Dimas V. S. ResckEloisa A. Belleza FerreiraJoão de Deus G. dos Santos JuniorMarcos Aurélio C. de SáCícero Célio de Figueiredo
MANEJO DO SOLO SOB UM ENFOQUE SISTÊMICO
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
AUMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL
Praia de Botafogo-RJ Fonte: globoesporte.globo.com
1
2
3
4
5
6
6,7
9,2
0
1
2
3
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6
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8
9
10
Po
pu
laçã
o (b
ilh
ões
dep
esso
as)
1800 1925 1958 1974 1987 2000 2008 2050
TAXA DE CRESCIMENTO
tey 0088,0
Status da Água no Mundo
27
67
40
17
15
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0
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30
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Perc
ent
ual
da
Pop
ulaç
ão
Mu
ndia
l
Falta Escassez total > consumo > captação Sem acesso Semsaneamento
2008
2025
20082025
Conceituação de enfoque Conceituação de enfoque sistêmico e evolução para asistêmico e evolução para a
teoria dos complexosteoria dos complexos
O enfoque sistêmico ou a visão holística de um sistema observa a harmonia das dimensões econômica, social e ambiental em umecossistema definido como um todo indivisível.
A palavra sistema tem sido definida como uma interação regular e interdependente dos componentes que formam um todo unificado.
Ecossistema é o sistema que inclui os seres vivos e o ambiente.
GEOCENTRISMO
Desde o Início dos Séculos acreditava-se que a Terra era o centro do Universo.
Aristóteles Ptolomeu
Teoria HeliocêntricaDesenvolvida nos séculos XVI e XVII por Nicolau
Copérnico e consubstanciada pelos estudos de Galilei.
Nicolau Copérnico Galilei
Lei da gravitação Universal
Descrita por Isaac Newton, no Século XVII. Descreveu mais três leis dos corpos em movimento: a análise do movimento, as variações de energia e as forças que atuam sobre um corpo.
Isaac Newton
Sistema de Coordenadas Cartesianas(Plano Cartesiano)
No século XVII, René Descartes desenvolveu essesistema e preconizou que é preciso fragmentar para conhecer (concepção mecanicista do mundo) que predominou até início do século passado.
A concepção do universo como um sistema mecânico considerava os objetos separados, inclusive os organismos vivos.
René Descartes
Teoria da Relatividade
Início do século XX: Albert Einstein (ganhador do prêmio Nobel da Física, em 1922, pelos estudos sobre o efeito fotoelétrico), publicou essa teoria que é umageneralização da Teoria da Gravitação de Newton.
Surge a Teoria Quântica ou Mecânica Quântica seocupando dos movimentos e das interações das partículas em nível atômico e sub-atômico.
Albert Einstein
Grandes Avanços no Campo da BiologiaSéculo XIX: experiências conduzidas por GregorMendel até James Watson e Francis Crick, em 1953, que criaram um modelo de DNA em forma de espiral dupla retorcida, com dois filamentos contendo as quatro bases ligadas entre si e em diversas combinações.
Mendel Watson Crick
SISTEMAS COMPLEXOS
Últimas décadas do século XX: parte da comunidade científica passa a se interessar pela dinâmica de sistemas ditos complexos, cujas partes se interagem de forma não-linear (“Efeito Borboleta”).
A Teoria do Caos para a Física e a Matemática é ahipótese que explica o funcionamento desses sistemas complexos e dinâmicos.
Os sistemas são complexos, não-lineares, dinâmicos, caóticos, imprevisíveis, sensíveis às condições iniciais, abertos, sujeitos a atratores, e adaptativos, e ainda se caracterizam pela capacidade de auto-organização.
A teoria da complexidade não funde seus opostos em um todo homogêneo: associa, mas mantém a distinção entre as partes.
Surgem os conceitos como criticalidade auto-organizada, auto-similaridade, fractais e leis depotência (leis de escala).
Um fractal é um objeto geométrico que pode serdividido em partes, cada uma das quais semelhante ao objeto original.
Diz-se que os fractais têm infinitos detalhes, são geralmente auto-similares e independem de escala.
OS FRACTAIS
Em muitos casos um fractal pode ser gerado por um padrão repetido, tipicamente um processo recorrente ou iterativo.
Conjunto de Mandelbrot
Leis de Potência ou
Leis de Escala
uma folha...
1001 metro
10410 km
a cidade...
1061.000 km
o estado…
HemisfériosNorte e Sul...
10710.000 km
a órbita daLua…
1091 milhão de km
Sistema Solar ...
101310 Bilhões de km
a “estrela sol” …
10161 ano-luz
dentro da Via-Láctea...
10191.000 anos-luz
na periferia da Via-Láctea…
1021100.000 anos-luz
a Via-Láctea e outras galáxias ...
10221 milhão de anos-luz
voltando para a Terra...
108
o planeta azul ...
107
a viagem inversa ....
101
o ponto inicial…
100
a folha do ramo...
10-110 centímetros
as estruturas da folha…
10-21 centímetro
as estruturas celulares...
10-31 milímetro
as células...
10-4100 mícrons
o núcleo da célula...
10-61 mícron
os cromossomas …
10-71.000
angstroms
a cadeia de DNA...
10-8100 angstroms
os blocos cromossômicos...
10-910 angstroms
as nuvens de elétrons do átomo de carbono ...
10-101 angstrom
os elétrons no campo do átomo…
10-1110 picometros
o imenso espaço vazio entre o núcleo e as órbitas de elétrons…
10-121 picômetro
o núcleo do átomo, ainda pequeno...
10-13100 femtômetro
o átomo de Carbono…
10-1410 femtômetro
face a face com um Próton…
10-151 femtômetro
as partículas ‘quark’…
10-16100 attômetros
Sobre a não-linearidade…O CAOS
MÉTODO DE NEWTONPara Convergência de uma Equação Iterativa
)(')(
1k
kkk Xf
XfXX
Equação de um fenômeno qualquer
3103 2 xxy (Raízes= -1/3; -3)
1063103
0
02
001 x
xxxx
Número de Operações para Convergência
• Duas casas decimais• X0=-2,0• X1=-4,50• X2=-3,40• X3=-3,05• X4=-3,00
• Treze casas decimais• X0= -2,0• X1=-4,5000000000000• X2=-3,3970588235294• X3=-3,0455549075154• X4=-3,0007525082662• X5=-3,0000002122310• X6=-3,0000000000000
A visão holística e o enfoque sistêmico são fundamentais para o desenvolvimento sustentável de um ecossistema.
Pressupõe basicamente contemplar a harmonia entre as dimensões econômicas, sociais e ambientais.
O todo é maior que o somatório de suas partes, que interagem entre si de uma forma contínua e dinâmica.
Rigorosamente, do ponto de vista termodinâmico, a expressão desenvolvimento sustentável écontraditória. Desenvolvimento pressupõe produção de bens e serviços e, portanto, consumo de energia.
Entretanto a energia total do universo permanece constante, cuja entropia tende inexoravelmente ao máximo (resumo das duas leis da termodinâmica).
O planeta dispõe de fontes de energia que são finitas: mesmo a energia radiante, proveniente do Sol e asfontes terrestres de energia, como os combustíveis fósseis e os minerais, são finitas e não renováveis, mesmo numa escala de tempo geológico.
ESCALA TEMPORAL1022 m (1 milhão de anos-luz)
A OFERTA AMBIENTALE A
OCUPAÇÃO DO CERRADO
ESCALA ESPACIAL104 A 106 m
DISTRIBUIÇÃO DA PRECIPITAÇÃO NO CERRADODISTRIBUIÇÃO DA PRECIPITAÇÃO NO CERRADOmm
CERRADO 1.500 mm
REGIÃO SUL DO BRASIL
Veranico
300
200
100
F MMESES DO ANO
A M J J A S O N DJ
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
HE
CT
AR
ES
(x 1
000)
CLASSES DE SOLOS
LATOSSOLOS 93.840AREIAS QUARTZOSAS 31.008PODZÓLICOS 30.804OUTROS 48.348
46%
15,2% 15,1%
23,7%
46%
15,2% 15,1%
23,7%
DISTRIBUIÇÃO DOS SOLOS POR CLASSES TEXTURAIS NO CERRADO
15%
54%
28%
3%
< 15%
15-35%
35-60%
>60%
CL
ASS
ES
TE
XT
UR
AIS
100%
100%
4%
0
2
4
6
8
10
12
CT
C e
m p
H 6
,0 (c
mol
kg-1
)
GIBSITA GOETITA ÓXIDOS DEFERRO
CAULINITA MATÉRIAORGÂNICA
CONTRIBUIÇÃO DOS CONSTITUINTES DA FRAÇÃO ARGILA NA CTC DOS SOLOS NO CERRADO
SATURAÇÃO POR BASES E Al EM LATOSSOLOS DA REGIÃO DOSCERRADOS
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
-15 -35 -70 -150 -260
PROFUNDIDADE (cm)
SAT
UR
AÇ
ÃO
(%)
Al-LVAl-LEBASES-LVBASES-LE
0
5
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15
20
25
30
35
40
45
50
ÁG
UA
VO
LU
MÉ
TR
ICA
(%)
0,1 1 6 10 100 500 1000 1500
TENSÃO DA ÁGUA (kPa)
CURVA DE RETENÇÃO DE ÁGUA DE UM LATOSSOLO
Água disponível = < 1 mm cm-1 de solo
PARADOXO TROPICALPARADOXO TROPICAL
PRIMEIRA FASE:O SOLO TEM QUE SER CORRIGIDO PORTANTOREVOLVIDO O MAIS PROFUNDO POSSÍVEL.
MELHOR CONDIÇÃO QUÍMICA > CTC > MAIORPRODUÇÃO DE BIOMASSA VEGETAL > POPULAÇÃOMICROBIANA > MAIOR DECOMPOSIÇÃO > CARGASE SUBPRODUTOS CIMENTANTES > AGREGAÇÃO DOSOLO > ARMAZENAMENTO DE ÁGUA >DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES PARA ASPLANTAS.
SEGUNDA FASE:COM O SOLO CORRIGIDO FÍSICA, QUÍMICA, FÍSICO-QUÍMICA E MICROBIOLOGICAMENTE, O MANEJO DEVE SER NO SENTIDO DE MANTER A BOA CONDIÇÃOCONSEGUIDA.QUANTO MENOS REVOLVIMENTO MELHOR.
SEGUNDA FASE:
Arado de DiscosMistura o solo com os corretivos
(correção química)
ARADO DE AIVECAS TOMBA A LEIVA E OS RESÍDUOS DE
CULTURA NUM ÂNGULO DE QUASE 120° (CORREÇÃO FÍSICA DO SOLO)
ESCARIFICADOR
ESCARIFICADORESCARIFICA A CAMADA ARÁVEL DO SOLO
(PREPARO MÍNIMO)
PLANTIO DIRETO(NÃO REVOLVE O SOLO )
INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA
SISTEMAS FLORESTAIS
SISTEMAS AGROFLORESTAIS
Matéria Orgânica no Cerrado
0
10
20
30
40
50
60
Freq
uên
cia
(%)
< 1 1-2,5 2,5-4,0 >4,0
Faixas de MO (dag kg-1)
2%
55%
40%
3%
Fonte: Lopes & Cox, 1977)
Estrutura dos Latossolos
Fonte: Resck (1993)
Fonte: Resck (1993)
A aplicação harmônica dos quatro elementos do manejo do solo
Efeito do manejo do solo via matéria orgânica
Nas propriedades físicas, químicas, físico-químicas e biológicas do solo
SISTEMAS DE MANEJO VS AGREGADOS
Fonte: Guedes & Resck (1998)
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
mg
C-C
O2.
kg-1
solo
ADPP
ADPC
PDAD
AVPP
AVPC
PDAV CE
Tratamentos
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA EM DIFERENTES SISTEMAS DE PREPARO
0 a 5cm 5 a 10cm 10 a 20cm 20 a 30cm 30 a 40cm
Fonte: Ferreira et al. (2003)
0-0 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
mg
C-C
O2 k
g-1 so
lo
PROFUNDIDADE (cm)
BIOMASSA = 215,04 - 14,50x + 0,87x2 - 0,02x3 *
r2= 0,95
BIOMASSA = 177,52 -1,85x **
r2=0,68
BIOMASSA MICROBIANA COM 2 ANOS DE ARADO DE DISCOS SEGUIDO DE 2 ANOS COM AIVECAS E ALTERNÂNCIA ANUAL DE SOJA E MILHO.
Fonte: Resck et al. (2003)
ÁGUA ARMAZENADA NA CAMADA DE 0-40 cm CULTURA DE MILHO
Fonte: Resck et al. (2007)
PRODUÇÃO EM ÁREAS COM SISTEMAS DE MANEJO ESTÁTICOS(23 ANOS – SAFRA 2004/2005)
Média Soja= 5.960 283
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Pro
du
tivi
dad
e (k
g h
a-1)
ADPP AVPP ADPC AVPC ESCAD ESCAV PDAD PDAV
Sistemas de Manejo
SOJA MILHO
Média Milho= 7.067 254
DINÂMICA DE SISTEMAS DE MANEJO NA PRODUTIVIDADE DE MILHO E SOJA(9 ANOS - SAFRA 2004/2005)
7.500
8.000
8.500
9.000
9.500
10.000
10.500
Pro
duti
vid
ida
de
(kg
ha
-1)
ADG ADG AVL AVL AVG AVG ADG ADG AVL AVL PDL PDLPDG PDG
ADG ADL AVG AVL PDG PDLPDG
Sistemas de Manejo
Média Milho = 9.281 ±800
Média Soja = 5.293 ± 353
Incrementos na produtividade de milho e soja
0
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
10.000
Pro
dut
ivid
ad
e (k
g h
a-1
)
23 anos 9 anos Cerrado BrasilMédia dos Sistemas de Manejo
MILHOSOJA
> 2,8 x
> 2,1 x
> 2,5 x
> 2,2 x
SISTEMAS DE MANEJO VS RECEITA
Manejo integrado de bacias hidrográficas(a visão sistêmica)
Construção de Terraços de Base Larga
Seção 1 m2
1.000 m
VOLUME de ÁGUA = 1.000 m3
Terraço de Base Larga
CLASSES DE ÁGUA DISPONÍVEL PARA AS PLANTASCONSIDERANDO SEIS SISTEMAS DE MANEJO
Manejo: PC, PD, PAST, CE, PIN, COFonte: Resck, B. & Resck, D. (2005)
BACIA DO TAQUARA
CARBONO NO SOLO33.589 - 36.2436.24 - 38.89138.891 - 41.54241.542 - 44.19344.193 - 46.84446.844 - 49.49549.495 - 52.14652.146 - 54.79754.797 - 57.448
Propriedades
N
EW
S
Fonte: Resck, B. & Resck, D. (2005)
TIPOS DE SOLO
CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS
A visão cartesiana do atual paradigma de produção agrícola dominante tem que ser reavaliada.
A utilização do enfoque sistêmico nesse caso não seria somente uma opção, mas uma clara, embora complexa, saída para a sobrevivência e exploração sustentável de todo o potencial existente no Domínio do Cerrado:ambiental, humano, energético, ou agrícola.
O manejo do solo, praticado sob um enfoque sistêmico, terá, sem sombra de dúvida, maior probabilidade de sucesso e uma grande parcela de contribuição para a exploração racional do potencialprodutivo existente no Domínio do Cerrado.
Sendo impossível compreender o Todo e o Complexo como partículas integrantes e infinitamente minúsculas que somos, cabe-nos apenas fazer a nossa parte na harmonia estabelecidapelos elementos da Natureza.
Dimas V. S. Resck
OBRIGADO!
Eloisa A. Belleza FerreiraJoão de Deus G. dos Santos Junior
Marcos Aurélio C. de SáCícero Célio de Figueiredo