde a topografia, precipitação e o tipo de solo favorecem o processo erosivo, torna-se importante o uso de técnicas alternativas para o controle da erosão, como o uso de plantas de cobertura para uma melhor proteção da superfície do solo. Assim, objetivou-se avaliar a influência das plantas de cobertura e dos espaçamentos de plantio no controle das perdas de solo, água e nutrientes por erosão hídrica, visando à conservação do solo.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi instalado entre as coordenadas 21º 13' 20" S e 44º 58' 17" W, na área experimental da Universidade Federal de Lavras - UFLA. A temperatura média anual e a precipitação anual foram de 20,8 ºC e 1.248 mm em 2007 e de 20,1 ºC e 1.644 mm em 2008. As plantas de cobertura foram plantadas em novembro de 2007 sobre um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico, apresentando textura superficial e subsuperficial argilosas, com os seguintes atributos químicos na camada superficial: pH em água, 5,4; P-rem, 2,8 mg dm^-3; SB, 2,5 cmol_c dm^-3; T, 5,7 cmol_c dm^-3; matéria orgânica, 24 g kg^-1.

Visando à determinação da erosividade, utilizaram-se os dados pluviométricos de precipitação de 10 em 10 min, referentes ao período de dezembro de 2007 a março de 2008, obtidos na Estação Climatológica Principal de Lavras. Posteriormente, calculou-se a energia cinética total de chuvas, conforme Wischmeier & Smith (1958). Segundo esses pesquisadores o EI₃₀ equivale à multiplicação da energia cinética total (E) de uma chuva erosiva pela máxima intensidade ocorrida em um período consecutivo de 30 min (I₃₀). As chuvas menores que 10 mm, com intensidade máxima menor que 24 mm h^-1, em 15 min, ou energia cinética menor que 3,6 MJ, conforme Maria (1994), foram consideradas não erosivas.

As avaliações das perdas de solo, água e nutrientes, foram realizadas sob chuva natural em parcelas de 4 x 12 m, delimitadas por chapas galvanizadas de 0,40 m de largura, enterradas em 0,20 m. Na extremidade inferior das parcelas foram instaladas caixas coletoras com divisores tipo Geib em que apenas 1/9 da água da enxurrada coletada era transferido para a segunda caixa (Cogo, 1978 a,b). A semeadura foi realizada diretamente nos sulcos, espaçados 0,25 e 0,50 m, no sentido do declive. Não houve preparo convencional do solo nem correção da fertilidade para semeadura.

Os tratamentos foram constituídos de plantas de cobertura em dois espaçamentos: crotalária júncea (Crotalaria juncea L., Fabaceae-Faboideae) em sulcos espaçados 0,25 e 0,50 m; feijão-de-porco (Canavalia ensiformis DC., Fabaceae-Faboideae) em sulcos espaçados 0,25 e 0,50 m e milheto (Pennisetum sp Rich., Poaceae-Panicoideae) em sulcos espaçados 0,25 e 0,50 m. O esquema da distribuição das parcelas no campo é representado na Figura 1.

Para a quantificação das perdas de nutrientes, causadas pelo escoamento superficial, foram analisadas as concentrações de P, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, contidos nos sedimentos da enxurrada.

O potencial de arraste de sedimentos do solo (PAS) foi determinado com base nas perdas de solo em Mg ha^-1, divididas pelas perdas de água em mm (Zhou et al., 2002; Brito et al., 2005; Pires et al., 2006; Carvalho et al., 2007).

A taxa de enriquecimento do sedimento foi determinada dividindo-se os teores dos nutrientes contidos nos sedimentos da enxurrada, pelos teores determinados no solo (Hernani et al., 1999; Silva et al., 2005). Quando a taxa de enriquecimento da enxurrada foi superior a 1, significou incremento na concentração de nutrientes e, se inferior a 1, significou ausência de enriquecimento (Hernani et al., 1999).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com relação ao índice de cobertura observou-se, para a crotalária júncea, um porte ereto, com folhas miúdas, cuja estrutura horizontal não foi suficiente para proteger de forma adequada a superfície do solo, havendo tendência de maiores perdas (Figura 2). A crotalária júncea é uma planta de crescimento inicial rápido, o que a diferenciou do feijão-de-porco e do milheto. Posteriormente, o feijão-de-porco se destacou das demais, apresentando os maiores índices de cobertura do solo devido à forma de sua estrutura horizontal (Figura 2).

O feijão-de-porco apresentou porte rasteiro e folhas alternas, com folíolos grandes elíptico-ovais intercalados entre si, protegendo a superfície do solo do impacto direto das gotas de chuva e reduzindo o escoamento superficial, sendo considerado uma espécie muito eficaz como planta de cobertura. Assim, a melhor proteção do Argissolo Vermelho-Amarelo foi relacionada ao desempenho desta planta de cobertura. Os maiores índices de cobertura (Figura 2) foram proporcionados pelo feijão-de-porco, sendo de 95,61 e 92,10%, para os espaçamentos de 0,25 e 0,50 m, respectivamente, e os menores índices de cobertura, pela crotalária júncea, nos espaçamentos de 0,25 m (40,13%) e 0,50 m (39,04%).

Os valores mensais, totais e médios de erosividade da chuva e precipitação durante o período do estudo, são apresentados na Tabela 1. Para a erosividade, observa-se a seguinte tendência: janeiro > dezembro > março > fevereiro, com variação de 259 a 1255 MJ mm ha^-1 h^-1 mês^-1. Na maior parte do tempo de estudo o valor mensal de erosividade esteve acima do considerado crítico, que é de 500 MJ mm ha^-1 h^-1 mês^-1 (Rufino, 1986). Observa-se, no mês de fevereiro, que a erosividade foi inferior à do mês de março (Tabela 1), mesmo com valores superiores de precipitação, em razão das menores intensidades da chuva e energia cinética.

Na Tabela 2 observam os valores de perda de solo sob chuva natural para o argissolo Vermelho-Amarelo sob crotalária júncea, feijão-de-porco e milheto, nos espaçamentos 0,25 m e 0,50 m. Em dezembro, as maiores perdas de solo seguiram a sequência crotalária júncea > feijão-de-porco > milheto, dentro do mesmo espaçamento. A crotalária júncea apresentou crescimento inicial rápido porém este crescimento tendeu para altura, ficando boa parte do solo desprovido de vegetação; o milheto apresentou crescimento inicial mais lento, as folhas tenderam a crescer mais, o que proporcionou melhor proteção aos solos que a crotalária júncea (Figura 2). No mês de janeiro (Tabela 2), as maiores perdas de solo no espaçamento de 0,25 m foram: crotalária júncea > feijão-de-porco > milheto e no espaçamento de 0,50 m, foram: feijão-de-porco > milheto > crotalária júncea. No mês de fevereiro as maiores perdas foram: crotalária júncea > milheto > feijão-de-porco, nos dois espaçamentos (Tabela 2). Em março, em ambos os espaçamentos foram: milheto > crotalária júncea > feijão-de-porco (Tabela 2), sendo que o milheto se encontrava na fase de senescência ocorrendo, em razão disto, as maiores perdas de solo devido à sua baixa produtividade de fitomassa (Figura 2), que não foi suficiente para reduzir o impacto das gotas de chuva sobre a superfície do solo.

As maiores perdas mensais de solo ocorreram no espaçamento de 0,50 m, para as três plantas cultivadas (Tabela 2), sendo que a menor densidade das plantas de cobertura contribuiu para o impacto direto das gotas de chuva sobre a superfície do solo e, em contrapartida, o desprendimento e arraste de partículas de solo. Durante os meses de janeiro e fevereiro a crotalária júncea proporcionou a menor perda de solo para o espaçamento de 0,50 m, o que ocorreu provavel-mente porque o maior adensamento de plantas manteve elevada a umidade do solo em fevereiro e o solo apresentou mais próximo à saturação, fazendo com que o escoamento superficial iniciasse antes, sendo as perdas de solo superiores no espaçamento de 0,25 m.

As perdas totais de solo variaram de 0,24 a 2,38 Mg ha^-1, para o feijão-de-porco no espaçamento de 0,25 m e para a crotalária júncea no espaçamento de 0,50 m, respectivamente. Guadagnin et al. (2005) encontraram perdas de solo semelhantes para o preparo do solo/semeadura direta, com seis e nove anos, para os cultivos feijão/soja, ervilhaca/trigo, milho/soja e aveia/trigo, em um Cambissolo Húmico alumínico léptico e Carvalho et al. (2009) para um Argissolo Vermelho-Amarelo sob crotalária júncea em nível. Valores de perdas de solo superiores aos encontrados neste estudo foram obtidos por Leite et al. (2009) em um Latossolo Vermelho-Amarelo ácrico típico, sob preparo convencional morro abaixo, para a cultura do algodão em Mato Grosso. Na região de Lavras, MG, Carvalho et al. (2007) também verificaram valores de perda de solo superiores em um Latossolo Vermelho distroférrico típico sem cobertura vegetal.

Na Tabela 3 verificam os valores de perdas mensais de água sob chuva natural com cultivo de crotalária júncea, feijão-de-porco e milheto, nos espaçamentos 0,25 e 0,50 m. Em dezembro as perdas de água no espaçamento de 0,25 m, foram maiores na crotalária júncea > milheto > feijão-de-porco e no espaçamento de 0,50 m, nos solos sob crotalária júncea > feijão-de-porco > milheto. Em janeiro as perdas de água no espaçamento de 0,25 m: crotalária júncea > feijão-de-porco > milheto e no espaçamento de 0,50 m: milheto > feijão-de-porco > crotalária júncea. Em fevereiro as perdas de água no espaçamento de 0,25 e 0,50 m foram maiores no solo sob crotalária júncea > milheto > feijão-de-porco. No mês de março as perdas de água no espaçamento de 0,25 m: milheto > crotalária júncea > feijão-de-porco e no espaçamento de 0,50 m: crotalária júncea > milheto > feijão-de-porco; neste espaçamento as perdas também não seguiram a tendência de perdas de solo devido à maior cobertura do solo. É provável que a crotalária júncea contribuiu para uma evaporação menor, em virtude da maior cobertura vegetal; com isto, a umidade do solo se manteve elevada, sendo reduzida a taxa de infiltração de água no solo; consequentemente, ocorreu aumento do escoamento superficial, propiciando maiores perdas de água (Tabela 3). Os elevados valores dos coeficientes de variação ocorreram em razão da distribuição irregular das chuvas durante o período de estudo.

As perdas totais de água no Argissolo Vermelho-Amarelo estudado variaram de 6,00 a 44,77 mm, sob o feijão-de-porco no espaçamento de 0,25 m e sob a crotalária júncea no espaçamento de 0,50 m, respectivamente. Carvalho et al. (2009) encontraram valores superiores de perdas de água em um Argissolo Vermelho-Amarelo sob crotalária júncea e milheto morro abaixo, sendo os valores de 65 e 208,7 mm, respectivamente. Silva et al. (2005) encontraram maiores valores de perdas anuais de água em solos descoberto, sendo no Cambissolo Háplico de 371 mm e no Latossolo Vermelho de 114 mm; Brito et al. (2005) encontraram perdas anuais de água em sistemas florestais em Latossolo Vermelho de 23,66 mm e Pires et al. (2006) em Latossolo Vermelho-Amarelo registraram valores de 85,61 mm.

Na Tabela 4 verificam as perdas de P, K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ contidos nos sedimentos após o processo erosivo. A precipitação e a adsorção do P reduziram sua quantidade na solução do solo motivo pelo qual foi o nutriente perdido em menor quantidade no sedimento erodido. O P perdido quase em sua totalidade estava ligado às partículas de solo, sendo a perda de P relacionada à quantidade de solo perdido em cada parcela. O Ca²⁺ foi o nutriente perdido em maior quantidade nos solos sob crotalária júncea, feijão-de-porco e milheto, sendo que este nutriente se apresentava em maior quantidade no solo que o Mg²⁺. As perdas de P, K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ foram menores nos solos protegidos pelo feijão-de-porco, no espaçamento entre linhas de 0,25 m e maiores nos solos com crotalária júncea, no espaçamento de 0,50 m (Tabela 4), sendo que resultados semelhantes foram encontrados por Silva et al. (2005). O menor espaçamento propiciou perdas de P, K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ inferiores ao espaçamento de 0,50 m (Tabela 4); portanto, houve menores perdas de nutrientes visto que estas ocorrem simultaneamente com a perda de solos.

Não houve enriquecimento de K⁺ e Mg²⁺ no sedimento erodido no cultivo de milheto, no espaçamento de 0,50 m (Tabela 5). A crotalária júncea e o milheto no espaçamento de 0,25 m apresentaram os maiores valores de taxa de enriquecimento do sedimento, com Mg²⁺ (1,5). As maiores taxas de enriquecimento do sedimento com P (2,6) e K⁺ (2,3) foram observadas nos solos sob crotalária júncea e com Ca²⁺ (1,5), sob feijão-de-porco, no espaçamento de 0,50 m, visto que a crotalária foi a espécie que menos protegeu o solo dos processos erosivos e, consequentemente, perdeu mais nutrientes.

No espaçamento de 0,25 m a sequência de taxa de enriquecimento do sedimento com a crotalária júncea e o feijão-de-porco foi P > Mg²⁺ > K⁺ = Ca²⁺ e com o milheto, P > K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺. No espaçamento de 0,50 m a sequência de taxa de enriquecimento de enxurrada foi com a crotalária júncea: P > K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺; feijão-de-porco: P > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ e milheto: P > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺.

Na Figura 3 observa-se o potencial de arraste de sedimentos sob as plantas de cobertura estudadas nos espaçamentos de 0,25 e 0,50 m. No espaçamento de 0,25 m os valores obtidos foram de 0,040, 0,047 e 0,051 Mg ha^-1 mm^-1, para feijão-de-porco, milheto e crotalária júncea, respectivamente. No espaçamento de 0,50 m os valores obtidos foram de 0,053 Mg ha^-1 mm^-1 sob crotalária júncea e milheto e de 0,061 Mg ha^-1 mm^-1 sob feijão-de-porco. Este menor valor de potencial de arraste de sedimentos foi devido à proteção do solo e à maior produtividade de massa verde proporcionada pela maior densidade de plantas de cobertura por m².

CONCLUSÕES

1. O maior índice de cobertura proporcionou o melhor crescimento e desenvolvimento de plantas de feijão-de-porco.

2. Entre as espécies de plantas de cobertura estudadas o feijão-de-porco foi a que apresentou maior potencial no controle dos processos erosivos, pois propicia menores perdas de solo e água.

3. A melhor proteção do solo para todas as culturas foi obtida no espaçamento de 0,25 m, haja vista que, quanto menor o espaçamento entre plantas mais entrelaçada fica a parte aérea, reduzindo as perdas de solo, água e nutrientes.

LITERATURA CITADA

Protocolo 173.11 – 15/08/2011

Aprovado em 28/03/2012

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  23 Maio 2012
• Data do Fascículo
  Jun 2012

Histórico

• Recebido
  15 Ago 2011
• Aceito
  28 Mar 2012