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RELATÓRIO DE PROJETO DE PESQUISA

Pós-Doutorado-Sênior (Processo 155577/2006-9)

CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico

QUALIDADE FÍSICA DO SOLO E DINÂMICA DA ÁGUA EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE MILHO (Zea maiz L.)

JACKSON ADRIANO ALBUQUERQUE

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QUALIDADE FÍSICA DO SOLO E DINÂMICA DA ÁGUA EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO

DE MILHO (Zea maiz L.)

Período de execução: Abril de 2007 a Junho de 2008

Proponente

Jackson Adriano Albuquerque – Dr., professor do Departamento de Solos da Universidade do

Estado de Santa Catarina e orientador do PPG – Ciência do Solo. Fone - 49-3221-2258 e-mail:

jackson@cav.udesc.br. Av. Luiz de Camões, 2090, CP 281. 88520-000, Lages-SC.

ORIENTADOR

Dalvan José Reinert – PhD, Pesquisador do CNPq, Professor Titular do Departamento de Solos da

UFSM e orientador do PPG - Ciência do Solo.

COORIENTADOR

José Miguel Reichert – PhD, Pesquisador do CNPq, Professor Titular do Departamento de Solos da

UFSM e orientador do PPG - Ciência do Solo.

LAGES, AGOSTO DE 2008

3

Conteúdo 1. RESUMO .................................................................................................................. 4

2. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 5

3. OBJETIVOS ............................................................................................................. 6

4. MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 6

5. RESULTADOS ......................................................................................................... 7

6. ATIVIDADES PREVISTAS E DESENVOLVIDAS ATÉ 02/2008 ..................... 12

7. PRODUTOS ESPECÍFICOS PREVISTOS NO PROJETO. .................................. 13

8. DETALHAMENTO DA PUBLICAÇÃO DOS RESULTADOS. ......................... 15

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1. RESUMO

QUALIDADE FÍSICA DO SOLO E DINÂMICA DA ÁGUA EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE MILHO

(Zea maiz L.)

Diferentes sistemas de manejo são adotados pelos agricultores com efeitos diversos na qualidade do solo, no ambiente e na produtividade das culturas. A compactação do solo com máquinas e implementos e os problemas advindos de períodos de déficit hídrico precisam ser amenizados. O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade do solo submetido a diferentes sistemas de manejo do solo e taxas de cobertura e a relação destes com a compactação e a dinâmica da água no solo e sua disponibilidade as culturas. Para isto, em solo franco arenoso na depressão central do Rio Grande do Sul, foram implantados cinco tratamentos: plantio direto (PD); PD com compactação adicional; PD com camada de solo mobilizada abaixo dos resíduos; preparo reduzido (PR) e; PC preparo convencional. Antes da implantação do experimento os materiais para condução foram construídos (sondas de umidade e de temperatura) e os equipamentos testados em laboratório. No campo várias avaliações foram realizadas, incluindo as relações entre densidade e porosidade, resistência a penetração, curva de retenção de umidade, capacidade de campo, umidade e temperatura do solo durante todo o período de crescimento do milho e altura e produtividade da cultura.

Com os resultados obtidos foram enviados cinco resumos para a Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água que ocorrerá no Rio de Janeiro em Agosto de 2008. Estes resultados estão sendo analisados e os trabalhos preparados para serem publicados em artigos científicos. Além disso, foram escritos seis artigos relacionados ao tema proposto. Os resumos expandidos e o resumo e summary dos artigos foram inseridos neste relatório.

Como relato pessoal, posso afirmar que o que tínhamos projetado com os orientadores na fase de submissão da proposta para o CNPq foi plenamente realizado, além de outras atividades que surgiram e foram concluídas durante o período. Assim, os objetivos propostos que envolviam o conhecimento e a interação com novas técnicas de análise e equipamentos disponíveis foram alcançados. Além disso, a relação entre os grupos de trabalho envolvidos foi estreitada o que beneficia a elaboração de estudos conjuntos com maior possibilidade de solução dos problemas na área agrícola. Assim, julgamos que o período de pós-doutoramento foi muito produtivo e alcançou plenamente os objetivos do grupo de trabalho.

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2. INTRODUÇÃO

A disponibilidade de água e nutrientes no solo são fatores que determinam a produtividade

das culturas agrícolas, sendo que a água depende da distribuição e volume das precipitações ao

longo do período ou de suplementação com irrigação. Registros recentes têm demonstrado a

ocorrência de déficit hídrico no Sul do Brasil, uma região tradicional de produção de grãos. Outro

grave problema observado na agricultura moderna é a compactação do solo que também reduz a

produtividade das culturas. Estes dois problemas trazem sérios prejuízos aos agricultores,

consumidores e a economia.

Existem métodos de preparo do solo ou sistemas de produção que podem amenizar curtos

períodos de estiagem e/ou preservar a qualidade do solo. O escalonamento da semeadura em

diferentes períodos tem sido uma estratégia para amenizar os efeitos do déficit hídrico. Entretanto, a

dinâmica da água no solo é muito dependente do sistema de manejo adotado. O sistema que mais

tem sido adotado no Brasil (14 milhões de ha em 2005) é o plantio direto, no entanto existem

variações deste sistema entre regiões e entre agricultores. É freqüente sua utilização com baixa

quantidade de resíduo na superfície bem como a mobilização parcial do solo através de

escarificadores e subsoladores. Com estas variações no manejo o processo de evapotranspiração e a

produtividade das culturas são alterados.

Uma das propriedades do solo modificadas pela compactação é a condutividade hidráulica

saturada e não saturada, pois dependem da distribuição do tamanho dos poros. Neste sentido será

avaliado um método denominado “dust mulch” que, juntamente com a cobertura do solo (mulching

vegetal) poderá alterar a condutividade hidráulica e reduzir a perda de água através da evaporação e,

portanto, aumentar a água disponível para transpiração, melhorando a eficiência do uso da água,

essencial em períodos ou regiões com estiagem. É necessário avaliar os métodos de manejo do solo

e das culturas adotados pelos agricultores e comparar com o método proposto e testado neste

estudo.

A compactação e a dinâmica da água, além de alterar a disponibilidade de água e nutrientes

à cultura modificam a aeração, temperatura e resistência à penetração das raízes. Muitos autores têm

se dedicado a este tema com ênfase em parâmetros que avaliam a qualidade do solo. É importante,

no entanto, sempre relacionar a qualidade do solo com sua capacidade funcional e

consequentemente com a sustentabilidade da produtividade e do ambiente. Assim, os resultados

obtidos devem conduzir a práticas de manejo do solo e da água mais adequados as necessidades dos

agricultores e a preservação do ambiente.

Atualmente, existe disponibilidade de equipamentos mais precisos e com grande

capacidade de armazenamento de dados permitem determinar a temperatura e a umidade do solo

6

durante o ciclo de culturas. Estudos sobre sistemas de manejo e relações com a compactação,

infiltração, drenagem, armazenamento de água e sua disponibilidade durante o ciclo das culturas

permitem melhor entendimento dos parâmetros de crescimento das plantas com resultados mais

precisos. Algumas dessas relações foram avaliadas no presente projeto.

3. OBJETIVOS

Os objetivos gerais da proposta foram:

1. Avaliar o efeito de sistemas de manejo, plantio direto, preparo reduzido e preparo

convencional, nos principais atributos físicos através da determinação a campo e em laboratório

de indicadores de qualidade do solo com atenção especial na dinâmica da água e no

crescimento e desenvolvimento do milho.

2. Quantificar o efeito do grau de compactação na qualidade do solo e relacionar com o

desenvolvimento e crescimento do milho.

3. Com base nos parâmetros medidos, obter valores ou faixa de valores dos indicadores de

qualidade para solos arenosos mais adequados para o crescimento, desenvolvimento e

produtividade do milho.

4. Avaliar o efeito do “duplo mulch”, ou seja, “dust mulch” associado a “cobertura por resíduos”

na dinâmica da água no solo e no aproveitamento da umidade pelo milho.

4. MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da UFSM, em

Santa Maria-RS. O clima da região, segundo a classificação de Köepen, é subtropical úmido, tipo

“Cfa”. O solo do local é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (Typic

Hapludalf), com teores médios até a profundidade de 0,3 m de 106 g kg-1 de argila, 240 g kg-1 de

silte e 654 g kg-1 de areia (classe textural franco arenosa).

Antes de ser incorporada ao sistema produtivo, essa área foi mantida em pousio por 15

anos, predominando na área gramíneas nativas, e em 2004 foi cultivada sob semeadura direta. O

experimento consistiu de sistemas de manejos e níveis de compactação com os tratamentos: plantio

direto (PD); plantio direto com tráfego adicional por 2 passadas sobrepostas de uma pá carregadeira

de 8 toneladas (PDc); Escarificação até 0,15 m de profundidade (Esc); Subsolagem até 0,35 m de

profundidade (Sub); e Preparo convencional com lavração até 0,35 m de profundidade e gradagem

superficial (PC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com 4 repetições.

Para avaliar a densidade e a porosidade, coletaram-se amostras com estrutura preservada,

em 11/2007, em anéis metálicos com 0,057 m de diâmetro e 0,04 m de altura, nas camadas de 0,0 a

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0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,15; 0,15 a 0,20; 0,30 a 0,40 e 0,40 a 0,50 m. No laboratório as amostras

foram saturadas pesadas e submetidas às tensões de 1, 6 e 10 kPa na mesa de tensão e 33 e 100 kPa

em Câmara de Richards, para calcular a distribuição de poros pela equação fundamental da

capilaridade. Após, as amostras foram novamente saturadas e determinou-se a condutividade

hidráulica do solo saturado (Ksat) em permeâmetro de carga variável, sendo a amostra submersa na

água. No final, as amostras foram secas em estufa a 105° C até peso constante para calcular a

densidade do solo (Ds). No final, as amostras foram secas em estufa a 105° C até peso constante

para calcular a densidade do solo (Ds). A DR foi calculada pela equação [1], considerando a

densidade máxima de 1,87 Mg m-3 (Braida, 2004).

A umidade volumétrica do solo foi monitorada com a técnica da Reflectometria no

domínio do tempo (TDR-100 da Campbel Scientific) nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a

0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40; 0,40 a 0,50 e 0,50 a 0,60 m, nas quais estavam instaladas de forma

inclinada as sondas do TDR. Essas sondas possuem 2 hastes de aço inox de 6 mm de diâmetro e

0,21 m de comprimento, distanciadas em 0,04 m. A base foi confeccionada com resina epóxi, no

laboratório de Física do Solo, da Universidade Federal de Santa Maria.

Quando a cultura do milho estava na fase de enchimento de grãos (119 DAS) fez-se a

avaliação da distribuição do sistema radicular nos diferentes tratamentos, pelo método do perfil

descrito por (BÖHM, 1979). Para isso abriu-se um perfil perpendicular à linha de semeadura, com a

parede vertical do perfil distante 0,05 m da planta de milho. Foram utilizadas varetas de metal para

retirar uma camada de aproximadamente 0,03 m do perfil, expondo cuidadosamente as raízes. Após

a exposição dessas, foi utilizado um retângulo de 0,95 m x 0,5 m subdividido com fios de nylon,

formando uma malha de 0,05 x 0,05 m. Esse retângulo foi posicionado no perfil para fotografar e

desenhar a distribuição radicular do milho.

Os dados foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk para verificar a distribuição de

normalidade. A Ksat teve que passar por transformação logarítmica para seguir a distribuição

normal. Também se fez uma análise correlação de Pearson entre os atributos do solo, estabelecendo

regressões entre os atributos. Procedeu-se a análise de variância e comparação de médias utilizando-

se o teste de Tukey a 5 % de probabilidade (SAS, 2002).

5. RESULTADOS

A fase de obtenção dos dados necessários para alcançar os objetivos foi concluída

plenamente. Como o volume de informações geradas foi elevado, a fase de análise e elaboração e

envio dos artigos científicos, deverão se estender por período maior de tempo.

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O projeto previa a contribuição para o equacionamento de questões freqüentes que

precisam ser estudadas. Estas questões estão relacionadas abaixo com a formulação preliminar das

sugestões advindas das observações de campo e resultados de laboratório. Com análise mais

detalhada das informações geradas, na fase de análise e publicação dos resultados, algumas destas

constatações serão aprimoradas.

1- Solos sob sistema de plantio direto por reter mais umidade apresentam também maior

disponibilidade às plantas?

Essa hipótese foi confirmada, pois com a compactação houve aumento na retenção de água

na capacidade de campo e pequena variação da retenção de água no ponto de murcha permanente.

Isso pode estar relacionado com a textura do solo (Franca a franca arenosa) e o aumento da

quantidade de microporos responsáveis pela retenção de água disponível as plantas.

2- Qual é o grau de compactação em que o rendimento pode ser maior e qual é o grau de

compactação que reduz a produtividade?

O grau de compactação ou densidade relativa do solo em que o rendimento foi superior

variou entre 80 e 85%. No sistema plantio direto compactado, com densidade relativa de 90 % foi

observada redução na produtividade quando comparada ao plantio direto não compactado. Isso

indica a necessidade de manter este indicador de qualidade do solo abaixo de 90 % e,

preferencialmente, dentro da faixa de 80 a 85 % para manter elevada a produtividade das culturas.

3- Qual é a quantidade de cobertura por resíduos vegetais que é necessária para amenizar a

evaporação da água no plantio direto em solo arenoso?

O plantio direto foi conduzido priorizando a produção e a manutenção de toda a massa

seca de resíduos da cultura de inverno (superior a 4 Mg/ha) sobre o solo, quantidade que foi efetiva

para manter a cultura do milho com baixa quantidade de invasoras e reduzir a taxa de evaporação de

água. No entanto, para responder adequadamente esta questão, os tratamentos deveriam ser

ampliados. Para isso, seriam necessárias mais 28 ou 56 sondas para o TDR e 3 ou 6

multiplexadores, os quais não estavam disponíveis no momento necessário, pois dois

multiplexadores não funcionaram adequadamente. No entanto, comparando o plantio direto com

cobertura com o preparo convencional, observou-se grande diferença no armazenamento de água no

solo o que, em parte, pode ser atribuída a cobertura por resíduos vegetais maior no plantio direto

(superior a 4 Mg/ha).

4- O duplo mulching pode trazer benefícios com relação à disponibilidade de água e produtividade

do milho e seu uso é viável?

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A disponibilidade dos sistemas com plantio direto e plantio direto com duplo mulching não

diferiram significativamente. Isso pode estar relacionado com a textura do solo, que tem relação

com a estabilidade dos agregados e a tendência do solo em retornar a sua condição original antes

dos preparos. Esta propriedade faz com que o efeito do preparo para o sistema denominado “duplo

mulching” fosse efêmero. Assim, com os resultados obtidos neste ano e considerando o custo para

fazer o preparo, não houve benefícios que sustentassem sua recomendação. No entanto, testes

adicionais devem ser conduzidos para avaliar este sistema.

A determinação diária da umidade do solo como o uso do TDR foi um dos principais

objetivos do estudo, já que viabilizaria um controle rigoroso da umidade ao longo do tempo, mas

também como parte importante do meu aperfeiçoamento para utilização de equipamentos que eu

ainda não tinha trabalhado. Abaixo estão apresentados os resultados desta avaliação (Figuras 1 e 2).

Observaram-se grandes diferenças no armazenamento de água entre os tratamentos, principalmente

nas camadas de 0 a 5, 5 a 10 e 10 a 20 cm. Geralmente as diferenças foram mais evidentes nos

períodos de deficiência hídrica.

A maior umidade volumétrica ocorreu no sistema de plantio direto, especialmente no

compactado e a menor no sistema com maior mobilização do solo, o preparo convencional. Isto está

relacionado com a distribuição do tamanho dos poros. A quantidade de microporos responsáveis

pela retenção de água foi maior no solo mais compactado. Este fenômeno pode auxiliar no

entendimento de porque as diferenças na produtividade foram pequenas. Apesar da compactação, a

safra de 2007/2008 teve pequenos períodos de deficiência hídrica. Assim, a compactação prejudicou

pouco a cultura. No entanto, é provável que anos com maior deficiência hídrica, a compactação

possa reduzir sensivelmente a produtividade do milho.

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Camada de 0 a 5 cm

Data

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0,40Preparo convencional

Escarificação

Subsolagem

Plantio direto

Plantio direto Compactado

Camada de 5 a 10 cm

Data

12-1

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1-07

26-1

1-07

3-12

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10-1

2-07

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2-07

24-1

2-07

31-1

2-07

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0814

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828

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0,15

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0,40Preparo convencional

Escarificação

Subsolagem

Plantio direto

Plantio direto Compactado

Figura 1. Resultados médios das leituras de umidade volumétrica do solo determinadas de 16 de novembro de 2006 a 24 de março de 2007 através do TDR nos sistemas de manejo do solo com Preparo Convencional, Escarificado, Subsolado, Plantio Direto e Plantio Direto compactado. As sondas foram instaladas nas camadas de 0 a 5, 5 a 10 cm.

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Camada de 10 a 20 cm

Data

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19-1

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1-07

3-12

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0,40Preparo convencional

Escarificação

Subsolagem

Plantio direto

Plantio direto Compactado

Camada de 20 a 30 cm

Data

12-1

1-07

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26-1

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3-12

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0,40Preparo convencional

Escarificação

Subsolagem

Plantio direto

Plantio direto Compactado

Figura 2. Resultados médios das leituras de umidade volumétrica do solo determinadas de 16 de novembro de 2006 a 24 de março de 2007 através do TDR nos sistemas de manejo do solo com Preparo Convencional, Escarificado, Subsolado, Plantio Direto e Plantio Direto compactado. As sondas foram instaladas nas camadas de 10 a 20 e 20 a 30 cm.

Resultados mais detalhados constam de resumos que foram apresentados em Congressos e

em artigos que estão em tramitação em revistas científicas.

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6. ATIVIDADES PREVISTAS E DESENVOLVIDAS ATÉ 02/2008 Numa primeira fase, de abril a julho de 2007 trabalhamos: na revisão bibliográfica sobre o tema proposto; na

compilação e análise de dados existentes e relacionados ao tema; na publicação de artigos relacionados à área da Física

do Solo; e na preparação dos equipamentos que foram utilizados durante a execução do experimento. Também foi

selecionada a área experimental e realizada a análise dos atributos do solo para implantação da cultura de inverno.

Os equipamentos foram testados ainda no laboratório e foi necessário construir novas sondas para integrarem o

conjunto TDR, multiplexadores e datalogger, responsáveis pela leitura contínua da umidade volumétrica e da

temperatura do solo.

Foram realizadas duas coletas de solo, em novembro de 2007 e fevereiro de 2008, para determinar vários

atributos físicos, além de determinações realizadas na cultura do milho as quais estão descritas abaixo (Quadro).

Quadro. Relação dos atributos do solo e da cultura que estavam previstos para serem determinados durante o estágio de

pós doutoramento.

Solo Cultura Densidade e porosidade Emergência e estande inicial Resistência a penetração Duas determinações de altura de plantas e área foliar Retenção de água na Câmara de Richards Massa seca quando o milho estava no ponto ideal para

produção de silagem Retenção de água no WP4 Produtividade da cultura do milho Permeabilidade do solo ao ar Condutividade hidráulica saturada Umidade gravimétrica e volumétrica

Medições previstas com os equipamentos em tempo real, baseadas na técnica do TDR

Com a revisão e teste dos equipamentos antes da implantação do experimento a campo e pela construção

de sondas novas, estas determinações surpreenderam positivamente.

Logo após as operações de preparo e semeadura da cultura, iniciamos a instalação das sondas de

temperatura e umidade do solo. A umidade volumétrica, a temperatura do solo, a precipitação e a umidade relativa

do ar foram obtidas em intervalo de 30 minutos e armazenadas no datalogger. A umidade volumétrica teve índice

de aproveitamento de mais de 90%, o que significa que de cada 42 leituras diárias são aproveitadas 34. Em

períodos de menor umidade do solo este índice de aproveitamento é menor, mas fica próximo de 75% o que

resultou em 30 leituras válidas por dia o que resultou em maior exatidão. A temperatura do solo teve

aproveitamento de mais de 98% das leituras.

Com estas determinações será possível calcular todos os atributos físicos do solo e os índices utilizados

para avaliar a qualidade do solo afetada pelos sistemas de preparo, quais sejam:

1. Parâmetro S obtido a partir da curva de retenção de água no solo e dos parâmetros do ajuste da equação de Van

Genuchten.

2. Intervalo hídrico ótimo, obtido a partir das determinações de resistência a penetração, ponto de murcha

permanente, capacidade de campo e capacidade de aeração.

Esses dois índices estão sendo analisados e preparados para serem apresentados na Reunião Sul Brasileira

de Ciência do Solo que será realizada em novembro de 2008 em Santa Maria.

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7. Produtos específicos previstos no projeto. Quadro. Produtos específicos previstos no projeto e obtidos durante o pós doutoramento.

Previstos Situação 1. Indicar o sistema ou sistemas de manejo mais

adequados para regiões de solo arenoso e franco arenoso com déficit hídrico;

O sistema de plantio direto preservou melhor a qualidade do solo, devido a cobertura vegetal e resultou em maior armazenamento de água principalmente nos períodos de deficiência hídrica. As diferenças na umidade volumétrica foram de até 0,05 m3m-3 quando comparado ao preparo convencional.

2. Avaliar a sensibilidade e potencialidade de uso do grau de compactação, curva S e intervalo hídrico ótimo em estudos de compactação.

Artigo em tramitação na Ciência Rural que contempla o grau de compactação e a curva S. Os resultados estão sendo analisados para serem apresentados em Congresso em novembro de 2008.

3. Definir o efeito do grau de compactação no intervalo ótimo de conteúdo de água no solo visando máxima produtividade do milho;

Quando este sistema estiver muito compactado, com grau de compactação acima de 0,85, há prejuízos para o crescimento das raízes com a redução na produtividade da cultura. Quando o grau de compactação foi próximo de 0,75 a retenção de água no solo foi menor o que pode resultar em menor disponibilidade para as culturas.

4. Definir indicadores clássicos de água no solo para solos arenosos com diferentes graus de compactação;

Artigo em tramitação na RBCSolo.

5. Desenvolver relações básicas entre parâmetros físicos em função de níveis de compactação;

Artigo em tramitação na RBCS sobre funções de pedotransferência. Resultados adicionais serão apresentados em Congresso em novembro de 2008.

6. Gerar banco de dados útil para o desenvolvimento de modelos baseados em propriedades físicas do solo;

Banco de dados foi organizado com mais de 800 amostras contendo atributos relacionados com a densidade e porosidade além da retenção de água

7. Auxiliar na definição de limites críticos de compactação baseado no desenvolvimento das plantas e na produtividade do milho, considerando condições de umidade, aeração e resistência do solo;

Para este Argissolo arenoso, a densidade crítica é de 1,75 Mg m-3 ou superior. Nesta situação o grau de compactação é superior a 0,85.

8. Avaliar a possibilidade de uso por agricultores do “duplo mulching”, ou seja, do “dust mulch” associado à cobertura por resíduos vegetais;

No estudo realizado na safra de 2007/2008 o uso do “duplo mulching” não diferiu do sistema de plantio direto nem do preparo reduzido. Assim, como envolve uma operação adicional, com os resultados obtidos nesse solo seu uso não é recomendado. No entanto, estudos adicionais em anos de maior ocorrência de deficiência hídrica e outros solos precisam confirmar os resultados obtidos.

9. Adquirir conhecimento de equipamentos e técnicas utilizadas em estudos que avaliam diferentes sistemas de manejo e seus impactos na qualidade do solo. Com isto será possível melhor aproveitar os recursos solicitados para compra de equipamentos previstos para o laboratório de Física do Solo da UDESC.

Meta alcançada para equipamentos que medem a umidade volumétrica e a temperatura do solo em tempo real. Adicionalmente tivemos a oportunidade de trabalhos na determinação da curva de compressibilidade do solo (e da retenção de água através da técnica do ponto de orvalho no equipamento denominada WP4

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Equipamentos disponíveis no laboratório de Física do Solo utilizados durante o período de

pós doutoramento para medições relacionadas à compressibilidade do solo.

Prensa de compactação com leitura analógica da deformação do solo

Prensa de compactação com leitura e armazenamento da deformação do solo realizada pro computador (haste potenciométrica)

15

8. DETALHAMENTO DA PUBLICAÇÃO DOS RESULTADOS.

Alguns resultados foram enviados para divulgação, inicialmente em congressos e reuniões

técnicas e posteriormente em revistas científicas. Abaixo estão os trabalhos que foram concluídos,

oriundos exclusivamente do período de pós-doutoramento.

Durante o período foram enviados para serem publicados em revistas científicas seis

artigos, sendo que três dos quais já receberam o aceite final das revistas. Dois já retornaram com as

sugestões dos revisores e do editor da RBCS e um foi enviado recentemente e, portanto, ainda não

foi avaliado pelos revisores. Estes artigos estão apresentados neste relatório, mas para não focar

muito extenso optou-se por apresentar o Resumo e o Summary.

Além destes artigos, outros foram escritos, mas que não tinham relação com os estudos

realizados na UFSM. Se referiam aos trabalhos que foram conduzidos ainda na UDESC, antes do

pós doutoramento, mas que estavam sendo preparados ou tramitando em revistas científicas.

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Distribuição de poros e condutividade hidráulica saturada em argissolo submetido a diferentes manejos e níveis de compactação

Miriam F. Rodrigues (1); Douglas R. Kaiser (2); Jackson A. Albuquerque (3) ; Dalvan J.

Reinert (4); Maurício Kunz (5); & José M. Reichert (4)

(1) Acadêmica do Curso de Engenharia Florestal, bolsista CNPq, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM),

miriamf_rodrigues@yahoo.com.br (apresentadora do trabalho); (2) Doutorando do curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS) da UFSM, Bolsista CAPES. douglasrodrigokaiser@gmail.com; (3) Professor do Depto de Solos e Recursos Naturais da

UDESC, jackson@cav.udesc.br. (4) Professor do Depto de Solos da UFSM, Pesquisador do CNPq, dalvanreinert@gmail.com, reichert@smail.ufsm.br. (5) Mestrando do curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS) da UFSM, Bolsista CAPES.

RESUMO: O manejo e a compactação alteram a estrutura do solo e, assim, o movimento da água e gases no solo. Neste trabalho, avaliou-se o efeito de sistemas de manejo e de níveis de compactação sobre a porosidade, densidade e a condutividade hidráulica do solo saturado. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos foram: plantio direto (PD); plantio direto com tráfego adicional (PDc); escarificação (Esc); subsolagem (Sub); e preparo convencional (PC). O PDc tem maior densidade (Ds) e menor porosidade total (Pt) e macroporos (Mac) até 0,40 m de profundidade. A Esc, Sub e o PC reduziram a Ds e aumentaram a Pt. A Ksat teve correlação positiva com Pt e Mac e negativa com Ds. Para uma porosidade mínima de aeração de 0,10 m3 m-3, a Ksat é de 10,6 mm h-1 sendo necessário que a Ds esteja abaixo de 1,67 Mg m-3 e a Pt acima de 0,36 m3m-3. No PDc a Ds, Pt e Mac estão fora dos valores de referência considerados adequados para as culturas. Palavras-chave: Densidade do solo, macroporos, plantio direto.

INTRODUÇÃO A disponibilidade de água para as plantas é

dependente da distribuição da precipitação no tempo e da capacidade do solo reter e disponibilizar água. Anualmente, grandes extensões de terras sob matas e campo nativo são incorporadas ao sistema de produção agrícola, enquanto que outras áreas são abandonadas, devido aos elevados níveis de degradaçãoresultantes do manejo inadequado. Em ambientes agrícolas, a entrada de água no solo é fundamental para que a água atinja camadas mais profundas, permitindo a recarga do lençol freático e o armazenamento na zona explorada pelas raízes.

A retenção e a condução de água no solo são favorecidas por um sistema poroso, estável e bem distribuído no perfil. Os poros maiores são responsáveis pela aeração do solo e pela condução de água em condições saturadas, enquanto que os

poros menores atuam na retenção e condução de água em condições não saturadas. Segundo Ribeiro et al. (2007), a redução da proporção de poros maiores pode restringir o fluxo saturado de água no solo.

O manejo do solo e o tráfego de máquinas agrícolas alteram as características do sistema poroso e a condutividade hidráulica. Quando o solo é revolvido, sua estrutura é alterada, e um novo sistema poroso é formado, normalmente, com poros maiores desconectados e em grande quantidade. O solo mantido sob semeadura direta apresenta o sistema poroso estável e contínuo, devido à maior atividade biológica e a ciclagem de raízes. No entanto, quando solos sob semeadura direta são trafegados, a pressão exercida pelos pneus das máquinas é transmitida ao solo, resultando numa compactação adicional.. O impacto do tráfego sob o sistema poroso, e a profundidade atingida vão depender da pressão exercida e da umidade do solo. Neste trabalho, avaliou-se o efeito de manejos e níveis de compactação sobre a densidade, porosidade e condutividade hidráulica do solo saturado.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da UFSM, em Santa Maria-RS. O clima da região, segundo a classificação de Köepen, é subtropical úmido, tipo “Cfa”. O solo do local é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (Embrapa, 1999) (Typic Hapludalf), cuja análise granulométrica indicou valores médios de 106 g kg-1 de argila, 240 g kg-1 de silte e 654 g kg-1 de areia (classe textural franco arenosa) até a profundidade de 0,3 m.

A área utilizada para o experimento vinha sendo cultivada no sistema de semeadura direta desde o ano de 2004. Antes de ser incorporada ao sistema produtivo, essa área foi mantida em pousio por 15 anos, predominado na área gramíneas nativas. O experimento consistiu de sistemas de manejos e níveis de compactação com os tratamentos:

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plantio direto (PD); plantio direto com tráfego adicional por 2 passadas sobrepostas de uma pá carregadeira de 8 toneladas (PDc); Escarificação até 0,15 m de profundidade (Esc), Subsolagem até 0,35 m de profundidade (Sub); e Preparo convencional com lavração até 0,35 m de profundidade e gradagem superficial (PC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com 4 repetições.

Para avaliar a densidade, a porosidade e a condutividade hidráulica saturada, coletou-se amostras com estrutura preservada, no início (11/2007) e no final (02/2008) do ciclo do milho, em anéis metálicos com 0,057 m de diâmetro e 0,04 m de altura, nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40; 0,40 a 0,50 e 0,50 a 0,60 m, na primeira avaliação. Na segunda avaliação, as duas últimas camadas não foram amostradas, por ficarem fora da zona de efeito dos tratamentos.

No laboratório as amostras foram saturadas pesadas e submetidas às tensões de 1, 6 e 10 kPa na mesa de tensão (Oliveira, 1968) e 33 e 100 kPa em Câmara de Richards, para calcular a distribuição de poros pela equação fundamental da capilaridade. Após, as amostras foram novamente saturadas e determinou-se a condutividade hidráulica do solo saturado (Ksat) em permeâmetro de carga variável, sendo a amostra submersa na água. No final, as amostras foram secas em estufa a 105° C até peso constante para calcular a densidade do solo (Ds).

Os dados foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk para verificar a distribuição de normalidade. A Ksat teve que passar por transformação logarítmica para seguir a distribuição normal. Também se fez uma análise correlação de Pearson entre Ksat com os demais atributos avaliados, estabelecendo regressões entre esses parâmetros. Procedeu-se a análise de variância e comparação de médias utilizando-se o teste de Tukey a 5 % de probabilidade (SAS, 2002).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O tráfego adicional (PDc) sobre o solo no plantio direto alterou significativamente a Ds nas camadas superficiais (0 a 0,10 m) (Tabela 1). O PC e o Sub reduziram a Ds até 0,30 m de profundidade, enquanto o efeito da Esc foi apenas na superfície (0,10 m). Na segunda época (final do ciclo do milho), já se observa que os tratamentos que foram revolvidos (Sub, Esc e PC) tiveram densidades semelhantes ao PD, indicando um processo de reconsolidação do solo no tempo.

A Pt foi reduzida pela compactação (PDc) apenas na superfície (0,05 m). A lavração do solo (PC) aumentou a Pt até os 0,30 m. Já a Esc e Sub não alteraram a Pt do solo (Tabela 2). O maior efeito do PC ocorreu sobre a quantidade de macroporos ate os 0,20 m. A compactação adicional (PDc) e a Esc e Sub não tiveram efeito significativo sobre a Mac, em relação ao PD. O efeito do manejo e da compactação praticamente desapareceu na segunda época avaliada. Apenas o PC apresenta uma quantidade de macroporos significativamente maior na superfície (0,05 m), e nas demais camadas e manejos o comportamento é semelhante. (Tabela 2).

A Ksat teve uma grande variação entre tratamentos e entre camadas, o que pode ser comprovado pelo alto coeficiente de variação (CV). De maneira geral, observa-se que o PC tem maior Ksat até os 0,20m, onde também se observou maior quantidade de macroporos (Tabela 2). Nos demais tratamentos e camadas, o comportamento foi semelhante estatisticamente, sendo o mesmo comportamento observado para a segunda época.

A Ds, a Pt e a Mac foram os parâmetros que melhoram se correlacionam com a Ksat do solo (Tabela 3), indicando que qualquer efeito de manejo sobre esses parâmetros, vai refletir na Ksat do solo. A porcentagem de microporos e das demais classes de poros não teve correlação significativa com a Ksat, e foram pouco afetadas pelo manejo.

A Ksat é uma propriedade dinâmica do solo e o seu comportamento será determinado pelo grau de compactação que o solo apresenta e pela quantidade e continuidade dos poros, principalmente macroporos. À medida que aumenta a Ds, devido á compactação do solo, diminui a porosidade total e o volume de macroporos (Figura 1b). O volume de 0,10 m3 m-3 de macroporos vem sendo utilizado como padrão na literatura (Tormena et al, 1998; Collares et al, 2006), por ser considerado suficiente para uma boa aeração do solo. Esse volume de macroporos no solo em estudo representaria uma Ksat de apenas 10,6 mm h-1. Para uma Ksat de 10,6 mm h-

1, a Pt do solo mínima deve ser de 0,36 m3 m-3 e a Ds máxima que o solo pode apresentar é de 1,67 Mg m-3. Tomando esses valores (Ksat = 10,6 mm h-1, Ds = 1,67 Mg m-3, Pt = 0,36 m3 m-3 e macro = 0,10 m3m-3), verifica-se que as maiores limitações ocorrem no tratamento com a compactação adicional do solo (PDc), pois são verificados maiores valores de Ds e menores valores de Pt,

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Mac e Ksat, principalmente nas camadas de 0,05 a 0,40 m, onde normalmente situa-se a camada compactada dos solos sob plantio direto (Collares et al. 2006). A grande dispersão dos pontos e o baixo coeficiente de determinação (R2) apresentado na figura 1 a, indica que além do volume de poros a sua continuidade no perfil é fundamental para a drenagem e distribuição de água no solo.

CONCLUSÕES A condutividade hidráulica saturada teve correlação positiva com porosidade total e macroporosidade e negativa com a densidade do solo; Para uma macroporosidade mínima de 0,10 m3 m-3, a densidade critica é de 1,67 Mg m-3 e a porosidade total crítica é de 0,36 m3 m-3; O PDc tem a maior densidade e menor porosidade total, macroporosidade e condutividade hidráulica saturada,es Ds e menor Pt , Mac e Ksat, considerados limitantes em relação aos valores de referência estabelecidos;

REFERÊNCIAS

COLLARES, G.L.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M.; KAISER, D.R. Qualidade física do solo na produtividade do feijoeiro num Argissolo. Pesq. Agrop. Bras.41:1663-1674, 2006.

OLIVEIRA, L.B. Determinação da macro e microporosidade pela mesa de tensão em amostras de solo com estrutura indeformada. Pesq. Agrop. Bras. 3:197-200, 1968.

RIBEIRO, K.D.; MENEZES, S.M.; MESQUITA, M.G.B. & SAMPAIO, F.M.T. Propriedades físicas do solo, influenciadas pela distribuição de poros, de seis classes de solos da região de Lavras-MG. Ciência e Agrotecnologia .31. 2007.

SAS INSTITUTE. Getting started with the SAS learning edition. Cary: SAS, 2002. 200p.

TORMENA, C.A.; SILVA, A.P.; LIBARDI, P.L. Caracterização do intervalo hídrico ótimo de um latossolo roxo sob plantio direto. Rev. Bras. Ci. Solo. 22:573-581, 1998.

Tabela 1. Densidade do solo em diferentes manejos e níveis de compactação do solo.

Camada (m)

Tratamentos CV (%) PDc PD Esc Sub PC

Épocas da coleta 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Densidade do solo (Mg m-3) 0,0 – 0,05 1,57a* 1,59a 1,41bc 1,4b 1,41bc 1,42 b 1,46ab 1,45 b 1,31 c 1,36 b 6,2 5,8

0,05 – 1,70a 1,66a 1,64 a 1,64b 1,63ab 1,60ab 1,51bc 1,55 b 1,48 c 1,57ab 5,4 4,3 0,10 – 1,69a 1,70a 1,61 a 1,62ab 1,66 a 1,61ab 1,61 a 1,60ab 1,43 b 1,57 b 4,2 4,7 0,20 – 1,68a 1,66a 1,63ab 1,62 a 1,63ab 1,63 a 1,52 c 1,57 a 1,59bc 1,59 a 3,5 3,9 0,30 – 1,71a 1,63b 1,69 a 1,61 b 1,66 a 1,71 a 1,64 a 1,60 b 1,62 a 1,68ab 4,1 3,5 0,40 – 1,64a - 1,58 a - 1,57 a - 1,55 a - 1,61 a - 3,4 - 0,50 – 1,62a - 1,58ab - 1,56ab - 1,51 b - 1,60ab - 4,5 -

* Médias seguidas de mesma letra na linha, entre épocas iguais, não diferem pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

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Tabela 2. Porosidade total, macroporosidade e condutividade hidráulica saturada do solo em diferentes manejos e níveis de compactação do solo.

Camada (m)

Tratamentos CV (%) PDc PD Esc Sub PC

Épocas da coleta 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Porosidade total (m3m-3)

0,0 –0,05 0,39 b 0,38b 0,45 a 0,43a 0,45 a 0,47a 0,45a 0,44a 0,48a 0,47a 7,5 7,4 0,05 - 0,10 0,33 c 0,36a 0,36 c 0,37a 0,37bc 0,39a ,42ab 0,40a 0,43a 0,39a 9,2 8,2 0,10 - 0,20 0,34 b 0,35a 0,37 b 0,37a 0,35 b 0,38a 0,37b 0,38a 0,44a 0,39a 7,5 8,9 0,20 –0,30 0,35 b 0,36a 0,37 b 0,37a 0,37 b 0,38a 0,41a 0,38a 0,39ab 0,39a 6,0 7,1 0,30 –0,40 0,33 a 0,37a 0,35 a 0,37a 0,35 a 0,34a 0,37a 0,38a 0,37a 0,35a 7,1 6,9 0,40 –0,50 0,36 a - 0,39a - 0,39 a - 0,39 a - 0,37a - 6,0 - 0,50 –0,60 0,37 a - 0,39 a - 0,39 a - 0,42a - 0,38a - 7,9 -

Macroporosidade (m3m-3)

0,0 –0,05 0,11b 0,09b 0,17b 0,14ab 0,17b 0,19a 0,16b 0,18ab 0,25a 0,22 a 24,5 39,2 0,05- 0,10 0,07c 0,09a 0,12bc 0,10 a 0,13ab 0,12 a 0,15ab 0,14 a 0,17a 0,12a 28,4 27,9 0,10- 0,20 0,10b 0,09a 0,14ab 0,11 a 0,11b 0,12a 0,11b 0,13a 0,20a 0,13 a 22,1 25,2 0,20 –0,30 0,10b 0,11 a 0,14a 0,12 a 0,14ab 0,12a 0,17a 0,14 a 0,14ab 0,13 a 23,0 23,2 0,30 –0,40 0,11a 0,10 a 0,10a 0,12 a 0,11a 0,08 a 0,11 a 0,12 a 0,13a 0,08 a 30,9 25,6 0,40 –0,50 0,12 - - 0,15a - 0,15ab - 0,11b - 21,6 - 0,50 –0,60 0,14 - 0,16b - 0,17a - - 0,13b - 18,1 -

Condutividade hidráulica do solo saturado (mm h-1)

0,0 –0,05 89,9b 18,3b 242,0ab 106,0ab 141,8ab 162,5a 208,1a 82,7ab 293,6a 162,2a 78,7 81,9 0,05- 0,10 31,65a 28 ,0a 47,8a 32,6a 153,2a 47,7a 142,1a 98,0a 98,3a 55,8a 158,6 108,6 0,10- 0,20 49,3b 12,4a 55,34b 26,0a 10,6b 141,4a 13,8b 66,9a 37,4a 75,4a 140,8 178,7 0,20 –0,30 6,1a 1,76a 22,2a 101,0a 9,9a 40,0a 52,0a 27,7a 46,3a 46,0a 218,7 215,9 0,30 –0,40 6,13a 11,1a 61,0a 93,6a 5,8a 31,3a 44,9a 40,9a 12,9a 16,5a 323,1 264,3 0,40 –0,50 7,53a - 8,8a - 6,24a - 10,7 a - 14,2a - 93,0 81,9 0,50 –0,60 5,29b - 8,9ab - 12,7ab - 35,0 a - 6,1ab - 218,1 108,6

* Médias seguidas de mesma letra na linha, entre épocas iguais, não diferem pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Tabela 3. Coeficientes de correlação de Pearson entre a condutividade hidráulica saturada do solo com a densidade e classes de poros do solo.

Parâmetro Ds Pt Mac Mic Diâmetro de poros ( um) > 297 297 -

50 50 - 30 30- 10 10 - 3 <3

Ksat -0,55**

0,54** 0,53** -0,07 ns 0,05 ns 0,11* -0,03 ns -0,02 ns -0,04 ns -0,05 ns

* significativo a 5%; ** significativo a 1% e ns = não significativo.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Porosidade do solo (m3m-3)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ln K

sat

(mm

h-1

)

Pt

Mac

Lnksat = 23,1332 Pt- 5,9781 R2= 0,42Lnksat = 19,1290 Mac + 0,4474 R2= 0,35

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Densidade do solo (Mg m-3)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Po

rosid

ad

e d

o s

olo

(m

3m

-3)

Pt

Mac

Pt = - 0,3814 Ds + 0,9898 R2=0,99Mac = - 0,3521 Ds + 0,6909 R2=0,66

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Densidade do solo (Mg m-3)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Ln K

sat

(mm

h-1

)

Ds

Lnksat (mm h-1) = - 8,6538 Ds + 16,7047

R2=0,42

Figura 1. Relação entre a porosidade do solo e a condutividade hidráulica do solo saturado (a); da porosidade com a

densidade do solo (b) e da condutividade hidráulica com a densidade do solo (c).

a) c) b)

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Resistência mecânica do solo à penetração e crescimento radicular do milho em um Argissolo submetido a diferentes manejos e níveis de compactação

Maurício Kunz(1); Douglas Rodrigo Kaiser(2); Jackson Adriano Albuquerque(3); Miriam Fernanda Rodrigues(4); Neiva Gelain(4); Dalvan José Reinert(5) & José Miguel Reichert(5)

Mestrando do Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS), Bolsista CAPES, UFSM, Santa Maria, RS, CEP 97105-900, mauriciokunz@gmail.com (apresentador do trabalho); (2) Doutorando do curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS), Bolsista CNPq, UFSM, Santa Maria, RS, CEP 97105-900. E-mail: kaiser@mail.ufsm.br. (3) Professor Adjunto, Bolsista CNPq,

depto Solos e Recursos Naturais, Universidade do Estado de Santa Catarina, AV Luis de Camões, 2090, Lages, SC, CEP 88520-000 jackson@cav.udesc.br (UDESC); (4) Aluna de Graduação em Engenharia Florestal. Bolsista CNPq, UFSM, Santa Maria, RS, CEP

97105-900 miriamf_rodrigues@yahoo.com.br; (5) Professor titular do Departamento de Solos, UFSM, Santa Maria, RS, CEP 97105-900E-mail: dalvan@ccr.ufsm.br, reicher@smail.ufsm.br.

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RESUMO: A compactação e a mobilização são fatores que alteram a estrutura do solo, modificando o seu comportamento hídrico e mecânico. Neste trabalho avaliou-se o efeito de sistemas de manejo e níveis de compactação na densidade (Ds), umidade volumétrica (Uv), resistência do solo à penetração (RP) e no crescimento radicular do milho. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos foram: Plantio direto (PD); Plantio direto com tráfego adicional (PDc); escarificação (Esc), subsolagem (Sub) e preparo convencional (PC). O PC e a Sub reduziram a Ds até os 0,30 m de profundidade. A umidade do solo se manteve mais alta no PDc e o PC e Sub retiveram menos água até os 0,30 m, em relação ao PD. No PDc a RP ficou acima de 2 MPa quando a Uv esteve abaixo de 0,25 m3 m-3, e no PD, Esc e Sub valores críticos de RP foram observados com Uv abaixo de 0,22 m3 m-3. No PC, mesmo com Uv abaixo de 0,15 m3 m-3 a RP ficou abaixo da critica, na camada de 0 a 0,20 m, onde a Ds foi menor. Quando a Uv esteve acima de 0,25 m3m-3, todos os tratamentos tiveram mantiveram a RP abaixo de 2 MPa. No PDc o sistema radicular restringiu o crescimento radicular, e as raízes concentraram-se até os 0,20 m. Nos demais tratamentos, o sistema radicular do milho se distribuiu uniformemente no perfil avaliado. Palavras-chave: Compactação do solo, preparo do solo, distribuição radicular.

INTRODUÇÃO A compactação e a mobilização são fatores que modificam a estrutura do solo, alterando a sua densidade e a proporção de poros e assim, o comportamento hídrico e mecânico do solo é modificado. Um solo fisicamente ideal, para as plantas, deve apresentar boa aração, capacidade de reter água na faixa disponível e baixa resistência à penetração de raízes. Em condições de solo altamente compactado, o sistema radicular se concentra na superfície do solo (Collares et al, 2006), limitando o acesso á água e nutrientes. A resistência do solo é determinada pela coesão e atrito entre as partículas que compõem o solo. A resistência do solo á penetração é variável com a densidade e com a umidade do solo. A densidade é uma propriedade condicionada pelo manejo do solo e normalmente pouco variável durante o ciclo de uma cultura. No entanto, a umidade do solo é dependente da capacidade do solo em reter água e da distribuição da precipitação no tempo e, portanto, sujeita a grandes flutuações durante o ciclo das culturas. Nessas condições, cada sistema

de manejo pode condicionar limitações de resistência ao crescimento radicular em diferentes períodos.

Atualmente, as alterações climáticas que estão ocorrendo a nível local e mundial têm causado grandes variações na distribuição da precipitação, o que tem acarretado grandes quedas na produção de grãos. Assim, quando não se dispõem de irrigação, o manejo dado ao solo é fundamental para melhorar a entrada, o armazenamento e a disponibilidade de água no solo, e para as plantas poderem explorar maior volume de solo, a sua resistência ao crescimento das raízes deve ser baixa.

O sistema plantio direto, no qual a semeadura é realizada em solo coberto por palha e, portanto, com o mínimo de revolvimento da camada superficial do solo, tende a minimizar a formação de camadas compactadas no solo; apesar disso, a utilização continuada do plantio direto pode resultar em aumento da densidade do solo (Secco et al., 2004).Há grande preocupação com o aumento das áreas agrícolas com problemas de compactação, o que se deve em grande parte às operações mecanizadas realizadas sem considerar a umidade ideal do solo (Vieira et al., 2007).

A busca de soluções em curto prazo tem levado muitos agricultores a revolverem o solo, no entanto, ainda faltam informações sobre o seu efeito nas propriedades físicas do solo. Este trabalho objetivou avaliar a densidade, a umidade e a resistência do solo à penetração e seus efeitos sobre a distribuição do sistema radicular do milho, em diferentes sistemas de manejo e níveis de compactação do solo.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da UFSM, em Santa Maria- RS. O clima da região, segundo a classificação de Köepen, é subtropical úmido, tipo “Cfa”. O solo do local é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (Embrapa, 1999) (Typic Hapludalf), cuja análise granulométrica indicou valores médios de 106 g kg-1 de argila, 240 g kg-1 de silte e 654 g kg-1 de areia (classe textural franco arenosa) até a profundidade de 0,3 m.

A área do experimento vinha sendo cultivada no sistema de semeadura direta desde 2004. O experimento consistiu de sistemas de manejos e níveis de compactação com os tratamentos: Plantio direto (PD); Plantio direto com tráfego adicional por 2 passadas sobrepostas de uma pá carregadeira de 8 toneladas (PDc); Escarificação até 0,15 m de profundidade (Esc),

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Subsolagem até 0,35 m de profundidade (Sub); e Preparo convencional com lavração até 0,35 m de profundidade e gradagem superficial (PC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com 4 repetições.

Para avaliar a densidade coletou-se amostras com estrutura preservada, no início e no final do ciclo do milho, em anéis metálicos com 0,057 m de diâmetro e 0,04 m de altura, nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40; 0,40 a 0,50 e 0,50 a 0,60 m de profundidade, na primeira avaliação. Na segunda avaliação as duas últimas camadas não foram amostradas, por ficarem fora da zona de efeito dos tratamentos. Na seqüência, as amostras foram secas em estufa a 105° C até peso constante para calcular a densidade do solo (Ds).

A resistência do solo á penetração foi determinada com um penetrômetro digital, com ponta cônica e ângulo de penetração de 30º, e armazenamento eletrônico dos dados (marca Remik CP 20 Ultrasonic Cone Penetrometer). Em cada parcela a resistência à penetração foi determinada a cada 0,15 m até a profundidade de 0,60 m, em seis pontos separados entre si a cada 0,20 m numa linha horizontal da superfície do solo, procurando-se assim, obter melhor avaliação do efeito do manejo e da variabilidade do solo sobre a resistência. A resistência foi avaliada em 8 períodos, durante o ciclo do milho, sendo aqui apresentados os dados coletados aos 44, 71 e 114 dias após a semeadura (DAS).

A umidade volumétrica do solo foi monitorada com a técnica da Reflectometria no domínio do tempo (TDR-100 da Campbel Scientific) nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40; 0,40 a 0,50 e 0,50 a 0,60 m, nas quais estavam instaladas de forma inclinada as sondas do TDR. Essas sondas possuem 2 hastes de aço inox de 6 mm de diâmetro e 0,21 m de comprimento, distanciadas em 0,04 m. A base foi confeccionada com resina epóxi, no laboratório de Física do Solo, da Universidade Federal de Santa Maria.

Quando a cultura do milho estava na fase de enchimento de grãos (119 DAS) fez-se a avaliação da distribuição do sistema radicular nos diferentes tratamentos, pelo método do perfil descrito por (BÖHM, 1979). Para isso abriu-se um perfil perpendicular à linha de semeadura, com a parede vertical do perfil distante 0,05 m da planta de milho. Foram utilizadas varetas de metal para retirar uma camada de aproximadamente 0,03 m do perfil, expondo cuidadosamente as raízes. Após a exposição dessas, foi utilizado um retângulo de 0,95 m x 0,5 m subdividido com fios

de nylon, formando uma malha de 0,05 x 0,05 m. Esse retângulo foi posicionado no perfil para fotografar e desenhar a distribuição radicular do milho.

Procedeu-se a análise de variância e comparação de médias utilizando-se o teste de Tukey a 5 % de probabilidade (SAS, 2002).

RESULTADOS E DISCUSSÃO O tráfego adicional sobre o solo no plantio

direto (PDc) alterou significativamente a Ds nas camadas superficiais (0 a 0,10 m) (Figura 1), indicando que a pressão exercida pelos pneus das máquinas alteram a estrutura do solo nesta camada.O PC e o Sub reduziram a Ds ate 0,30 m de profundidade enquanto o efeito da Esc foi mais superfícial (0,05 m).

A umidade do solo foi mais alta, até os 0,30 m, no PDc no período avaliado (Figura 2). O PC e o Sub retiveram menos água até os 0,30 m, em relação ao PD. No PDc a RP ficou acima de 2 MPa, valor considerado crítico ao crescimento das raízes, quando a Uv esteve abaixo de 0,25 m3 m-3.

No PD, Esc e PC valores críticos de RP foram observados com Uv abaixo de 0,22 m3 m-3. No Sub, mesmo com Uv abaixo de 0,15 m3 m-3 a RP ficou abaixo da critica, na camada de 0 a 0,20 m, onde a Ds foi menor. O Sub apresentou RP acima de 2 MPa apenas quando a Uv esteve abaixo de 0,20 m3 m-3a partir da profundidade de 0,20 m, aos 71 DAS. Quando a Uv esteve acima de 0,25 m3 m-3, todos os tratamentos tiveram a RP abaixo de 2 MPa. Dessa forma, a variação da umidade do solo é o principal fator que altera a RP ao longo do ciclo da cultura, sendo que em condições de maior densidade, os valores críticos de RP são atingidos antes que solos menos compactados (Collares et al. 2006).

O crescimento e a distribuição das raízes foram afetados pela compactação do solo (Figura 3). No PDc o sistema radicular restringiu o crescimento radicular, e as raízes concentraram-se até os 0,20 m. Nos demais tratamentos, o sistema radicular do milho se distribuiu uniformemente no perfil avaliado.

No PD, Esc, Sub e PC o milho tem maior quantidade e melhor distribuição lateral das raízes do que no PDc. No PD as raízes concentraram-se na camada de 0 a 0,30 m, porém algumas ultrapassaram a camada compactada e desenvolveram-se em profundidades maiores (Figura 3). O preparo do solo (PC, Esc e Sub), permitiu que as raízes atingissem maiores profundidades, de forma a explorar maior volume de solo, em busca de água e nutrientes (Figura 3).

23

CONCLUSÕES A camada com maior resistência à penetração

ocorreu entre 0,10 e 0,20 m; No PD, Esc e PC valores críticos de

resistência à penetração foram observados com umidade abaixo de 0,22 m3 m-3, enquanto no Sub foi quando a umidade estava abaixo de 0,20 m3 m-

3. A maior resistência à penetração foi observada

no plantio direto compactado (PDc) e nesse sistema foi superior a 2 MPa quando a umidade esteve abaixo de 0,25 m3 m-3.

No PDc o sistema radicular do milho se concentrou até a profundidade de 0,20 m.

No PD, Esc, Sub e PC o sistema radicular do milho se distribuiu uniformemente no perfil avaliado.

REFERÊNCIAS BÖHM, W. 1979. Methods of studying root

systems. Berlin: Sprinnger-Verlag Berlin Heidelberg, 190p. COLLARES, G.L.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M.; KAISER, D.R. Qualidade física do solo na produtividade do feijoeiro num Argissolo. Pesq. Agrop. Bras .41:1663-1674, 2006. SECCO, D.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M. DA ROS, C.O. Produtividade de soja e propriedades físicas de um Latossolo submetido a

sistemas de manejo e compactação. R. Bras. Ci. Solo, 28:797-804, 2004. VIEIRA M.L.; KLEIN, V.A. Propriedades físico-hídricas de um Latossolo Vermelho submetido a diferentes sistemas de manejo. R. Bras. Ci. Solo, 31: 1271-1280, 2007.

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

Densidade do solo (Mg m-3)

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fund

idad

e (m

)

*

*

*

*

ns

*

*

PDc

PD

ESC

SUB

PC

Figura 1. Densidade do solo em profundidade de um Argissolo Vermelho submetido a diferentes sistemas de manejo. Barras horizontais comparam a Densidade em cada profundidade pelo teste de Tukey. * Significativo a 5 % de probabilidade.

24

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Umidade volumétrica (m3m-3)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

ns

ns

ns

44 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Umidade volumétrica (m3m-3)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

ns

ns

ns

71 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Umidade volumétrica (m3m-3)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

ns

ns

ns

114 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

0 1 2 3 4 5 6 7

Resistência à penetração (MPa)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

44 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

0 1 2 3 4 5 6 7

Resistência à penetração (MPa)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

*

*

*

ns

*

*

*

*

ns

ns

ns

*

*

*

*

ns

71 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

0 1 2 3 4 5 6 7

Resistência à penetração (MPa)

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Pro

fun

did

ad

e (

m)

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

ns

114 DAS

PDc

PD

ESC

SUB

PC

Figura 2. Umidade volumétrica e resistência à penetração aos 44, 71 e 114 DAS (dias após semeadura), nos

diferentes sistemas de manejo. Linhas horizontais indicam a diferença mínima significativa a 5 % de probabilidade pelo teste de Tukey e comparam médias dos tratamentos em cada profundidade. * = significativo e ns= não significativo.

a b

c d

e

Figura 3 - Distribuição radicular da cultura do milho no perfil cultural (0,95 x 0,5 m). Plantio Direto compactado (a), Plantio Direto (b), Escarificado (c), Subsolado (d) e Preparo Convencional (e). Dimensão da quadrícula: 0,05 x 0,05 m.

25

Densidade relativa de um Argissolo e sua relação com atributos do solo e produtividade do milho

Jackson Adriano Albuquerque (1); Douglas Rodrigo Kaiser (2) & Dalvan José Reinert (3);

José Miguel Reichert (3); Miriam Fernanda Rodrigues (4); Maurício Kunz (5).

(1) Professor do Depto Solos e Recursos Naturais, Universidade do Estado de Santa Catarina, (UDESC), Av. Luis de Camões, 2090, Lages, SC, CEP 88520-000, jackson@cav.udesc.br, Bolsista do CNPq, (apresentador do trabalho); (2) Doutorando do Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Bolsista CAPES, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, RS, CEP 97105-900, douglasrodrigokaiser@gmail.com; (3) Professor do Departamento de Solos, UFSM, reinert@ccr.ufsm.br; reichert@smail.ufsm.br, Pesquisador do CNPq. (4) Acadêmica do Curso de Engenharia Florestal, bolsista CNPq, miriamf_rodrigues@yahoo.com.br; (5) Mestrando do curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS) da UFSM, Bolsista CAPES

Apoio: CNPq, Capes.

26 RESUMO: A densidade relativa (DR) pode ter relação estreita com outros atributos do solo e com a produtividade das culturas, independente da textura do solo. Objetivou-se avaliar o efeito do manejo do solo na DR e a relação desta com atributos do solo e produtividade das culturas. Foi conduzido experimento a campo em Argissolo Vermelho Arênico cultivado com milho em cinco sistemas de manejo. Os diferentes manejos modificaram especialmente a DR do solo, a porosidade total, a macroporosidade, mas não a produtividade das culturas. A DR se relacionou negativamente com a porosidade total e com o volume de macroporos.

INTRODUÇÃO: A compactação do solo é avaliada pela densidade, porosidade total, distribuição do tamanho dos poros e resistência ao cisalhamento e à penetração do solo. Estes atributos, isolados ou em conjunto, podem afetar a produtividade das culturas, no entanto, os limites críticos variam com a textura, assim, um indicador que independe deste atributo poderia ser utilizado para comparar a qualidade de solos (Håkansson & Lipiec, 2000). Carter (1990) observou que a relação entre a densidade do solo (Ds), medida no campo, e a densidade máxima (Ds máx), medida em laboratório, denominada de densidade relativa (DR), foi relacionada com a macroporosidade e a produtividade das culturas.

máxDs

DsDR =

Equação [1] Naquele estudo, a faixa de compactação relativa para os dois solos avaliados em que não havia restrição para as culturas variou de 0,77 a 0,84. A densidade máxima pode ser obtida através do teste Proctor (Carter, 1990), com compressão uniaxial a 200 kPa (Håkansson, 1990). A quantificação desses índices baseados na densidade do solo facilita o monitoramento da qualidade física do solo com uma propriedade fácil de ser determinada no campo e com significação prática no manejo do solo e otimização do rendimento de culturas. Palavras-chave: grau de compactação, densidade do solo, densidade do solo crítica.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da UFSM, em Santa Maria-RS. O clima da região, segundo a classificação de Köepen, é subtropical úmido, tipo “Cfa”. O solo do local é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (Typic Hapludalf), com teores médios até a profundidade de 0,3 m de 106 g kg-1 de argila, 240 g kg-1 de silte e 654 g kg-1

de areia (classe textural franco arenosa).

Antes de ser incorporada ao sistema produtivo, essa área foi mantida em pousio por 15 anos, predominando na área gramíneas nativas, e em 2004 foi cultivada sob semeadura direta. O experimento consistiu de sistemas de manejos e níveis de compactação com os tratamentos: plantio direto (PD); plantio direto com tráfego adicional por 2 passadas sobrepostas de uma pá carregadeira de 8 toneladas (PDc); Escarificação até 0,15 m de profundidade (Esc); Subsolagem até 0,35 m de profundidade (Sub); e Preparo convencional com lavração até 0,35 m de profundidade e gradagem superficial (PC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com 4 repetições.

Para avaliar a densidade e a porosidade, coletou-se amostras com estrutura preservada, em 11/2007, em anéis metálicos com 0,057 m de diâmetro e 0,04 m de altura, nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,15; 0,15 a 0,20; 0,30 a 0,40 e 0,40 a 0,50 m. No laboratório as amostras foram saturadas pesadas e submetidas às tensões de 1, 6 e 10 kPa na mesa de tensão e 33 e 100 kPa em Câmara de Richards, para calcular a distribuição de poros pela equação fundamental da capilaridade. No final, as amostras foram secas em estufa a 105° C até peso constante para calcular a densidade do solo (Ds). A DR foi calculada pela equação [1], considerando a densidade máxima de 1,87 Mg m-3 (Braida, 2004)

Os dados foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk para verificar a distribuição de normalidade. Foi feita análise correlação de Pearson entre DR com os demais atributos avaliados. Procedeu-se a analise de variância (teste F) e comparação de médias utilizando-se o teste de Tukey a 5 % de probabilidade (SAS, 2002).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A estrutura do solo foi alterada pelos tratamentos, pois os mesmos apresentam diferenças marcantes no grau de mobilização e na compactação do solo. Analisando todas as amostras, a densidade do solo variou de 1,05 a 1,84 Mg m-3 com média de 1,58 Mg m-3 e a porosidade total de 0,29 a 0,59 m3 m-3 com média de 0,39 m3 m-3 (Tab. 1). Na média dos sistemas, a densidade do solo variou de 1,41 a 1,69 Mg m-3 no plantio direto e no sistema com compactação adicional a densidade aumentou para 1,56 a 1,71 Mg m-3 com diferença significativa até a camada de 40 a 50 cm. No preparo convencional, sistema com maior mobilização, a densidade reduziu para até 1,31 Mg m-3. Enquanto a subsolagem modificou a estrutura do solo, o sistema escarificado, praticamente não diferiu do plantio

27 direto. Isto se deve a pequena espessura de solo que foi mobilizada neste sistema (0 a 10 cm).

A porosidade do solo, especialmente a macroporosidade, foi modificada pelos sistemas. No plantio direto a macroporosidade estava acima de 0,10 m3 m-3, e com a mobilização aumentou até 0,26 m3 m-3 no PC, mas reduziu para 0,07 m3 m-3 no PDc. No PDc o volume de macroporos foi menor que 0,10 m3 m-3 na camada de 5 a 15 cm. No PC, na camada de 30 a 40 cm, a macroporosidade diminuiu para 0,11 m3 m-3 o que pode ser devido a pressão dos discos do arado no solo durante a lavração.

Dos macroporos, ambas as classes (maior que 297 µm e de 50 a 297 µm) foram modificadas pelos sistemas de manejo, no entanto, os poros com diâmetro entre 50 e 297 µm diferiram até a camada mais profunda, com menor volume no PC. O volume de microporos diferiu pouco entre os sistemas, mas na classe com diâmetro menor que 3 µm o PC teve o menor volume e o PDc o maior, indicando que a mobilização ou a compactação, além de modificar os macroporos altera o volume de poros pequenos.

Tabela 1. Estatística básica para os atributos físicos do Argissolo Vermelho-Amarelo. Variável Mínimo Máximo Média Desvio

Padrão DS 1,05 1,84 1,58 0,12 DR 0,56 0,98 0,85 0,06 PT 0,288 0,592 0,387 0,045 Macro 0,032 0,354 0,139 0,049 Micro 0,105 0,392 0,249 0,030 D297 (1) 0,005 0,222 0,074 0,029 D50-297 0,002 0,181 0,065 0,032 D30-50 0,004 0,044 0,019 0,007 D10-30 0,000 0,123 0,031 0,018 D3-10 0,000 0,124 0,031 0,018 D<3 0,031 0,322 0,171 0,035

(1) D = diâmetro dos poros em micrometros. As principais modificações na densidade e

porosidade do solo foram observadas até a profundidade de 20 cm, o que refletiu na DR do solo. A densidade máxima obtida pelo teste de Proctor Normal para este solo é de 1,87 Mg m-3 (Braida, 2004). A DR no PD variou de 0,75 a 0,90; com a mobilização diminui para 0,70 no PC (0 a 5 cm); com a compactação aumentou para 0,92 no PDc (20 a 30 cm) (Fig. 1); com a subsolagem a DR foi menor também na camada de 40 a 50 cm comparada ao PDc.

Os atributos do solo que se relacionaram com a DR foram os macroporos (Fig. 2) e destes, os poros com diâmetro entre 50 e 297 µm. Isto confirma que a compactação modifica inicialmente os poros de maior diâmetro. Quando a DR foi de 0,90 o volume

de macroporos foi de 0,10 m3 m-3 (Fig. 2) próximo da DR relatada por Carter (1990) para solos franco arenosos de 0,89, enquanto Lipiec & Håkansson (2000), também para solos franco arenosos, relataram DR de 0,95.

A produtividade do milho variou pouco entre os sistemas (PDc = 106; PC = 109; PD = 111; Sub = 115 e Esc = 116 sacos ha-1). Apesar da intensa seca que ocorreu em parte do Estado do RS, na região do experimento os períodos de déficit hídrico foram pequenos e durante o estádio vegetativo, o que prejudicou pouco a produtividade. Assim, as diferenças na estrutura do solo, em condições adequadas de umidade durante a maior parte do ciclo, praticamente não influenciaram a produtividade. Apesar disso, a elevada DR no PDc, que variou de 0,84 a 0,92 em função da camada amostrada, e sua menor produtividade (106 sacos ha-1), pode indicar que esse sistema, principalmente em anos com déficit hídrico mais acentuado, é prejudicial a cultura do milho. Além disso, as maiores produtividades foram observadas com DR entre 0,80 e 0,85. Na Fig. 3 estão os resultados da DR média da camada de 0 a 20 cm. Quando a DR foi calculada para a média das camadas de 0 a 30, 0 a 40, e 0 a 50 cm a relação da produtividade com esta DR média tem padrão semelhante a da figura 3.

0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10

0-5

5-10

10-15

15-20

20-30

30-40

40-50

Cam

ada, cm

Densidade Relativa

PC

Esc

Sub

PD

PDc

c

a

abbc

bc

a

abc

bc a

aaaa

b

abca

abbc

ns

ns

aba

b

abab

Figura 1. Densidade relativa do Argissolo Vermelho-marelo em sistemas de manejo.

28

Densidade relativa

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Mac

ropo

ros,

m3

m-3

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40 Observado

Macro = 0,69 - 0,65 DR R2=0,69**

Figura 2. Relação entre macroporos e densidade relativa para o Argissolo Vermelho-Amarelo. ** Significativo a 5 %.

Hakansson (1990) avaliou a DR para 102 experimentos em ampla faixa de solos, com conteúdo de argila variando de 20 a 600 g kg-1, com a cultura de cevada como teste e observou que a DR ótima foi próximo de 0,87, independente da textura. Beutler et al. (2005) observaram que a DR ótima para a soja em um Latossolo Vermelho foi de 0,80. Portanto, considerando os estudos acima e o realizado no Argissolo Vermelho, a DR ótima situa-se entre 0,77 e 0,87, com maior freqüência sendo relatado valores entre 0,80 a 0,85.

CONCLUSÕES Os diferentes manejos modificaram especialmente a densidade relativa, a porosidade total, macroporosidade, mas não a produtividade das culturas. A Densidade Relativa tem relação negativa com a porosidade total e volume de macroporos. As maiores produtividades foram observadas com DR variando entre 0,80 e 0,85.

100

105

110

115

120

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

Densidade realtiva

Prod

utiv

idad

e, s

acos

ha-1

Figura 3. Relação entre a produtividade do milho em função da densidade relativa média da camada de a 20 cm do Argissolo Vermelho-Amarelo.

REFERÊNCIAS BEUTLER, A.N.; CENTURION, J.F.; ROQUE, C.G.; FERRAZ, M.V. Densidade relativa ótima de Latossolos Vermelhos para a produtividade de soja. R. Bras. Ci. Solo, 29:843-849, 2005. BRAIDA, J.A. matéria orgânica e resíduos vegetais na superfície do solo e suas relações com o comportamento mecânico do solo sob plantio direto. UFSM, Santa Maria. 106p. (Tese de doutorado) CARTER, M.R. Relative measures of soil bulk density to characterize compaction in tillage studies on fine sandy loams. Can. J. Soil Sci. 70:425-433, 1990.

HAKANSSON, I. A method for characterizing the state of compactness of the plough layer. soil & tillage research, 16:105-120, 1990.

LIPIEC, J. & HÅKANSSON, I. Influences of degree of compactness and matric water tension on some important plant growth factors. Soil Till. Res., 53:87-94, 2000.

SAS INSTITUTE. Getting started with the SAS learning edition. Cary: SAS, 2002. 200p.

29

Tabela 1. Densidade do solo (Mg m-3) e distribuição de tamanho de poros (m3 m-3) em classes de diâmetros do Argissolo Vermelho sob diferentes sistemas de manejo.

Camada PC Esc Sub PD PDc PC Esc Sub PD PDc DS Porosidade total

0-5 1,31 c 1,41 bc 1,46 ab 1,41 bc 1,56 a 0,490 a 0,449 ab 0,432 bc 0,450 ab 0,390 c 5-10 1,48 c 1,63 ab 1,51 bc 1,64 a 1,70 a 0,424 a 0,368 bc 0,416 ab 0,363 c 0,341 c 10-15 1,43 b 1,66 a 1,61 a 1,61 a 1,69 a 0,443 a 0,353 b 0,373 b 0,374 b 0,343 b 15-20 1,59 bc 1,63 ab 1,51 c 1,63 ab 1,68 a 0,386 ab 0,374 bc 0,417 a 0,373 bc 0,353 c 20-30 1,62 ns 1,66 1,64 1,69 1,71 0,374 ns 0,358 0,363 0,345 0,337 30-40 1,61 ns 1,59 1,55 1,58 1,64 0,374 ns 0,384 0,399 0,387 0,365 40-50 1,60 ab 1,56 ab 1,51 b 1,58 ab 1,62 a 0,380 ab 0,397 ab 0,415 a 0,389 ab 0,370 b Média 1,52 1,59 1,54 1,59 1,66 0,411 0,376 0,401 0,384 0,357

Macro, maior que 50 µm Micro, menor que 50 µm 0-5 0,256 a 0,172 b 0,163 b 0,173 b 0,110 b 0,234 b 0,276 ab 0,269 ab 0,277 ab 0,286 a

5-10 0,174 a 0,126 ab 0,155 ab 0,115 bc 0,070 c 0,250 ns 0,242 0,261 0,248 0,281 10-15 0,200 a 0,107 b 0,115 b 0,137 b 0,097 b 0,244 ns 0,246 0,258 0,238 0,246 15-20 0,140 ab 0,140 ab 0,171 a 0,135 ab 0,104 b 0,246 ns 0,234 0,245 0,238 0,249 20-30 0,127 ns 0,104 0,111 0,100 0,111 0,247 ns 0,253 0,252 0,245 0,226 30-40 0,107 b 0,154 a 0,150 ab 0,157 a 0,120 ab 0,267 ns 0,230 0,249 0,231 0,245 40-50 0,125 b 0,173 a 0,158 ab 0,158 ab 0,139 ab 0,259 ns 0,224 0,257 0,230 0,231 Media 0,162 0,135 0,146 0,140 0,108 0,250 0,239 0,256 0,244 0,251

Maior que 297 µm 50 a 297 µm 0-5 0,133 a 0,062 b 0,079 b 0,080 b 0,060 b 0,123 a 0,108 a 0,090 A 0,093 a 0,050 b

5-10 0,079 a 0,065 ab 0,078 a 0,067 ab 0,045 b 0,095 a 0,061 abc 0,077 Ab 0,048 bc 0,023 c 10-15 0,103 a 0,053 c 0,063 bc 0,094 ab 0,054 c 0,096 a 0,054 b 0,052 B 0,055 b 0,043 b 15-20 0,070 b 0,075 ab 0,110 a 0,089 ab 0,066 b 0,070 a 0,065 ab 0,061 Ab 0,046 ab 0,044 b 20-30 0,070 ns 0,068 0,076 0,067 0,075 0,057 ns 0,045 0,042 0,034 0,036 30-40 0,059 ns 0,071 0,075 0,074 0,069 0,048 b 0,063 ab 0,075 Ab 0,083 a 0,055 b 40-50 0,057 ns 0,080 0,077 0,075 0,065 0,064 b 0,093 a 0,081 Ab 0,083 ab 0,075 ab Media 0,082 0,068 0,080 0,078 0,062 0,079 0,069 0,068 0,064 0,047

30 a 50 µm 10 a 30 µm 0-5 0,028 ns 0,029 0,026 0,030 0,027 0,043 ns 0,034 0,032 0,029 0,031

5-10 0,021 ab 0,023 ab 0,024 a 0,019 ab 0,015 b 0,030 ns 0,038 0,028 0,028 0,030 10-15 0,020 ns 0,021 0,019 0,019 0,016 0,029 ns 0,037 0,023 0,023 0,039 15-20 0,019 ns 0,019 0,018 0,016 0,018 0,021 ns 0,024 0,048 0,030 0,041 20-30 0,018 ns 0,017 0,016 0,015 0,016 0,027 ns 0,029 0,039 0,022 0,028 30-40 0,017 ns 0,016 0,017 0,015 0,015 0,026 ns 0,024 0,025 0,026 0,027 40-50 0,017 bc 0,018 ab 0,019 a 0,015 bc 0,015 c 0,035 ns 0,029 0,032 0,023 0,034 Media 0,020 0,020 0,020 0,018 0,017 0,031 0,031 0,032 0,026 0,033

3 a 10 µm Menor que 3 µm 0-5 0,038 ns 0,040 0,037 0,044 0,027 0,124 b 0,167 ab 0,173 ab 0,175 ab 0,211 a

5-10 0,028 ns 0,030 0,031 0,033 0,037 0,172 ab 0,151 b 0,178 ab 0,172 ab 0,199 a 10-15 0,035 ns 0,028 0,032 0,038 0,026 0,161 ns 0,163 0,185 0,158 0,170 15-20 0,026 ns 0,027 0,038 0,028 0,029 0,180 ns 0,163 0,159 0,165 0,166 20-30 0,021 ns 0,039 0,033 0,024 0,023 0,180 ns 0,173 0,169 0,184 0,163 30-40 0,027 ns 0,023 0,028 0,027 0,020 0,197 ns 0,139 0,179 0,166 0,182 40-50 0,038 ns 0,036 0,045 0,030 0,020 0,169 ns 0,151 0,178 0,167 0,166 Media 0,030 0,032 0,034 0,032 0,026 0,169 0,158 0,174 0,170 0,180

30

Porosidade de aeração e tensão de água no solo medidas em mesa de tensão e coluna de areia

Paulo Ivonir Gubiani(1); Dalvan José Reinert(2); Jackson Adriano Albuquerque (3); José Miguel

Reichert(2); Neiva Somavilla Gelain(4) & Flavio Fontinelli (5)

(1) Mestrando do Curso de Pós-Graduação em Ciência do Solo (PPGCS), Bolsista CAPES, Depto

Solos, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Av. Roraima prédio 42, sala 3017, Santa Maria, RS, CEP 97105-900, paulogubiani@gmail.com (apresentador do trabalho); (2) Professor

Titular, Bolsista CNPq, Depto Solos, UFSM, Santa Maria, RS, CEP 97105-900, dalvanreinert@gmail.com; (3) Professor, Depto Solos, Universidade do Estado de Santa Catarina

(UDESC/CAV), Av Luis de Camões, CP 281, Lages, SC, CEP 88520-000, jackson.irai@gmail.com; (4) Graduanda do Curso de Engenharia Florestal, Bolsista CNPq, UFSM, Santa Maria, RS, CEP

97105-900, neivaengenheira@gmail.com; (5) Laboratorista do Laboratório de Física do Solo, Depto Solos, UFSM, Santa Maria, RS, CEP 97105-900, coxilha@ccr.ufsm.br

RESUMO: A macro e microporosidade do solo normalmente são determinadas em mesa de tensão e coluna de areia em amostras de solo mantidas sob uma tensão de 6 kPa, por 48 hs. No entanto, para solos compactados esse tempo pode não ser suficiente para o estabelecimento do equilíbrio hidrostático e medida da porosidade livre de água ficaria aquém da real. Esse estudo objetivou avaliar a variação no tempo da tensão da água no solo e da porosidade livre de água, em dois solos com diferentes densidades. O estudo foi conduzido sobre amostras de solos da classe Argissolo Vermelho distrófico arênico e Latossolo vermelho distrófico típico, ambos cultivados em sistema plantio direto. No Argissolo a condição de equilíbrio hidrostático para a maioria das amostras foi verificada entre 72 e 96 hs enquanto no Latossolo não houve equilíbrio hidrostático no período de 168 hs. A tensão nas amostras nos tempos de observação não teve correlação significativa com a densidade do solo. No mínimo 97 % da porosidade livre de água obtida ocorreu entre o início e as 48 hs, mesmo que a tensão no solo não tenha atingido o valor aplicado (6 kPa), sugerindo que a determinação da porosidade livre de água na tensão de 6 kPa, pode ser determinada após transcorridos 48 hs de aplicação da tensão. Palavras-chave: Mesa de tensão, coluna de areia, equilíbrio hidrostático, densidade do solo.

INTRODUÇÃO A curva de retenção de água no solo é

fundamental para estudos físico-hídricos do solo e expressa a relação entre a umidade do solo e o potencial matricial ou a tensão da água no solo (Reinert & Reichert, 2006). Esses autores ressaltam que o desafio tem sido usar equipamentos que conduzam a água do solo a atingir dado potencial matricial ou tensão e medir-se a umidade na condição de equilíbrio hidrostático.

Na maioria dos casos, os equipamentos utilizados para tensões de água no solo abaixo de 6 kPa são a mesa de tensão (Oliveira ,1968) e coluna de areia (Reinert & Reichert, 2006). Normalmente, para a determinação da macro e microporosidade, as amostras de solo são mantidas nesses equipamentos sob uma tensão de 6 kPa, por 24 hs. No entanto, para solos compactados esse tempo pode não ser suficiente para o estabelecimento do equilíbrio hidrostático e medida da porosidade livre de água ficaria aquém da real. Além disso, a tensão que a água do solo atinge num dado tempo depende em grande parte da capacidade do equipamento em transferir para a amostra a tensão aplicada.

O trabalho teve como objetivo avaliar a variação no tempo da tensão da água no solo e da porosidade livre de água, em dois solos com diferentes densidades.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi conduzido sobre amostras de solos da classe Argissolo Vermelho distrófico arênico e Latossolo vermelho distrófico típico (Embrapa, 2006), os quais, em média contém respectivamente 150 e 700 kg kg-1 de argila, ambos cultivados em sistema plantio direto.

Amostras com estrutura preservada foram coletadas em anéis de Uhland (7,5 x 7,5 cm) sendo oito na camada de 0-0,1 m e oito na camada de 0,1-0,2 m, em pontos afastados aleatoriamente, para obter amostras com diferentes densidades. No laboratório, as amostras foram saturadas por 24 hs e posteriormente conduzidas para a mesa de tensão, onde foram submetidas a uma tensão 6 kPa para a medida da perda diária de água e, por cálculo, obtenção da porosidade livre de água.

Posteriormente, para medir a tensão da água nas amostras em função do tempo de aplicação de tensão (6 kPa), as amostras foram instrumentadas com cápsula de cerâmica porosa (2,2 cm de diâmetro e 3,2 cm de comprimento). A cápsula foi conectada

31 a um tubo flexível, saturada e introduzida até uma posição mediana do solo no cilindro, por meio da abertura de um orifício no solo de 2,1 cm de diâmetro. O conjunto cápsula-tubo consistiu em um manômetro de água. O solo retirado para a introdução da cápsula foi seco e determinado sua massa para incluí-la no cálculo da densidade do solo no final dos testes. O conjunto solo saturado, cápsula e tubo flexível foi instalado na mesa de tensão regulada para 6 kPa em relação ao centro do cilindro, referência também utilizada para o ajuste do nível da água nos manômetros no tempo zero (início da aplicação da tensão). A porosidade livre de água e a tensão foram medidas até 120 hs no Argissolo e 168 hs no Latossolo, pois nesse último a variação da tensão foi lenta.

Oito amostras do Argissolo (camada de 0,1-0,2 m) que foram analisadas na mesa de tensão também foram submetidas à análise da variação da tensão na coluna de areia, para verificar a relação das tensões nas amostras nos dois equipamentos.

No final das medidas, as amostras foram levadas à estufa a 105ºC, por 48 hs. A partir da massa de solo seco e do volume do anel foi calculada a densidade do solo, conforme descrito em EMBRAPA (1997).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A densidade do solo variou numa pequena faixa de 1,60 a 1,74 g cm-3 no Argissolo e de 1,40 a 1,58 g cm-3 no Latossolo.

A alteração da tensão foi mais rápida no Argissolo, no qual a condição de equilíbrio hidrostático para a maioria das amostras foi verificada entre 72 e 96 hs e transcorridas 120 hs a tensão de água nas amostras ficou compreendida entre 5,3 e 6,0 kPa (Fig 1A). No Latossolo a variação da tensão de água nas amostras foi mais lenta, indicando não ter ocorrido o equilíbrio hidrostático no período de 168 hs, cujas tensões ficaram compreendidas entre 4,7 e 5,5 kPa (Figura 1B).

A variação da tensão no tempo teve taxas maiores no início da aplicação da tensão nos dois solos (Figuras 1 A e B). No Latossolo, num mesmo tempo, a tensão da água no solo teve maior amplitude entre as amostras do que no Argissolo.

As diferenças na variação da tensão com o tempo, observadas nos dois solos, poderiam estar relacionadas às diferenças na densidade do solo. No entanto, a tensão nas amostras nos tempos de observação não teve correlação significativa com a densidade do solo, sugerindo que essa propriedade, no intervalo utilizado nesse trabalho, não afeta a velocidade de mudança da tensão da água no solo na faixa avaliada.

A variação da porosidade livre de água foi maior no Latossolo do que no Argissolo (Figuras 1 C e D) e a taxa foi semelhante nos tempos de 0 a 24 hs e de 48 a 120 hs para os dois solos, mas diferiu sensivelmente entre 24 e 48 hs. A variação da porosidade livre de água foi pequena no intervalo de 48 hs até o final do período (120 hs para o Argissolo e 168 hs para o Latossolo), correspondendo a 2,6 e 1,0 % da variação total, respectivamente para o Argissolo e Latossolo. Como conseqüência, 97,4 e 99 %, da porosidade livre de água obtida ocorreu entre o início e as 48 hs, mesmo que a tensão no solo não tenha atingido o valor aplicado (6 kPa) na maioria das amostras.

O volume de água retirado das amostras no período entre as 24 às 48 (∆θ(48-24 hs)) hs variou de 0,002 a 0,006 cm3 cm-3 no Argissolo e 0,025 a 0,052 cm3 cm-3 no Latossolo (Figura 1 C). A análise de correlação linear de Pearson entre ∆θ(48-24 hs) com a densidade foi significativa apenas para o Latossolo ( r = -0.86***). Esse comportamento pode ser um indício que em solos argilosos e com densidades menores que as utilizadas nesse estudo ainda pode haver uma quantidade considerável de água retida nas amostras uma tensão de até 6 kPa e que seria retirada do solo após 48 hs. Para os dados desse estudo, essa tendência pode ser verificada pela análise de correlação entre o ∆θ(72-48 hs) das amostras e sua densidade. Como o resultado não foi significativo, não é possível afirmar que amostras de solos argilosos com densidades menores devam permanecer sob tensão por mais de 48 hs. No entanto, como as menores densidades das amostras dos solos utilizados nesse estudo (1,6 e 1,4 g cm-3, respectivamente para o Argissolo e Latossolo) podem ser consideradas elevadas (Reichert et al. 2003), a resposta da perda de água no tempo pode ser diferente se a densidade do solo estiver compreendida numa faixa menor que a utilizada nesse trabalho.

Houve alta correlação linear entre as tensões das amostras do Argissolo submetidas na mesa de tensão e na coluna de areia (r = 0,92***). Porém a observação da relação 1:1 mostra que a tensão nas amostras evoluiu mais rápido na mesa de tensão até tensões em torno de 5 kPa (Figura 1 F). Na coluna de areia o tempo para que a tensão aplicada (6 kPa) se estabeleça na superfície é equivalente ao tempo necessário para o nível do lençol freático rebaixar até -0,6 m a partir da superfície (detalhes podem ser obtidos em Reinert & Reichert, 2006), fato que ocasionou desvio da relação 1:1 nos valores observados. A partir de 5 kPa os valores foram semelhantes, porém ligeiramente maiores na coluna de areia, comprovando a eficiência desse equipamento ( Reinert & Reichert 2006).

32

CONCLUSÕES A variação da tensão da água no solo foi maior

no Argissolo, com tensão próxima de 6 kPa após transcorridas 120 hs. No Latossolo a variação foi menor, e mesmo após 168 hs a tensão de água nas amostras ficou abaixo da tensão pré-estabelecida na mesa de tensão e coluna de areia. No entanto, próximo de 98 % dos poros drenados estavam livres de água após 48 hs da aplicação da tensão nos dois equipamentos, o que sugere que a determinação da porosidade livre de água na tensão de 6 kPa, também denominada de macroporosidade, pode ser determinada após transcorridos 48 hs de aplicação da tensão.

REFERÊNCIAS

EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. atual. Rio de Janeiro, 1997. 212 p. REINERT, Dalvan José; REICHERT, José Miguel. Coluna de areia para medir a retenção de água no solo: protótipos e teste. Ciência Rural, Santa Maria, v. 36, n. 6, p.1931-1935-2006. REICHERT, J. M.; REINERT, D.J.; BRAIDA, J.A. Qualidade dos solos e sustentabilidade de sistemas agrícolas. Revista Ciência & Ambiente, edição 27, Santa Maria, p.29-48, 2003.

33

0 24 48 72 96 120Tempo (hs)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0T

ensã

o (k

Pa)

(a)

0 24 48 72 96 120 144 168

Tempo (hs)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

Ten

são

(kPa

)

(b)

0 24 48 72 96 120Tempo (hs)

0,00

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

0,18

Poro

sida

de li

vre

(cm

3 cm

-3)

(c)

0 24 48 72 96 120Tempo (hs)

0,00

0,03

0,06

0,09

0,12

0,15

0,18

Poro

sida

de li

vre

(cm

3 cm

-3)

(d)

1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8Ds (g cm-3)

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

∆θ

(48-

24 h

s) (c

m3 c

m-3)

ArgissoloLatossolo

(e)

(**)

(ns)

∆θ(48-24 hs) = -0.1246*Ds+0.22

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

MT (kPa)

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

CA

(kP

a)

(f)(**)

CA = 1,2608*MT - 1,4699 r2 = 0,85

(1:1)

Figura 1. Variação da tensão de água com o tempo no Argissolo (a) e Latossolo (b), porosidade livre de água em função do tempo no Argissolo (c) e Latossolo (d), volume retirado de água entre 24 e 48 hs, em função da densidade (Ds) (e), e relação entre a tensão medida na mesa de tensão (MT) e na coluna de areia (CA) para o Argissolo (f). (**) Correlação linear significativa; (ns) não significativo.

34

A seguir constam o Resumo e o Summary dos seis artigos científicos que foram

enviados para revistas científicas, sendo quatro para a RBCS de Viçosa e dois para a

Ciência Rural de Santa Maria, com dados trabalhados durante o período de pós-

doutoramento.

35

1- TRAMITA NA RBCS – Enviado em julho de 2008

RETENÇÃO DE ÁGUA E SUA RELAÇÃO COM ATRIBUTOS DE SOLOS DO RIO GRANDE DO SUL (1)

José Miguel Reichert (2), Jackson Adriano Albuquerque (3), José Efrain Solano Peraza (4) & Dalvan

José Reinert (2)

RESUMO A disponibilidade de água no solo é importante fator de crescimento para as plantas. Este estudo

objetivou determinar a retenção de água e sua relação com atributos químicos e físicos de solos do

Rio Grande do Sul. Foram amostradas 34 unidades de mapeamento de solos com características

químicas, físicas e mineralógicas distintas, nos horizontes A, E, AB, B e BC perfazendo 85

horizontes. Foram determinadas a granulometria, argila natural, densidade do solo, limite de liquidez,

limite de plasticidade, índice de plasticidade, pH, teores de matéria orgânica, alumínio, cálcio,

magnésio, potássio e sódio trocáveis e calculados a soma de bases, capacidade de troca de cátions,

saturação por bases, saturação por alumínio e atividade química da argila. A retenção de água medida

foi ajustada pelo modelo de van Genuchten (1980) e após foi obtida a umidade gravimétrica

correspondente nas tensões de 5, 10, 33, 100, 500 e 1500 kPa. Para a maioria dos solos e horizontes,

a dessorção de água é acentuada entre as tensões de 0 e 100 kPa e após se torna mínima. A retenção

de água teve relação direta com o limite de liquidez, argila, silte e matéria orgânica e negativa com

areia e suas frações fina e grossa. A análise dos dados em subconjuntos separados por horizontes

pedogenéticos, aumentou o coeficiente de determinação entre as propriedades do solo com retenção

de água, enquanto a análise dos dados em subconjuntos separados por atividade da fração argila,

aumentou essa relação para os solos com argila de atividade alta e piorou para os solos com argila de

atividade baixa. A quantidade de água disponível aumenta exponencialmente nos solos com maior

teor de argila mais silte, até essas frações constituírem 750 g kg-1 do solo e a partir desse valor a água

disponível se mantém estável. Solos com baixo gradiente textural entre horizontes tem retenção de

água semelhante entre os horizontes, enquanto aqueles com grande diferença textural, a retenção de

água foi, geralmente, maior no horizonte B, mais argiloso.

Termos de indexação: disponibilidade de água, curva característica de água no solo, atributos físicos

e químicos do solo.

(1) Parte da Tese de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Enganharia Agricola, Universidade Federal

de Santa Maria-UFSM. Pesquisa executada com recursos do program PQ-PG-CAPES-BRASIL-COSTA RICA. Recebido para publicação em / / e aprovado em / / .

(2) Eng. Agr., PhD, Professor Titular do Departamento de Solos-Centro de Ciências Rurais –Universidade Federal de Santa Maria. Av. Roraima, 1000, CEP: 97105-900. Santa Maria-RS. Pesquisador do CNPq. reichert@ccr.ufsm.br, dalvan@ccr.ufsm.br

(3) Eng. Agr., Dr. Professor Adjunto do Departamento de Solos e Recursos Naturais da UDESC. Av. Luis de Camões, 2090, CEP: 88520-000. Lages-SC. albuquerque@pq.cnpq.br

(4) Eng. Agr., MSc. Forúm Chiquita Brands Edificio D, Apartado postal: 633-6150, San José, Costa Rica. efsolano@chiquita.com. Ex-bolsista PEC-PG da CAPES.

36

SUMMARY: WATER RETENTION AND ITS RELATIONSHIP WITH SOIL PROPERTIES OF RIO

GRANDE DO SUL.

Soil water retention and availability are important growth factors for the plants. This study was

developed with objectives to evaluate soil water retention and to establish its pedotransfer functions

for Rio Grande do Sul soils. It was sample soils from 33 mapping units summing 85 horizons in

which soil physical and chemical properties were measured. The soil physical properties were

texture, deflocculated clay, bulk density, liquid limit, plastic limit and plasticity index. The chemical

properties measured were pH in water and pH in KCl 1M, soil organic matter, aluminum, calcium,

magnesium, potassium and exchangeable sodium, sum of bases, cation exchangeable capacity at pH

7 (CEC) and at soil pH (effective CEC), base and aluminum saturation and chemical activity of the

clay. To establish the water retention curve were use three techniques: tension table, Richards

chamber and WP4 Dewpoint potentiometer. The van Genuchten (1980) model was adjusted to the

data of the water retention curve and from that it was estimated the values of the soil moisture

corresponding to the potentials of -5, -10, -33, -100, -500 and -1500 kPa. After that, correlations

analyses were runned between water retention data and measured soil. The largest correlation values

between the organic matter (MOS) and the water retention happened in the horizons A and AB,

independent of the chemical activity of the clay. Among mapping units, the extreme values of water

retention in each matric potential matched with extreme values of clay, sand and organic matter.

Index terms: water availability, soil water retention curve and soil chemical and physical attributes.

37

2- TRAMITA NA RBCS - Retornou após sugestão do Revisor

PEDOFUNÇÕES HÍDRICAS PARA SOLOS DO RIO GRANDE DO SUL (1)

José Miguel Reichert (2), Jackson Adriano Albuquerque (3), José Efrain Solano Peraza (4) & Dalvan

José Reinert (2)

RESUMO A retenção de água é uma importante propriedade do solo, mas sua determinação em

laboratório é cara e demorada. Uma alternativa é estabelecer relações com propriedades do solo de

fácil determinação e prontamente disponíveis aos usuários. O objetivo deste trabalho foi gerar

pedofunções para estimar a retenção de água para solos do Rio Grande do Sul e testar dez

pedofunções existentes na literatura. Foram coletadas amostras com estrutura alterada em 34

unidades de mapeamento compreendendo 85 horizontes para determinar as propriedades químicas e

físicas e a curva de retenção de água do solo. Após isso, as funções de pedotransferência foram

desenvolvidas através de análise de regressão múltipla entre retenção de água e as propriedades

químicas e físicas dos solos. Foram geradas pedofunções para todo o conjunto de solos e horizontes e

para subconjuntos separados por horizonte, atividade da argila, propriedades químicas e físicas.

Equações que utilizam dados químicos e físicos do solo estimam com boa precisão a retenção de

água entre as tensões de 10 e 1500 kPa, mas estimam com baixa precisão o teor de água disponível às

plantas. Quanto maior o número de atributos disponíveis para um solo, maior a precisão da

estimativa da água retida. Os modelos gerados para o grupo de solos com argila de atividade alta

tiveram maior precisão do que o modelo para todos os solos ou para os solos de atividade baixa. Os

modelos gerados com dados de solos de regiões temperadas não foram adequados para estimar a

retenção de água para solos da região tropical e subtropical. Dentre os modelos da literatura, os

modelos de Oliveira et al. e de van den Berg et al. desenvolvidos de dados de solos tropicais foram os

que melhor estimaram a retenção de água em solos do Rio Grande do Sul.

Termos de indexação: retenção de água, água disponível, potencial matricial.

(1) Parte da Dissertação de Mestrado do terceiro autor, apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia

Agrícola, Universidade Federal de Santa Maria-UFSM. Pesquisa executada com recursos do CNPq E FINEP. Recebido para publicação em / / e aprovado em / / .

(2) Eng. Agr., PhD, Professor Titular do Departamento de Solos-Centro de Ciências Rurais –Universidade Federal de Santa Maria. Av. Roraima, 1000, CEP: 97105-900. Santa Maria-RS. Pesquisador do CNPq. reichert@ccr.ufsm.br, dalvan@ccr.ufsm.br

(3) Eng. Agr., Dr. Professor Adjunto do Departamento de Solos e Recursos Naturais da UDESC. Av. Luis de Camões, 2090, CEP: 88520-000. Lages-SC. albuquerque@pq.cnpq.br

(4) Eng. Agr., MSc. Forúm Chiquita Brands Edificio D, Apartado postal: 633-6150, San José, Costa Rica. efsolano@chiquita.com. Ex-bolsista PEC-PG da CAPES.

38

SUMMARY: HYDRAULIC PEDOTRANSFER FUNTIONS FOR RIO GRANDE DO SUL SOILS.

Water retention is an important soil property, but its determination in laboratory is expansive

and time consuming. An alternative is to establish relationships with easily-determined soil

properties and readily available to users. The objective of this study was to generate pedotransfer

functions to estimate water retention in soils from Rio Grande do Sul State – Brazil, and to test ten

pedotransfer functions from the literature. Disturbed soil samples were collected in 34 soil mapping

units totaling 85 soil horizons in which soil chemical and physical properties and the water retention

were measured. To obtain the pedotransfer functions, multiple regressions were computed between

water retention and soil chemical and physical properties, both for the whole group of soils and

horizons and for subsets separated by horizon, clay activity and soil chemical and physical properties.

The equations that use soil chemical and physical properties accurately predict water retention at

tensions ranging from 10 to 1500 kPa, whereas plant available water is predictable only with low

accurate. The prediction accuracy of soil water retention increased as the number of available soil

properties increased. The equations generated for the group of soils with high-activity clay had

greater accuracy than the model for all the soils or for low-activity soils. The equations generated for

temperate soils were not appropriate to estimate soil water retention of tropical and subtropical soils,

whereas the models of Oliveira’s et al. and van den Berg’s et al., two developed for tropical soils, had

the highest performance in water retention estimation.

Index terms: water retention, plant available water, matric potential

39

3- TRAMITA NA RBCS – Retornou após sugestão do Revisor

ESTIMATIVA DA RETENÇÃO E DISPONIBILIDADE DE ÁGUA EM SOLOS DO RIO

GRANDE DO SUL 1

José Miguel Reichert 2, Jackson Adriano Albuquerque 3, Douglas Rodrigo Kaiser 4, Dalvan José

Reinert 2, Felipe Lavarda Urach 5, Reimar Carlesso 6

RESUMO

Informações dispersas sobre retenção e disponibilidade de água em solos podem ser agrupadas em

bancos de dados para gerar funções de pedotransferência. Os objetivos do trabalho foram: gerar

equações de pedotransferência para estimar a retenção de água a partir de atributos do solo de fácil

obtenção; avaliar a eficiência de pedofunções existentes para várias regiões para a estimativa da

retenção de água dos solos do RS; e estimar a disponibilidade de água em função da distribuição do

tamanho das partículas dos solos. Dois bancos de dados com atributos do solo, incluindo retenção de

água foram organizados: um a partir de dados da literatura (725 dados) e outro do Sistema Irriga (253

dados). Com o banco da literatura foram geradas funções de pedotransferência, avaliadas nove

pedofunções disponíveis na literatura e calculado o teor de água disponível. As equações de

pedotransferência geradas para os solos do RS tiveram coeficientes de determinação entre 0,56 e

0,66. Equações de pedotransferência geradas com solos de outras regiões não foram adequadas para

estimar a retenção de água para os solos do RS. O teor de água disponível variou em função da classe

textural do solo, desde 8,9 g 100g-1 para a classe areia, a 19,6 g 100g-1 para a classe argilo siltosa. As

variações foram mais dependentes das frações areia e silte do que da argila. Os solos com maior

relação silte/argila, menos intemperizados e com maior quantidade de argilominerais do grupo das

esmectitas tiveram maior retenção e disponibilidade de água.

Termos de indexação: pedofunções, classe textural, curva característica, mineralogia.

ESTIMATE OF WATER RETENTION AND AVAILABILITY FOR RIO GRANDE DO SUL

SOILS

SUMMARY

1 Parte da Dissertação de Mestrado do quinto autor, apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Agrícola,

Universidade Federal de Santa Maria-UFSM. Pesquisa executada com recursos do CNPq. Recebido para publicação em / / e aprovado em / / .

2 Eng. Agr., PhD, Professor do Departamento de Solos-Centro de Ciências Rurais –UFSM. Av. Roraima, 1000, CEP: 97105-900. Santa Maria-RS. Pesquisador do CNPq. reichert@ccr.ufsm.br, dalvan@ccr.ufsm.br

3 Eng. Agr., Dr. Professor Adjunto do Departamento de Solos e recursos naturais da UDESC. Av. Luis de Camões, 2090, CEP: 88520-000. Lages-SC. albuquerque@pq.cnpq.br

4 Eng. Agr., Doutorando em Ciência do Solo da UFSM. kaiser@mail.ufsm.br. Bolsista da CAPES. 5 Mestre em Engenharia Agrícola pela UFSM.

6 Eng. Agr., PhD, Professor do Departamento de Engenharia Agrícola - Centro de Ciências Rurais –UFSM. Pesquisador do CNPq. carlesso@ccr.ufsm.br

40

Dispersed information about water retention and plant availability in soils can be contained in

databases to generate pedotransfer functions. The objectives of the study were: to generate

pedotransfer functions to estimate soil water retention based on soil properties easily determined; to

evaluate the efficiency of existent pedotransfer functions from several locations around the world in

the estimation of water retention for soils of Rio Grande do Sul (RS); and to estimate the plant

available water based on soil texture. Two database were set up with soil properties including water

retention: one based on literature data (725 data), and another with data from the Irriga System (253

data). From literature database pedotransfer functions were generated, nine available pedotransfer

functions were evaluated and plant available water content calculated. The pedotransfer functions for

RS soils had determination coefficients ranging from 0.56 to 0.66. Pedotransfer functions generated

with soils from other locations were not appropriate to estimate water retention for the RS soils. Plant

available water varied with texture classes, from 8,9 g 100g-1 for the sand texture class to 19,6 g

100g-1 for the silt clay. These variations were more dependent on sand and silte content than on clay

content. The soils with larger silt/clay ratio, less weathered and with larger amount of smectite clay

minerals had larger water retention and plant available water.

Indexation terms: pedotransfer function, class textural, characteristic curve, mineralogy.

41

4- TRAMITA NA RBCS - Aceito

LIMITES CRÍTICOS DE DENSIDADE DO SOLO PARA O CRESCIMENTO NORMAL DE RAÍZES DE PLANTAS DE COBERTURA EM ARGISSOLO VERMELHO.

Dalvan José Reinert1 José Miguel Reichert 1 & Jackson Adriano Albuquerque2

RESUMO

A compactação do solo é um grave problema para a qualidade do solo e o desenvolvimento de

uma agricultura sustentável, pois modifica os fluxos de água e ar no solo e reduz a produtividade das

culturas agrícolas. Uma das alternativas para amenizar esse problema é o uso de espécies com

sistema radicular profundo e vigoroso. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física de um

Argissolo Vermelho cultivado no sistema de plantio direto, após o cultivo de plantas de cobertura, e

identificar o limite crítico de densidade do solo. No outono/inverno de 1999/00 e 2000/01, toda a área

experimental foi cultivada com aveia preta (Avena strigosa) mais ervilhaca (Vicia sativa) e, em

2001/02, com nabo forrageiro (Raphanus sativus). No verão foi semeado milho (Zea mays) , e no

final do ciclo foram semeadas as plantas de cobertura de verão, crotalária juncea (crotalária juncea),

guandu anão (Cajanus cajan), mucuna cinza (Stilozobium cinereum) e feijão de porco (Canavalia

ensiformes) e comparadas ao pousio. Foram medidas a densidade e a resistência do solo à penetração.

O sistema radicular das plantas foi avaliado pelo método do perfil radicular durante o ciclo do nabo

forrageiro, do milho e das plantas de cobertura de verão. O plantio direto nesse Argissolo Vermelho

eleva a densidade do solo para níveis considerados limitantes às plantas. Todas as culturas utilizadas

nas rotações tiveram restrições de crescimento das raízes, e não foi possível observar diferenças entre

as espécies no potencial de crescimento das raízes em solos compactados. O crescimento normal das

raízes das plantas de cobertura ocorreu até o limite de densidade de 1,75 Mg m-3. Entre a faixa de

1,75 e 1,85 Mg m-3 ocorre restrição, com deformações na morfologia das raízes em grau médio e,

acima de 1,85 Mg m-3, estas deformações são significativas, com grande engrossamento, desvios no

crescimento vertical e concentração na camada mais superficial. Todas as espécies avaliadas podem

ser utilizadas em solos com algum grau de compactação, mas quando a densidade for superior a

1,85 Mg m-3, pode ser necessária à mobilização do solo com escarificador e/ou subsolador, para

facilitar a penetração das raízes em profundidade.

Palavras chave: Compactação, plantio direto, crescimento de raízes, leguminosas.

1 Departamento de Solos, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria. CEP 97.105–900

Santa Maria (RS). E-mail: dalvan@ccr.ufsm.br e reichert@smail.ufsm.br 2 Departamento de Solos do Centro de Ciências Agroveterinárias da Universidade do Estado de Santa

Catarina. E-mail: albuquerque@pq.cnpq.br

42

CRITICAL LIMITS OF BULK DENSITY FOR THE NORMAL GROWTH OF COVER CROPS

ROOTS

SUMMARY: Soil compaction is a serious problem for the quality and the development of a sustainable

agriculture, because compaction affects the flow of soil water and air and reduces crops yield. One of the

alternatives to alleviate this problem is the use of plants with deep and vigorous rooting system. The

objective of this study was to evaluate the physical quality of a Typic Hapludalf, under no tillage system,

after the use of cover crops, and to measure which is the critical limit of bulk density. In the autumn/winter

of 1999/00 and 2000/01, the site was cultivated with black oats (Avena strigosa) plus vetch (Vicia sativa)

and, in 2001/02, with forage turnip (Raphanus sativus). In the summer corn was sowed (Zea mays), and in

the end of the cycle, four summer cover crops were sowed (Crotalaria juncea, Cajanus cajan, Stilozobium

cinereum and Canavalia ensiformes) and compared to fallow soil. Soil bulk density and penetration

resistance were measured. The rooting system was evaluated by a root profile method during the cycle of

the forage turnip, corn and summer cover crops. No tillage increased the soil bulk density to levels

considered critical to growth plants. All crops used in the rotations had restricted root growth. There were

no differences among species in their potential of root growth in compacted soil. The cover crops root

growth was normal until bulk density of 1.75 Mg m-3, while values between 1.75 and 1.85 Mg m-3 are

restrictive, with visible deformations in the root morphology. Above 1.85 Mg m-3, these deformations are

more pronounced, with high root thickening, deviations in the vertical growth direction and concentration

in the most superficial soil layer. The evaluated species can be used in compacted soils, but when soil bulk

density surpasses 1.85 Mg m-3 soil mobilization with mechanical methods may be necessary to alleviate its

effects on root and plant growth.

Key words: Compaction, no tillage, roots growth, leguminous.

43

5- TRAMITA NA CIÊNCIA RURAL - Aceito

ATRIBUTOS FÍSICOS DE UM LATOSSOLO VERMELHO E PRODUTIVIDADE DE CULTURAS CULTIVADAS EM SUCESSÃO E ROTAÇÃO

Physical properties of a Red Oxisol and crops yield under succession and rotation

Silvio Aymone Genro Junior1 Dalvan José Reinert2 José Miguel ReichertII & Jackson Adriano

Albuquerque3

RESUMO

Este estudo objetivou avaliar os efeitos da sucessão e rotação de culturas nos atributos físicos

e produtividade dos cultivos agrícolas de um Latossolo Vermelho sob plantio direto localizado no

Estado do Rio Grande do Sul. Os tratamentos contaram de quatro seqüências de culturas cultivadas

de 1998 a 2001: 1) sucessão trigo / soja; 2) rotação milho / aveia / milho+guandu anão / trigo / soja /

trigo; 3) rotação guandu anão / trigo / soja / trigo / soja / aveia; e 4) rotação crotalária / trigo / soja /

aveia / milho / trigo. Em outubro de 2000 e de 2001 foram coletadas amostras de solo para

determinar os atributos físicos do solo. Em todas as safras foi medida a produtividade das culturas. O

Latossolo Vermelho cultivado com plantio direto apresenta um grau de compactação elevado, com

densidade do solo acima e volume de macroporos abaixo do limite crítico para a classe textural muito

argiloso. As maiores limitações ocorrem abaixo da camada de 0 a 0,03 m, pois nessa camada, apesar

das pressões exercidas, a mobilização do solo nas operações de semeadura e adubação em linha

aumenta a porosidade e reduz a densidade do solo. Nessa camada, houve maior volume de poros

entre a saturação e a capacidade de campo, responsáveis pela aeração do solo e entre a capacidade de

campo e o ponto de murcha permanente, responsáveis pelo armazenamento da água disponível para

as plantas. A introdução de plantas de cobertura a cada três anos não foi eficiente para reduzir a

compactação. A produtividade das culturas foi influenciada positivamente na rotação com crotalária,

enquanto os demais sistemas não diferiram da sucessão de culturas.

Palavras-chave: estrutura do solo, compactação do solo, curva de retenção de água.

ABSTRACT

This study had as objective to evaluate the effects of crops succession and rotation on

physical properties and crops yield on an Oxisol (clayey Haplortox) under no-tillage system, in Rio

Grande do Sul State, Brazil. The treatments included four cropping sequences, used from 1998 to

2001: 1) succession wheat / soybean, 2) rotation corn / oat / corn+ Cajanus cajan L. Millsp / wheat /

soybean / wheat, 3) rotation Cajanus cajan L. Millsp / wheat / soybean / wheat / soybean / oat, and 4)

1 Estação Experimental do Arroz, convênio Instituto Riograndense do Arroz/ Cooperativa Agrícola

Alegretense. Caixa Postal 29, CEP 94930 – 030 Cachoeirinha (RS). E-mail: silvio-genro@irga.rs.gov.br 2 Departamento de Solos, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria. CEP 97.105–900

Santa Maria (RS). E-mail: dalvan@ccr.ufsm.br e reichert@smail.ufsm.br 3 Departamento de Solos do Centro de Ciências Agroveterinárias da Universidade do Estado de Santa

Catarina. E-mail: albuquerque@pq.cnpq.br

44

rotation Crotalaria juncea L. / wheat / soybean / oat / corn / wheat. In October of 2000 and 2001, soil

samples were collected to determine physical properties. In all years, the crops yield was measured.

The Oxisol cultivated under no-tillage had a high compaction degree, with soil bulk density greater

and macroporosity smaller then the critical limit for clay texture. The largest limitations were

observed below the layer of 0 to 0.03 m, because in that layer soil mobilization by successive

operations of fertilization and sowing increases soil porosity and reduces soil density. Thus, greater

volume of pores is observed between soil saturation and field capacity, responsible for soil aeration,

and between field capacity and wilting point, responsible for storage of plant available water. The use

of cover crops once every three years was not efficient to reduce soil compaction. The yield of the

subsequent crops was influenced positively in the rotation with Crotalaria juncea, while the other

cropping systems did not differ from crop succession.

Key words: soil structure, compaction, water retention curve.

45

6- TRAMITA NA CIÊNCIA RURAL – Aceito

RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE ESTRUTURAL, PELO SISTEMA PLANTIO DIRETO, DE UM ARGISSOLO VERMELHO

SOIL STRUCTURAL QUALITY RESTORATION BY NO-TILLAGE SYSTEM OF A

HAPLUDALF

Carlos Alberto Flores 1, Dalvan José Reinert 2, José Miguel Reichert 2, Jackson Adriano

Albuquerque 3, Eloy Antonio Pauletto 4

RESUMO

Solos com quantidades elevadas de areia no horizonte A são pouco resistentes aos processos

de degradação, dependendo do sistema de cultivo utilizado. Este trabalho objetivou avaliar a

degradação de um Argissolo Vermelho derivado de granito, localizado na microbacia Passo do Pilão

no município de Pelotas/RS, cultivado no sistema de preparo convencional e sua recuperação pelo

sistema de plantio direto, comparado ao campo e mata nativa. Em área de lavoura, foi iniciado um

experimento em abril de 1995, com a semeadura de aveia preta (Avena strigosa) + ervilhaca peluda

(Vicia vilosa), para implantar os sistemas de preparo convencional e plantio direto. Uma área com

campo pastejado e outra com mata nativa foram amostradas para comparar a qualidade do solo com

as áreas cultivadas. Foram amostradas as camadas de 0-0,05 m, 0,10-0,15 m e 0,20-0,25 m, para

determinar a granulometria, porosidades, densidades, retenção de água, estabilidade e distribuição do

tamanho de agregados e teor de carbono orgânico. Os sistemas de cultivo aumentam a densidade e

reduzem a porosidade total, a microporosidade, a retenção e a disponibilidade de água, em relação

aos sistemas campo e mata nativa. O preparo convencional reduz o teor de matéria orgânica e a

estabilidade dos agregados, e o plantio direto, após cinco anos, aumenta pouco o teor de matéria

orgânica na camada superficial, mas aumenta sensivelmente a estabilidade de agregados para valores

próximos dos sistemas campo e mata nativa. A estabilidade dos agregados teve relação direta com o

teor de matéria orgânica até um patamar próximo de 25 g kg-1. A densidade do solo, a

macroporosidade, o parâmetro S, o teor de matéria orgânica e a estabilidade dos agregados são bons

indicadores das mudanças que ocorrem entre os sistemas de uso do solo. No Argissolo derivado de

granito, houve recuperação das propriedades relacionadas com a estabilidade da estrutura, mas nas

relacionadas com densidade e porosidade do solo, a recuperação não foi observada.

Palavras-chave: sistemas de manejo; estabilidade dos agregados; qualidade do solo.

1

Embrapa/Clima Temperado. BR 392, km 78, Caixa Postal 403, 96001-970, Pelotas, RS. E-mail: flores@cpact.embrapa.br. Autor para

correspondência. 2 Departamento de Solos, Universidade Federal de Santa Maria. 97105-900, Santa Maria-RS. 3 Departamento de Solos e Recursos Naturais, Universidade do Estado de Santa Catarina. 88520-000, Lages, SC 4 Departamento de Solos, Universidade Federal de Pelotas. Campus Universitário, Caixa Postal 354, 96010-970, Pelotas, RS

46

ABSTRACT

Soils with high sand content in the A horizon are prone to degradation processes, depending

on managements system used. This study had as objective to evaluate the degradation of a Hapludalf

formed from granite, located in the Passo do Pilão watersheds in Pelotas county, cultivated under

conventional system, and its recovery by no-tillage system, compared to two native systems, namely

grass field and forest. The experiment was setup in an agricultural area, in April of 1995, with the

cultivation of Avena strigosa plus Vicia vilosa, both for conventional system and no-tillage. An area

under native grasses and another with native forest were sampled for comparison. Soils samples were

colleted from the layers of 0-0.05m, 0.10-0.15m and 0.20-0.25m, to determine the soil texture,

porosity, densities, water retention, aggregate stability and distribution, and organic carbon content.

The cultivation systems increase the soil bulk density and reduce total porosity, microporosity, water

retention and availability, compared with native systems such as grass field and forest. The

conventional system reduces organic carbon content and aggregate stability, whereas no-tillage, after

five years, increases, somewhat, the organic carbon content in the surface layer, but increases

aggregate stability to values near of those for native systems. The aggregate stability had direct

relationship with organic carbon content up to an upper limit of 25g kg-1. The bulk density,

macroporosity, S parameter, organic carbon content and aggregate stability are good indicators of the

changes observed in the soil management systems. For the Hapludalf formed from granite, there was

recovery of the properties related to soil structure stability, but in those related to soil bulk density

and porosity no recovery was observed.

Key words: management systems; aggregate stability; soil quality.

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ANEXO. ALGUMAS FOTOS COM DETALHES DA CONDUÇÃO DO EXPERIMENTO A CAMPO DE MAIO DE 2007 A MARÇO DE 2008.

Fotos 1 a 4. Da esquerda para a direita e abaixo. Fotos com detalhe da área experimental após a

aplicação dos tratamentos; instalação das sondas de determinação da umidade do solo pelo Time-Domain Reflectometry (TDR); instalação e programação do TDR. Santa Maria, 2007Argissolo Vermelho – Santa Maria, 2007.

48

Recibo de envio de relatório técnico e/ou prestação de contas

Número de protocolo:

2177500249510872

Beneficiário: Jackson Adriano Albuquerque

CPF/CCC: 494.107.920-53

Número do processo:

155577/2006-9

Chamada: PDS

O sistema de recepção de prestação de contas on-line do CNPq registra que, em 01/09/2008 17:05:41, o formulário de prestação de contas do processo identificado acima foi recebido e reconhecido no CNPq por meio do número de protocolo 2177500249510872.