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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
PRODUTIVIDADE DO TRIGO IRRIGADO, EMISSÃO C-CO2,
ATRIBUTOS FÍSICOS-HÍDRICOS EM UM LATOSSOLO DE
CERRADO SOB DIFERENTES PREPAROS
WININTON MENDES DA SILVA
CUIABÁ – MT
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical
PRODUTIVIDADE DO TRIGO IRRIGADO, EMISSÃO C-CO2,
ATRIBUTOS FÍSICOS-HÍDRICOS EM UM LATOSSOLO DE
CERRADO SOB DIFERENTES PREPAROS
WININTON MENDES DA SILVA
Engenheiro Agrônomo
ORIENTADOR: PROFº. DRº ALOÍSIO BIANCHINI
Tese de doutorado apresentada à Faculdade de
Agronomia, Medicina Veterinária e Zootecnia da
Universidade Federal de Mato Grosso para obtenção do
título de Doutor em Agricultura Tropical.
CUIABÁ - MT
2016
EPÍGRAFE
Dissertar é uma tentativa de vôo. O autor oscila entre a tentação de Ícaro de subir
além dos limites permitidos pelas suas asas caindo na imensidão do mar, e o risco,
tal como o pássaro que ensaia seus primeiros vôos, é o de ser surpreendido pelo gato
que o espreita a poucos passos de seu ninho. Talvez seja este o principal desafio e o
maior exercício intelectual “buscar o equilíbrio necessário entre a ambição de Ícaro e
o reconhecimento do terreno mais restrito onde o gato se esconde, para não cair em
suas garras” (Gervásio Paulus, 1999).
Nenhuma pessoa devia esquecer que cada hora e cada minuto a aproxima mais do
momento que há de deixar a terra, e que ela mesma cria, para si própria, o céu e o
inferno, mediante suas vontades e ações! Quem durante a vida se lembrar da morte,
também viverá de tal modo que não precisará temê-la!...
Roselis Von Sass, 1997. O Livro do Juízo Final. Editora Ordem do Graal na Terra
Ao CRIADOR cuja força e vontade perpassa por toda Sua maravilhosa criação,
pelas oportunidades que fazem mudar minha história de vida a todo o momento.
A minha Esposa Mariana Barros Mendes, sem dúvida um exemplo de mulher, mãe,
o combustível para minhas realizações.
“Companheira, mulher companheira
Graça de garça pra enfeitar a primavera
Garra de fera pra lutar a vida inteira”
(Victor Hugo – Esteio e Sonho)
Aos meus pais Valdenir S. Silva e Valdete M. Silva, meus irmãos Wallas M. Silva e
Mágellan M. Silva que sempre acreditaram e apoiaram.
À Minha segunda família Benedito D. Barros, Rosangela S. Barros, Juliana B.
Latorraca, Geandré Latorraca, Augusto B. Latorraca, Julia B. Latorraca pela
consideração, afeto, carinho e cuidado.
DEDICO
Aos meus avós, Sebastião e Gerusa e a minha avó Zélia, exemplos de família, união,
honestidade e decência.
A minha homenagem
AGRADECIMENTOS
Aqui expresso meus sinceros agradecimentos a pessoas e instituições que de alguma
forma foram fundamentais na concretização de minhas metas. Estes que por sua
grandeza e importância em minha vida terão sempre o meu respeito e gratidão.
À Universidade Federal do Mato Grosso pela formação e orientação profissional.
À CAPES pela bolsa de doutorado.
À FAPEMAT pelo apoio financeiro ao projeto trigo, que possibilitou a compra dos
equipamentos e insumos necessários para execução do trabalho.
Ao professor Dr. Aloísio Bianchini pela orientação, paciência, amizade e pela
possibilidade do convívio enquanto muitos o admiram à distância.
Ao professor Dr. Cassiano Cremon e família, pelas orientações durante a graduação,
pelo incentivo à realização de um mestrado e doutorado e, depois de tudo, ter sido
sempre presente nos momentos destas realizações, como parceiro deste trabalho e
como amigo.
Aos professores do programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical por todo
conhecimento adquirido, em especial aos professores Ricardo S.S. Amorim, Oscalina
L.S. Weber, Eduardo G. Couto pelas contribuições e orientação neste trabalho, pelo
exemplo de altruísmo e dedicação à profissão de exerce com exímio e excelência.
Ao ICET/UFMT em nome do Prof. Evaldo Ferraz de Oliveira, pelas orientações e apoio
nas análises químicas.
Ao meu amigo Pedro em especial pelo total apoio de campo, nas análises em
laboratório e pela amizade que fica por toda a vida.
Aos amigos que conquistei nesta caminhada, o meu apreço.
SUMÁRIO
1-INTRODUÇÃO GERAL .......................................................................................... 8
1.1 Referências Bibliográficas ................................................................................ 12
2- PREPAROS DE SOLO E IRRIGAÇÃO NA PRODUTIVIDADE DE TRIGO NO
CERRADO, DINÂMICA, ESTOQUE DE CARBONO E EMISSÕES DE CO2 .......... 16
Resumo .................................................................................................................. 16
Abstract .................................................................................................................. 17
2.1 Introdução ....................................................................................................... 18
2.2 Material e Métodos .......................................................................................... 20
2.3 Resultados e Discussão .................................................................................. 26
2.4 Conclusões ..................................................................................................... 47
2.5 Referências Bibliográficas ............................................................................... 48
3- PREPAROS DE SOLO E VARIAÇÕES TEMPORAIS DOS ATRIBUTOS FÍSICO-
HÍDRICOS E AGREGAÇÃO DE UM LATOSSOLO IRRIGADO NO CERRADO .... 56
Resumo .................................................................................................................. 56
Abstract .................................................................................................................. 57
3.1 Introdução ........................................................................................................ 58
3.2 Material e Métodos ........................................................................................... 62
3.3 Resultados e Discussão ................................................................................... 69
3.4 Conclusões ...................................................................................................... 99
3.5 Referências Bibliográficas .............................................................................. 100
4- CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 110
5- CONCLUSÕES FINAIS ..................................................................................... 112
8
1 INTRODUÇÃO GERAL
O trigo é uma das culturas de maior adaptação em todo o mundo, sendo
cultivado sob condições extremas de temperatura variando desde – 35°C Ontário-
Canadá, até 40°C no Sudão-África. Essa capacidade de adaptação permite o cultivo
dessa gramínea em diferentes regiões do mundo deve-se à sua capacidade de
adaptação em ambientes diversos (Moreira et al., 2006).
O Brasil consome aproximadamente 11,8 milhões de toneladas anuais de trigo
(CONAB, 2015) enquanto que a produção nacional estimada para a safra 2015/2016
foi de aproximadamente de 5,5 milhões de toneladas, em uma área 2,5 milhões de
hectares (IBGE, 2016), gerando um déficit que precisa ser suprido pela importação de
outros países. A região Centro Oeste, embora tenha área potencial para cultivo desse
cereal equivalente a mais de quatro milhões de hectares, responde por apenas 1,1 %
da área cultivada com trigo (IBGE, 2016).
O cultivo de genótipos adaptados para as condições de clima e solo do Cerrado
Brasileiro tem sido reportado por diversos trabalhos como os de Frizzone et al., (1996);
Heinemann et al., (2006); Trindade et al., (2006); Albertch et al., (2007); Teixeira Filho
et al., (2007); Gitti et al., (2012) e Teixeira Filho et al., (2010). Nesses trabalhos é
evidenciado a necessidade de irrigação para obtenção de bons índices de
produtividade, sobretudo nos períodos entre maio a setembro. Isso porque, nesse
período, além da alta incidência de radiação solar e da baixa umidade relativa do ar,
que determinam grande demanda evapotranspirométrica, ocorre baixa precipitação
anual (100 a 150 mm), insuficiente para suprir as necessidades hídricas da cultura do
trigo (Guerra et al., 1994; Cordeiro et al., 2015).
9
Para o cultivo em terceira safra, durante o período de inverno no Cerrado, a
irrigação torna-se prática indispensável, possibilitando a colheita da cultura antes do
período das chuvas, o que aumenta a qualidade do grão obtido. A irrigação, no
entanto, deve ser bem manejado, de forma que a quantidade de água aplicada não
proporcione dano à cultura do trigo (Dallacort et al., 2011). Trabalhos na literatura
reportam que a irrigação pode aumentar a emissão C-CO2 do solo (Beare et al., 2009;
Harrison-Kirk, et al., 2013), aumentar a lixiviação do carbono orgânico dissolvido
(Beesley, 2012; Klinder et al., 2011), promover variações de curto prazo na densidade
e índice de cone do solo (Afzalinia & Zahibi, 2014; Moreira et al., 2016), alterar a
porosidade estrutural e curva de retenção de água no solo (Mamedov et al., 2016), a
retenção e disponibilidade de água do solo (Bodner et al., 2013), variáveis que podem
comprometer o desenvolvimento da cultura durante seu ciclo de crescimento.
O preparo de solo, similar a irrigação, tem sua importância na busca de
maximização do potencial produtivo dos genótipos de trigo adaptados às condições
edafoclimáticas do Cerrado. O revolvimento do solo durante o preparo pré-semeadura
tem, por objetivo, proporcionar um ambiente favorável ao desenvolvimento das
plantas, devido à melhorias nos atributos físicos responsáveis pela aeração, infiltração
de água e desenvolvimento das raízes no solo (Schiavo & Colodro, 2012; Guan et al.,
2015).
O aumento da intensidade de mobilização do solo no preparo pode reduzir o
estoque de carbono do solo (Zakharova et al., 2014; Pandey et al., 2014), aumentar a
emissão de CO2 para a atmosfera (Chavez et al., 2009; La Scala et al., 2006), alterar
atributos físico-hídricos do solo por induzir a compactação localizada (Tavares Filho
et al., 2001), aumentar o bloqueio de poros e reduzir a permeabilidade do solo (Lima
et al., 2005; Pagliai & Kutilek, 2008; Castro e t al, 2009), reduzir a estabilidade dos
macroagregados estáveis em água (Vezzani & Mielniczuk, 2011 ), pulverizar os
agregados (Cremon et al., 2009), reduzir a retenção e disponibilidade de água para
as plantas (Bodner et al., 2013).
Os resultados de pesquisa apresentados por Bavoso et al., (2012) e Gubiani et
al., (2015) denotam certa habilidade dos Latossolos argilosos na recuperação de sua
estrutura após distúrbios causas pela mobilização do solo ou pela compactação do
mesmo. Esta recuperação resulta em benefícios de curto, médio e longo prazo do
revolvimento na redução da densidade e aumento da porosidade dessa classe de solo
(Moreira, et al., 2016; Silva et al., 2012; Calonego & Rosolem, 2010; Leão et al.,
10
(2014), e isso depende do conteúdo de argila do solo (Kämpf & Curi, 2003; Bavoso et
al., 2012). Esse efeito de reorganização do solo em curto prazo após o revolvimento
implica na necessidade de monitoramento periódico da compactação nas áreas
agrícolas, afim de decidir sobre o manejo correto para evitar condições limitantes ao
crescimento das culturas.
A recuperação da estrutura do solo após a mobilização ou mesmo sua
descompactação é dirigida por diversos processos, incluindo o desenvolvimento das
plantas e atividades das raízes, processos de contração e expansão promovidas pelos
ciclos de umidecimento e secagem e atividade dos macro e microrganismos dos solo
(Gregory et al., 2007; Gubiani et al., 2015; Moreira et al., 2016). Em condições
naturais, variações na umidade do solo são controladas pelo ambiente ou por fatores
como precipitação, evapotranspiração e drenagem.
Sob condições de cultivo irrigado os turnos de rega promovem variações
abruptas na temperatura do solo e, sobretudo, na umidade, induzindo a frequentes
ciclos de umidecimento, com o fornecimento suplementar de água, e de secagem,
potencializado pelo consumo de água pelas plantas. Com isso, o efeito sobre a
estrutura do solo causado pela intensidade do ciclo de umidecimento e secagem é
dependente das características fisiológicas da cultura irrigada relacionado ao
consumo de água, do preparo do solo, do clima e da classe de solo (Oliveira et al.,
2005).
As variações temporais dos atributos do solo é de difícil mensuração e exigem
numerosas amostragens a campo e análises laboratoriais. No entanto, com essa
informação há a possibilidade de avaliar as intervenções causadas na cultura pelo
manejo antes, durante e após seu cultivo. Neste sentido, Afzalinia & Zahibi (2014)
descrevem que a determinação de variações da densidade do solo e índice de cone,
sob diferentes sistemas de cultivo e durante o período vegetativo das culturas, permite
obter julgamentos e interpretações mais precisas relativo ao rendimento das culturas
em diferentes preparos do solo. Os mesmos autores concluem ainda que repetidas
avaliações da densidade e índice de cone avaliados durante o período de crescimento
da cultura geram dados mais precisos em comparação à determinação dessas
variáveis no final do ciclo da cultura. Alleto et al. (2015) ao avaliar o efeito temporal
das propriedades físicas do solo na modelagem da dinâmica da água no solo em
sistema de cultivo convencional, propuseram mais de três amostragens distribuídos
11
durante o ciclo da cultura para entender a evolução espaço-temporal das propriedades
do solo.
As diferentes respostas dos atributos físico-hídricos e da estrutura do solo ao
efeito da mobilização durante o preparo pré-semeadura e da irrigação, podem afetar
o fluxo de massa e energia do solo para o ambiente. Estes efeitos precisam ser
conhecidos para facilitar decisões de manejo que priorizem o bom desempenho da
cultura do trigo na região do cerrado. As hipóteses aventadas nesta pesquisa são as
de que: I) O desenvolvimento e rendimento final da cultura do trigo são afetadas pelo
preparo de solo e manejo da irrigação; II) – O conteúdo das frações de carbono Lábil
e Total do solo sofrem variações temporais de curto prazo induzidas pela mobilização
do solo no preparo em áreas irrigadas, o que alteram as emissões de CO2 com o
crescimento da cultura do trigo; III) – Os atributos físico-hídricos são afetados pelas
mobilização do solo e pelos eventos de irrigação, alterando a disponibilidade de água
e ar para as plantas, podendo estas variações ser detectadas pelas modificações nas
estruturas do agregados.
O presente estudo teve por objetivo investigar os efeitos de preparos de solo
com diferentes intensidade de mobilização e semeadura direta na dinâmica do
carbono e emissões de CO2 do solo, atributos físicos-hídricos, modificações na
estrutura dos agregados e no desempenho da cultura do trigo irrigado no Cerrado.
12
1.1 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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16
2 PREPAROS DE SOLO E IRRIGAÇÃO NA PRODUTIVIDADE DE TRIGO NO
CERRADO, DINÂMICA, ESTOQUE DE CARBONO E EMISSÕES DE CO2
RESUMO - O desenvolvimento e adaptação das culturas em regiões atípicas ao seu
desenvolvimento requer o estudo de diversas variáveis que possam contribuir na
expressão de seu máximo potencial produtivo no local de estudo. No entanto, os
preparos de solo com revolvimento em áreas irrigadas podem impor modificações na
dinâmica do carbono do solo e aumentar sua perda para a atmosfera na forma de
CO2. Este trabalho teve por objetivo investigar o efeito de preparos de solo com
diferentes intensidades de mobilização e semeadura direta na produtividade do trigo
irrigado no Cerrado, na dinâmica e estoque de carbono e emissão de CO2. O
experimento foi conduzido na estação experimental da EMPAER de Tangará da
Serra-MT, no ano de 2011 e 2012. O delineamento experimental utilizado foi em
blocos casualizados em faixas, com 4 repetições. Os tratamentos consistiram em três
preparos de solo, a saber: preparo convencional; preparo superficial e semeadura
direta. O preparo de solo afeta o acúmulo de matéria seca do trigo irrigado no cerrado,
mais não altera a produtividade final da cultura, independente da lâmina irrigada. O
cultivo sucessivo de trigo irrigado reduz o estoque de carbono no segundo cultivo
independente do preparo de solo, sendo importância a adoção de manejos
conservacionistas para redução das perdas de carbono do solo com o tempo de
cultivo. O revolvimento do solo durante o preparo e o aumento da lâmina de irrigação
são estratégias de manejo que elevam a emissão de CO2 em sistemas irrigados no
cerrado, no entanto, o uso não frequente do revolvimento superficial do solo pode ser
utilizado na redução da compactação em áreas irrigadas sem grandes prejuízos a
emissão de carbono do solo.
Palavras-chave: Emissão de Carbono, carbono lábil, variação temporal, Triticum
aestivum L.
17
SOIL TILLAGE AND IRRIGATION ON WHEAT YIELD IN CERRADO, DYNAMICS
AND CARBON STOCK AND CO2 EMISSIONS
ABSTRACT - The development and crops adaptation in atypical areas outside of the
normal environment requires the study of many variables that can contribute to the
expression of its maximum potential production in the study site. However, soil
preparation with mobilization in irrigated areas can impose changes on soil carbon
dynamics and increase their loss to the atmosphere as CO2. This study aimed to
investigate the effect of soil tillage systems with different mobilization intensities and
direct seeding on the irrigated wheat yield in the Cerrado, the dynamics and carbon
stocks and CO2 emissions. This experiment was conducted at the experimental station
of EMPAER in Tangará da Serra-MT, at 2011 and 2012. The experimental design was
randomized blocks in bands, with four replication. Tillage have affect on the irrigated
wheat dry matter accumulation in the cerrado, however, does not change the final crop
yield, regardless of irrigated blade. The continuous irrigated wheat cultivation reduce
the carbon stock in the second cultivation, independent of soil tillage, being important
the adoption of conservation management strategies to reduce soil carbon losses with
time of cultivation. The soil disturbance during the preparation and increase in irrigation
blade are management strategies that increase CO2 emissions in the cerrado,
however, the not frequently use of superficial tillage can be used to reduce compaction
of irrigated areas without major losses issuing soil carbon.
Keywords: CO2 emissions, labile carbono, temporal variation, Triticum aestivum L.
18
2.1 INTRODUÇÃO
A viabilidade do cultivo de trigo no Cerrado, no atual cenário agrícola, está
condicionada ao uso de irrigação para possibilitar seu cultivo como terceira safra, sem
prejuízos ao cultivo safrinha de milho, comumente realizado entre os produtores no
estado de Mato Grosso. O cultivo em terceira safra, no período de inverno, possibilita
a condução da cultura do trigo em condições climáticas mais favoráveis ao seu
desenvolvimento nas terras altas com aptidão para seu cultivo em Mato Grosso
(Cordeiro et al., 2015).
A produtividade de cultivares de trigo tolerantes às limitações térmicas da
região do Cerrado central do Brasil tem demonstrado sensibilidade às condições
climáticas nas diferentes latitudes em que são cultivadas (Albrecht et al., 2007). Uma
maneira importante permitir a viabilidade no cultivo de genótipos adaptados à
condições de restrição impostas pelo ambiente, é possibilitar a expressão de seu
máximo potencial produtivo na região em que pretende-se cultivá-lo. Neste contexto,
grandes contribuições técnicas são disponibilizadas com os trabalhos que visam
estudar o desenvolvimento de cultivares de trigo adaptadas ao Cerrado sob diferentes
condições de lâminas de irrigação (Frizzone et al., 1996; Trindade et al., 2006) e
adubações (Gitti et al., 2012). Entretanto, trabalhos que disponibilizem resultados
sobre os efeitos do preparo de solo no desenvolvimento da cultura nesta região são
escassos.
O revolvimento do solo durante o preparo antes da semeadura tem, por
objetivo, descompactar e promover um ambiente favorável ao desenvolvimento das
plantas, além de melhorar atributos físicos responsáveis pela aeração, infiltração de
19
água e desenvolvimento das raízes no solo (Schiavo & Colodro, 2012; Guan et al.,
2015). No entanto, o revolvimento do solo gera impacto nas emissões de C-CO2 (EC-
CO2) dos sistemas agrícolas, ao promover a quebra dos agregados do solo e expor
parte do carbono orgânico lábil protegido em seu interior à degradação microbiana,
reduzindo seus estoques no solo (Zakharova et al., 2014; Pandey et al., 2014) e
permitindo a emissão de toneladas de CO2 para a atmosfera em poucos semanas
(Chavez et al., 2009; La Scala et al., 2006). Teixeira et al., (2011) avaliando emissão
de CO2 do solo em função da incorporação de palha de cana-de-açúcar e quebra de
agregados após preparo com enxada rotativa concluem ainda que, além do
revolvimento, a presença de resíduos de culturas na superfície do solo durante o
preparo pode aumentar a EC-CO2 à quantidade equivalente a 3% do carbono total do
resíduo.
A EC-CO2 do solo são principalmente afetas por variáveis como a temperatura
do solo (Sierra et al., 2015; Wood et al., 2013), umidade do solo (Manzoni et al., 2012;
Moyano et al., 2013), porosidade de aeração (Moldrup et al., 2013) e teor de carbono
lábil (Bhattacharyya et al., 2013). O preparo intensivo pode reduzir a cobertura vegetal
que protege o solo, expondo-o à radiação solar, o que resulta na elevação da
temperatura e favorece a redução da umidade do solo (Iamaguti et al., 2015). Diversos
estudos tem demonstrado maior sensibilidade da umidade nas alterações do EC-CO2
em preparos com revolvimento, comparado a semeadura direta e de cultivo mínimo
(Jabro et al 2008, Ussiri & Lal 2009, Silva-Olaya et al., 2013). Além disso, em sistemas
irrigados o aumento do conteúdo de água do solo com os eventos de irrigados podem
favorecer a remoção de quantidades significativas de CO2 do solo quando a água
entra nos espaços porosos do solo (Moitinho et al., 2015).
Buscando entender os impactos que ocorrem no solo motivados pelos preparos
em áreas irrigadas no Cerrado, este trabalho teve por objetivo investigar o efeito de
preparos de solo com diferentes intensidade de mobilização e semeadura direta nas
transformações do carbono e seu estoque do solo, nas emissões de C-CO2 e na
produtividade do trigo irrigado em um Latossolo Vermelho Distroférrico típico no
Cerrado.
20
2.2 MATERIAL E MÉTODOS
2.2.1 – Caracterização do experimento
Este experimento foi conduzido na estação experimental da Empresa Mato-
Grossense de Pesquisa, Assistência e Extensão Rural - EMPAER de Tangará da
Serra-MT (14°40’ S e 57°25’ W GrW). O clima da região, segundo a classificação de
Köeppen enquadra-se como tropical – AW, com dois períodos bem definidos, que são
o das chuvas, que vai de novembro a março, e o da seca, que vai de abril a outubro.
A precipitação pluviométrica média anual é de 1.830,8 mm (Martins et al., 2010), e a
temperatura média anual é de 25,2°C. O solo foi classificado como Latossolo
Vermelho Distroférrico típico, de acordo com o sistema brasileiro de classificação de
solos (Embrapa, 2013), de textura muito argilosa, cujas propriedades físico-químicas
para os dois anos de cultivo estão apresentadas na Tabela 1.
O cultivo do trigo foi avaliado no ano de 2011, com semeadura no dia 04 de junho
e colhido em 09 de setembro e, em 2012, com semeadura em 25 de junho e colheita
em 07 de outubro. Entre os anos de 2010 a 2011 e entre 2011 a 2012, o solo foi
mantido em pousio durante a estação chuvosa de cada ano, antes do preparo de solo
de cada cultivo. Em ambos os anos avaliados o solo foi preparado antes da
semeadura do trigo, utilizando-se os seguintes métodos de preparo: preparo
convencional (PC) com duas gradagens, sendo uma pesada e uma gradagem leve,
atingindo profundidade efetiva de mobilização de 0,18 m; preparo superficial (PS) com
uma gradagem superficial, alcançando profundidade efetiva de mobilização de 0,12 m
21
e semeadura direta (SD). O delineamento experimental utilizado foi em blocos
casualizados em faixas, com quatro repetições.
Tabela 1. Propriedades físico-químicas do solo para camada de solo amostrada nos
cultivos de trigo em 2011 e 2012.
Camada
(m)
pH
H2O
P K Ca+Mg SB CTC V Areia Silte Argila
mg dm-3 cmolc dm-3 % g kg-1
2011 – Maturação do trigo
0 a 0,10 6,2 3,7 253 7,5 8,2 14,3 58,4 90 215 695
0,10 a 0,20 6,1 1,3 213 7,2 7,8 13,4 57,8 107 194 699
2012 – Preparo do solo
0 a 0,10 5,8 2,2 216 6,3 6,9 14,8 46,5 90 215 695
0,10 a 0,20 5,7 0,6 168 5,9 6,3 13,8 45,8 107 194 699
2012 – Maturação do trigo
0 a 0,10 5,9 7,8 284 7,5 8,2 17,3 47,7 123 195 682
0,10 a 0,20 6,1 1,5 255 7,1 7,8 14,4 53,9 107 202 691
pH= potencial hidrogeniônico, P= fósforo, K= potássio, Ca= cálcio, Mg= magnésio, SB= soma de bases, CTC=
capacidade de troca de cátions, V= saturação por bases.
A semeadura foi realizada com semeadora para plantio direto equipada com 15
linhas espaçadas 0,17 m e densidade de semeadura de 120 sementes m-1, utilizando
a cultivar BRS-264. A adubação de base consistiu de 500 kg ha-1 da formulação
04:30:16 mais 10 kg ha-1 de FTE Borogran 10. Para adubação de cobertura foram
aplicados 60 kg ha-1 de N na forma de uréia, no perfilhamento da cultura.
Não houve precipitação durante o período de condução da cultura, logo, foi
fornecido água suplementar via irrigação por aspersão com distribuição de água
uniforme sobre a área até os 30 dias após a semeadura (DAS). Após esta data, a
irrigação foi realizada por apenas uma linha central (sistema line source), com
gradiente decrescente da lâmina irrigada ao longo do distanciamento em relação à
linha central.
As avaliações neste trabalho ocorreram na L3 no cultivo em 2011, com
aplicação de 508 mm de água para todo o ciclo do trigo, e na lâmina L1 no cultivo em
2012, com aplicação de 1107 mm de água. As parcelas experimentais continham 3 x
6 m, totalizando 18 m2. O turno de rega foi controlado pelo uso de tensiômetros
22
instalados a 0,2 e 0,4 m, distribuídos nas parcelas experimentais, procurando manter
o conteúdo de água no solo sempre acima da tensão matricial de -40 KPa nos
primeiros 0,2 m do perfil, considerada tensão ótima para a máxima produtividade do
trigo (Moreira et al., 2006).
2.2.2 – Acúmulo de matéria seca, produtividade do trigo, e consumo de C na
produção do trigo nos preparos de solo
O acúmulo de matéria seca da parte aérea das plantas (folhas, colmos e
grãos) nos diferentes preparos de solo, foi determinado a partir da coleta de seis
plantas por parcela, localizadas ao redor das câmaras de leitura de CO2, consideradas
como as que estariam influenciando as emissões das referidas câmaras de avaliação.
As plantas coletadas foram secas em estufa com circulação de ar a 70°C por 48 horas
e o acumulo de matéria seca da parte foi calculado conforme equação 1.
𝑀𝑆𝑃𝐴 = 𝑀𝑆𝑝 ∗𝑁𝑝𝑚
0,17∗ 10.000 Equação 1
Em que 𝑀𝑆𝑃𝐴 é o conteúdo de matéria seca da parte aérea da cultura do trigo; 𝑀𝑆𝑝
é a massa da matéria seca por planta (Mg ha-1); 𝑁𝑝𝑚
0,17 é o número de planta por metro
quadrado considerando o espaçamento de 0,17 m entre as linhas de plantio da cultura;
10.000 é a conversão da unidade de área para hectares.
Para estimativa da produtividade de grãos foram coletadas as plantas contidas
em 1 metro linear nas 3 linhas centrais de cada parcela. Após a trilha mecânica, os
grãos foram quantificados e os dados transformados em kg ha-1 a 13% (base úmida).
O índice de colheita da cultura (IC) foi calculado pela razão entre a produção de grãos
e a produção de fitomassa total acima do solo. Foi calculado a razão entre a
quantidade de carbono emitida para cada unidade de massa de grãos produzida,
conforme equação 2, a fim de avaliar o serviço ambiental do cultivo de trigo na região
do cerrado.
𝑅𝑎𝑧ã𝑜 𝐶
𝐺𝑝= 𝐸𝑎𝑐/𝑃𝑟𝑜𝑑 Equação 2
23
Em que 𝑅𝑎𝑧ã𝑜𝐶
𝐺𝑝 é a razão entre o conteúdo de carbono emitido do solo para
atmosfera para cada unidade em massa de grãos produzidos pela cultura do trigo na
condição estudada; 𝐸𝑎𝑐 é a emissão total acumulada de carbono do solo na forma de
CO2 em Mg ha-1; 𝑃𝑟𝑜𝑑 é a produtividade alcançada em Mg ha-1.
2.2.3 – Compartimentos do carbono e emissão de C-CO2 do solo nos diferentes
preparos de solo
A dinâmica do carbono nos preparos de solo foi avaliada pelo conteúdo temporal
das frações de carbono total e lábil no solo da camada de 0 a 0,10 m durante o
desenvolvimento da cultura do trigo. O conteúdo de carbono orgânico total no solo
(COT) foi determinado pela metodologia da combustão úmida com dicromato de
potássio, descrita em Yeomans & Bremner (1988). O conteúdo de carbono lábil do
solo (CL) foi determinado por meio de oxidação com KMnO4 (33 mmol L-1) (Shang &
Tiessen, 1997), obtendo-se, posteriormente, o conteúdo de carbono não lábil (CNL)
por diferença entre os conteúdos de COT-CL. A partir destes compartimentos e, tendo
como base as variações nos teores de CO do solo da área de referência (mata nativa)
e dos solos sob os diferentes sistemas de cultivo, foram calculados os seguintes
índices: (ICC) = COcultivado/COreferência, Índice de Labilidade (IL) = Lcultivado/Lreferência e o
índice de manejo de carbono (IMC) = ICC x IL x 100, de acordo com Blair et al., (1995).
O conteúdo de carbono total no solo (CT) foi determinado pelo método de
combustão a seco, utilizando-se o analisador Multi NC 3.000 (Analytik Jena, Germany)
e forno Eltra, cuja temperatura se eleva até 1.350 ºC, conforme metodologia descrita
pelo Soil Survey Staff (1996). A partir dos valores em percentual de carbono por massa
de solo foi calculado o estoque total (EC) na camada de 0-0,2 m em cada preparo,
utilizando o método de massa equivalente de solo, com correção da última camada
amostrada (Sisti et al., 2004), tendo como referência a massa de solo do ambiente
com mata nativa. A massa de solo extra desta correção foi então subtraída da última
camada de solo considerada, conforme equação 3:
𝐸𝐶 = ∑ 𝐶𝑇𝑖 + [𝑀𝑇𝑛 − (∑ 𝑀𝑇𝑖 𝑛𝑖=1 − ∑ 𝑀𝑆𝑖
𝑛𝑖=1 )] 𝐶𝑇𝑛
𝑛−1𝑖=1 Equação 3
24
Em que EC é o estoque de carbono total do solo do preparo de solo para a mesma
massa de solo da mata nativa de referência (Mn), ∑ CTin−1i=1 é o conteúdo de carbono
total da camada superior para a segunda camada amostrada, MTn é a massa de solo
da camada mais profunda do solo do preparo de solo, ∑ MTini=1 é o somatório da
massa de solo da primeira para a última camada amostrada no preparo de solo,
∑ 𝑀𝑆𝑖𝑛𝑖=1 é o somatório do da massa de solo da primeira para a última camada
amostrada no sistema referência (Mn), TnC é o conteúdo de carbono no solo da
camada mais profunda do preparo de solo.
As emissões de CO2 do solo (ECO2) foram avaliadas com o emprego de um
analisador de gases modelo EGM-4 (PP Systems International, Inc., Amesbury, MA,
USA) que apresenta um sensor de umidade do ar interno, acoplado a uma câmara
fechada (PPS-SRC-1 Soil Respiration Chamber) e a um sensor de temperatura do
solo (STP-1 Soil Temperature Probe). Foram instaladas três câmaras para leitura de
CO2 por parcela, distanciadas a 0,5 m entre si. As avaliações foram realizadas no
período diurno, entre às 9:00 e 12:00 horas, em seis épocas durante a condução do
experimento nos dois anos de cultivo, para verificar se há interferência do período de
amostragem sobre as emissões de carbono nos sistemas irrigados.
Concomitantemente às avaliações do ECO2 foram mensurados a temperatura do
solo, utilizando o sensor acoplado ao aparelho EGM-4 e a umidade volumétrica na
camada de 0-0,10 m, por meio de amostras indeformadas (Embrapa, 2011). A
porosidade do solo preenchida com ar (PPar em m3 m-3) foi calculada pela diferença
entre a porosidade total (PT em m3 m-3) e o conteúdo volumétrico de água no solo
(Panosso et al., 2011).
A emissão acumulada de C para o período de estudo em cada preparo foi
calculado pela integração das área abaixo da curva do emissão entre os períodos de
leitura no tempo, calculados pela Equação 4.
IjEcEc
Eacn
k
kk *21
1
(Equação 4)
Em que: Eac é o emissão acumulado de CO2 (Mg ha-1); Ec é a emissão de CO2 (Mg
ha-1); k é o momento de leitura de emissão; n é o número de momento da leitura da
emissão; I é o intervalo de tempo (em dias) entre os momentos de leitura; j é o
intervalo entre cada leitura.
25
2.2.4 – Análise estatística dos dados
Os dados foram submetidos aos testes de Kolmogorov-Smirnov & Levene,
ambos a 5 % de probabilidade, para verificação da normalidade dos resíduos e
homocedasticidade das variâncias, respectivamente. Para os dados referente a
dinâmica e estoque de carbono do solo nos preparos de solo procedeu-se a análise
de variância em esquema de parcela subdividida. Quando significativa as médias
foram separadas pelo teste de Tukey a 5%.
Para os dados de ECO2, PPA, PPAr, temperatura do solo, curva de acúmulo
de matéria seca, produção do trigo e razão entre carbono emitido/kg de grãos
produzido, que detinha grupos de dados similares (amostragens em períodos
semelhantes) entre os experimentos de cada ano avaliado, procedeu-se a análise
conjunta de experimento para verificar a possiblidade de unificação dos conjuntos de
dados coletados em cada ano. Os mesmos foram unificados o quociente entre o maior
e o menor quadrado médio residual da análise de variância individual de cada
experimento fosse menor que 7 (Pimentel-Gomes & Garcia, 2002). Posteriormente,
foi realizado a análise de variância, e quanto detectado diferenças entre significativas,
as médias foram separadas pela técnica de “bootstrap”, com 1.000 reamostragens
aleatórias com reposição, conforme a metodologia descrita por Christie (2004). A partir
desse universo de 1.000 valores, também foi possível estabelecer os limites superior
e inferior do intervalo de confiança da média, a 95% de probabilidade, sendo esse
procedimento útil para a posterior comparação das médias entre si (Mello et al., 2015).
Assim, médias com valores comuns dentro de seus intervalos de confiança, ou seja,
onde as barras de erro se encontram, estes não diferem entre si, ao passo que as
ausências de valores comuns indicam diferença significativa (a 5% de probabilidade)
entre elas.
26
2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
2.3.1- Acúmulo de matéria seca, produtividade do trigo e consumo de C na
produção do trigo nos preparos de solo
O acúmulo de matéria seca da cultura do trigo foi afetada pelo preparo de solo,
fase de crescimento e pela lâmina irrigada nos cultivos estudados em 2011 e 2012,
conforme observado pela interação tripla demostrado no quadro de análise de
variância da Figura 1.
MS
PA
(kg
ha
-1)
Figura 1. Matéria seca da parte aérea do trigo nos diferentes preparos, fases de crescimento da cultura e lâminas de irrigação avaliadas nos cultivos em 2011 e 2012. PC= Preparo Convencional; PS= Preparo Superficial; SD= Semeadura direta; Perf= perfilhamento; Espig= espigamento; Mat= maturação. * e ** indicam diferenças significativas a 1% e 5%, respectivamente, segundo análise de variância. ns indica diferença não significativa segundo análise de variância.
0
5
10
15
20
25
30
508 mm 1107 mm PC
PS
SD
Perf Espig Mat Perf Espig Mat
Anova: p-valor Preparo (P): 3,58* Fase (F): 266,50** P x F: 2,96* Lâmina (L): 46,47** L x P: 5,65** L x F: 18,98** L x P x F: 4,73*
27
O menor acúmulo de matéria seca no preparo SD nas fases de perfilhamento
e espigamento para a lâmina de 508 mm parece denota um desenvolvimento mais
lento das plantas neste preparo, condicionado ao maior adensamento do solo devido
ao não revolvimento. Esta resposta da cultura não foi observado na maior lâmina
irrigada, em que o preparo SD obteve maior acúmulo de matéria seca, comparado ao
PC, sugerindo que a maior umidade do solo pode reduzir os efeitos nocivos do
adensamento do solo ao desenvolvimento radicular das plantas (Silva et al., 2016).
Entre as lâminas avaliadas, é importante ressaltar que o menor acúmulo de MSPA
das plantas encontrados na fase de maturação na maior lâmina irrigada em 2012,
comparado a menor lâmina do cultivo anterior, ocorreu por conta da necessidade de
manter a cultura por mais dias no campo para secamento dos grãos até a umidade
ideal de colheita (próximo a 13% de umidade). Com isso, a planta em senescência
passa a consumir sua massa seca via respiração, resultado também observado por
outros trabalhos na literatura (Schiettecatte, 1993; De Ghellinck, 2003).
A produção da cultura foi afetada apenas pelas lâminas irrigadas entre os
cultivos, segundo demonstrado pela análise de variância (Tabela 2).
Tabela 2. Produtividade, índice de colheita e razão entre o conteúdo de carbono emitido por kg de grãos produzidos para os preparos de solo e lâminas irrigadas avaliadas nos cultivos em 2011 e 2012.
Preparo de solo (P) Produtividade IC Razão C/Gp
Mg ha-1
Convencional 3,29 0,26 1,25 a
Superficial 3,36 0,24 1,04 b
Semeadura direta 3,10 0,19 0,94 b
Teste F 1,25 ns 1,33 ns 7,30 *
CV (%) 10,15 33,42 15,37
Lâmina (L)
508 mm 2,09 b 0,10 b 1,41 a
1107 mm 4,41 a 0,37 a 0,75 b
Teste F 107,76 ** 84,08 ** 33,31 **
CV (%) 16,84 30,72 26,02
Interação P x D
Teste F 1,27 ns 0,92 ns 2,40 ns
IC= índice de colheita, Razão C/Gp= razão entre o conteúdo de carbono emitido para cada unidade em massa de grão produzido. Médias seguidas de letras iguais indicam não diferença significativa, segundo teste de Scott-Knott a 5%. CV= Coeficiente de variação. * e ** indicam diferenças significativas a 1% e 5%, respectivamente, segundo análise de variância. ns indica diferença não significativa segundo análise de variância.
28
Nenhum efeito do preparo de solo foi observado sobre a produtividade do trigo
irrigado e índice de colheita da cultura. A razão C/Gp independente da lâmina irrigada
foi maior no preparo PC (p<0,05), indicando maior impacto na emissão de carbono
por este sistema comparado aos demais avaliados. Entre as lâminas irrigadas, o maior
valor para razão C/Gp para a menor lâmina irrigada é resultado da baixa produtividade
obtida neste cultivo, comparado a obtida na maior lâmina estudada em 2012. A
produtividade média, independente do preparo, alcançada para a lâmina de 508 mm
(2,09 ± 0,26 Mg ha-1) foi 52,6% menor que a obtida na lâmina de 1107 mm (4,41 ±
0,53 Mg ha-1), diferindo estatisticamente entre ambas (p<0,05). Embora a análise
conjunta de experimentos tenha permitido a comparação entre as lâminas na análise
de variância, não é possível atribuir o efeito da queda de produtividade somente à
menor lâmina irrigada do cultivo em 2011, visto que, conforme demonstra a Figura 2,
a irrigação de ambos os anos avaliados supriram a demanda evapotranspirométrica
local acumulada para do período de cultivo da cultura (334 mm para 2011 e 420 mm
para 2012). Segundo modelo de aptidão agroclimática proposto por (Doorembos &
Kassam, 1979) a exigência hídrica da cultura do trigo pode variar entre 450 a 600 mm,
denotando que a água fornecida pela menor lâmina irrigada foi suficiente para a
cultura completar seu ciclo, embora possa não ter sido suficiente para expressão do
máximo potencial produtivo do genótipo avaliado.
A B
Tem
pera
tura
do a
r (°
C)
Evapotr
ansp
iraçã
o
acum
ula
da (
mm
)
Figura 2. Evapotranspiração acumulado (ETac), temperatura máxima (Tmáx),
temperatura mínima (Tmin) e temperatura média do ar (Tmédia) para o local do
experimento durante o cultivo em 2011 e 2012. A faixa de coloração cinza indicam os
limites de temperatura ideal para o desenvolvimento normal do trigo que variam entre
050100150200250300
05
10152025303540
ETac TmáxTmin Tmédia
0
100
200
300
400
500
ETac Tmáx
Tmin Tmédia
29
19 a 24°C segundo (Streck 2003). ETac= evapotranspiração acumulada, Tmáx= temperatura
máxima, Tmin= temperatura mínima, Tmédia= temperatura média.
Os resultados indicam que a cultura sofreu estresse térmico durante seu
desenvolvimento em 2011, dado que a temperatura do ar manteve-se acima dos 25°C
durante grande parte do desenvolvimento da cultura, com média de 26,2 °C para o
período. De acordo com o trabalho de Streck (2003) a faixa ótima de temperatura
ambiente para o crescimento do trigo é entre 19 a 24°C. Desta forma, acredita-se que
a combinação entre o efeito de estresse térmico ao qual a cultura foi submetida
durante o cultivo e a lâmina de irrigação reduzida (508 mm para todo o ciclo),
interagiram prejudicando a expressão do máximo potencial produtivo do trigo neste
cultivo. Os resultados apresentados por Matte et al., (2012) no mesmo local em
experimento similar revelam que a cultura pode atingir rendimentos crescente com o
aumento da lâmina irrigada, obtendo a maior produtividade na maior lâmina irrigada
de 1080 mm, sugerindo que a lâmina irrigada também pode ter interferido de forma
negativa na expressão do máximo potencial produtivo da cultura neste trabalho.
Além da maior lâmina de irrigação aplicada em 2012, a temperatura do ar
favoreceu o crescimento do trigo, com média para o período de 24,7°C e, mantendo
valores próximos a 25°C durante grande parte do desenvolvimento da cultura (Figura
4B). O efeito da temperatura ambiente na produtividade do trigo e reportado por Souza
e Ramalho (2001) os quais descrevem que o calor afeta vários caracteres das plantas
de trigo e, consequentemente, a produtividade de grãos. KhannaChopra &
Viswanathan, (1999) descrevem que a redução da produtividade pode ser devida ao
acelerado desenvolvimento, acelerada senescência, aumento da respiração, redução
da fotossíntese e inibição da síntese de amido no grão. Shah & Paulsen (2003)
verificaram que a temperatura alta promoveu o declínio da fotossíntese, reduzindo a
massa e o conteúdo de açúcar no grão.
Contudo, a produtividade alcançada pela cultura na lâmina irrigada em 2012 está
próximas a encontrada por Espinoza et al., (1980) que trabalhando o desempenho de
cultivares de trigo no Cerrado, em Brasília –DF, sob Latosso vermelho Escuro, textura
argilosa, encontraram rendimentos máximos de 4.100 kg ha-1. Teixeira Filho et al.,
(2007) avaliando respostas de cultivares de trigo irrigados por aspersão ao uso de
diferentes doses de nitrogênio em cobertura em Latossolo Vermelho distrófico de
textura argilosa do município de Selvíria – MS, encontraram produtividade de 4.302
30
kg ha-1 para dose de 60 kg de N em cobertura, independente da cultivar avaliada, valor
de produtividade que corroboram com a encontrada neste estudo. Gitti et al., (2012)
avaliando a influência da adubação nitrogenada e do cultivo de adubos verdes na
viabilidade econômica do trigo em plantio direto no Cerrado, município de Selvíria –
MS, sob um Latossolo Vermelho distrófico de textura argilosa, encontraram
produtividade de 3.854 kg ha-1 para dose de 75 kg ha-1 de N, pouco abaixo da
observada neste experimento.
Contudo, os resultados deste trabalho demonstram que para o cultivo de trigo
irrigado na região estudada, o preparo do solo não interfere na produtividade da
cultura, independente da lâmina irrigada utilizada. Entretanto, a viabilidade e obtenção
de bons índice produtividade na região requer o cuidado na escolha de genótipos com
menor sensibilidade térmica, bem como, maiores investigações acerca da lâmina de
máxima eficiência econômica para o cultivo de trigo em grandes áreas irrigadas no
cerrado.
2.3.2- Dinâmica da carbono e estoque no solo dos diferentes preparos de solo
Não houve efeito do preparo de solo sobre os compartimentos de carbono do
solo (COT, CNL e CL) e para os índices de compartimento de carbono (ICC), Labilidade
(IL) e de manejo de carbono (IMC) na lâmina irrigada utilizada no cultivo em 2011, no
entanto, variações temporais representadas pelas amostragem nas fases de
crescimento da cultura foram observados sobre estas variáveis (Tabela 3). É possível
notar que o conteúdo de COT e CNL tendem a decrescer entre as fases de
elongamento até a fase de maturação da cultura (55 dias de cultivo), ao passo que, o
conteúdo de CL, tende a aumentar significativamente neste mesmo período (p<0,05).
Este resultado indica rápida transformação dos estoques de carbono das frações
recalcitrantes em frações lábeis, possivelmente como respostas ás oscilações de
umidade do solo promovidas pelos eventos de irrigação. Corroborando com esta
assertiva, os trabalhos de Lodge et al., (1994) e Lipson & Monson, (1998) descrevem
que o aumento da umidade do solo pela irrigação pode afetar os mecanismos de
degradação de carbono do solo por promover alterações na relação de competição
por N entre a planta e os microrganismos do solo. A irrigação pode afetar também a
estabilidade de agregados (Cousen & Farres, 1984; Lavee et al., 1996), intensificar os
ciclos de umidecimento-secagem do solo e aumentar a produção de exudatos de
31
raízes (Gorissen et al., 2004), condições que podem aumentar rapidamente a
mineralização das frações lábeis de carbono no solo em sistemas irrigados.
Tabela 3. Conteúdo de carbono orgânico total (COT), carbono não-lábil (CNL), carbono
lábil (CL), índices de conservação de carbono (ICC), índice de labilidade (IL) e de
manejo de carbono (IMC) dos diferentes preparos de solo e fases de crescimento do
trigo na camada de 0 a 0,10 m em 2011.
Preparo de solo (P)
COT CNL CL ICC IL IMC
---------------- g kg-1 ---------------
Mata Nativa ɸ 58,31 ± 4,0 55,25 ± 3,6 3,05 ± 0,6
Convencional 43,57 41,54 2,03 0,75 0,69 51,19
Superficial 43,36 41,46 1,89 0,75 0,63 46,93
Semeadura direta 44,51 42,45 2,06 0,77 0,70 53,48
Teste F 0,51 ns 0,37 ns 1,95 ns 0,50 ns 1,93 ns 3,34 ns
CV (%) 5,55 6,08 9,22 5,38 10,02 10,16
Data (D)
Elongamento 45,86 a 44,13 a 1,73 b 0,79 a 0,58 b 46,41 b
Maturação 41,76 b 39,50 b 2,26 a 0,72 b 0,76 a 54,65 a
Teste F 5,37 * 6,85 * 69,04 ** 5,67 * 73,08 ** 12,18 **
CV (%) 9,89 10,37 7,94 9,61 7,64 11,45
Interação P x D
Teste F 0,12 ns 0,19 ns 4,90 * 0,11 ns 4,90 * 1,49 ns ɸ O ambiente de Mata Nativa não foi considerado no modelo da análise de variância. Médias seguidas de letras iguais indicam não diferença significativa, segundo teste de Scott-Knott a 5%. CV= Coeficiente de variação. * e ** indicam diferenças significativas a 1% e 5%, respectivamente, segundo análise de variância. ns indica diferença não significativa segundo análise de variância.
O índice de conservação de carbono (ICC) indica que, em relação a mata
nativa, as amostras coletadas nos preparos apresentaram decrescimento relativo nos
teores de CO, representados por valores de ICC menores que 1. O decréscimo no
ICC entre as fases de crescimento do trigo ocorreram em resposta ao decréscimo do
conteúdo de COT, por sua vez, dirigido pelo decréscimo do conteúdo de CNL.
Considerando o fato de que o conteúdo de CL sofreu acrescimento entre estas fases,
é possível inferir que parte do conteúdo de CNL foi transformado em CL pela atividade
de mineralização dos microrganismos do solo, o que também foi indicado pelo
aumento do IL na fase de maturação da cultura.
32
Os valores de IMC inferiores a 100, encontrados entre os preparos e fases da
cultura, são indicativos de impacto negativo das práticas de manejo sobre os teores
da matéria orgânica e qualidade do solo (Blair et al., 1995). Desta forma, todos os
preparos de solo contribuíram para redução dos estoques de COT na camada de 0 a
0,10 m. Houve aumento significativo do IMC (p< 0,05) entre a fase de elongamento e
maturação do trigo indicando haver maior preservação do estoque de COS no final do
ciclo da cultura, possivelmente potencializado pela adição de C pelas raízes das
plantas e exsudatos.
O efeito de interação preparo e fases de crescimento para o conteúdo de
carbono lábil do solo e para o índice de labilidade expressos na Tabela 4, revela uma
tendência de redução do conteúdo de CL nas fases iniciais de desenvolvimento da
cultura após o preparo do solo, bem como nota-se redução significativa no preparo
PS em comparação aos demais preparos. Contudo, na fase de maturação o conteúdo
de CL dos preparos com revolvimento retornam a valores comum ao da SD.
Tabela 4. Conteúdo de carbono lábil do solo e índice de labilidade nos diferentes
preparo de solo e fases de crescimento do trigo avaliados em 2011.
Preparo / Fases CL IL
Elongamento Maturação Elongamento Maturação
Mata Nativa (referência) ɸ 2,98 ± 0,4
Convencional 1,75 aB 2,31 aA 0,59 aB 0,78 aA
Superficial 1,50 bB 2,28 aA 0,51 bB 0,74 aA
Semeadura direta 1,92 aB 2,20 aA 0,65 aB 0,73 aA
Média 1,73 2,26 0,58 0,76
CV (%) 11,76 7,12 24,08 19,67
ɸ O ambiente de Mata Nativa não foi considerado no modelo da análise de variância, foi utilizado
somente para retratar a condição do ambiente sem interferência antrópica. Prep= Preparo; Perf=
Perfilhamento; Elong= Elongamento; Mat= Maturação. Letras minúsculas iguais na coluna e, maiúscula
na linha indicam não diferença significativa entre fase de crescimento do trigo e preparo do solo,
respectivamente, segundo teste de Scott-Knott a 5%.
O equilíbrio no conteúdo de CL do solo nas fases finais do crescimento do trigo
parece ser dirigido pela presença da cultura, uma vez que, a incorporação ou não de
resíduos frescos durante o preparo não interferiu no conteúdo de carbono desta fração
no final do ciclo da cultura. Uma explicação para este resultado é a possibilidade do
33
crescimento das plantas poder aumentar a decomposição do CL pela associação de
fatores como a intensificação dos ciclos de umidecimento e secagem pelo consumo
de água das plantas (Lundquist et al., 1999), pelo aumento da destruição dos
agregados com o crescimento radicular, expondo o CL protegido pela fração mineral
à atividade microbiana do solo (Helal & Sauerbeck, 1984, 1986) e por estimular a
atividade microbiana com o aumento da produção de exsudados radiculares (Gorissen
et al., 2004), principalmente após o aumento da umidade do solo (Dijkstra & Cheng,
2007).
Os resultados estatísticos para o IL no cultivo revelam que a labilidade do CL
nos preparos de solo são inferiores ao apresentado pela Mata Nativa, apontado pelos
índices menores que 1. Entre as fases de crescimento da cultura há uma clara
tendência de aumento do IL na fase final de crescimento do trigo, o que resultou nas
maiores concentrações de CL, possivelmente como resposta ao aumento do acúmulo
de matéria seca da cultura e consequente aumento do volume de raízes na camada
de 0 a 0,10 m, avaliada neste trabalho.
Diante da maior lâmina irrigada avaliada no cultivo em 2012, os resultados da
dinâmica do carbono denotam maior sensibilidade do compartimento lábil às
alterações no preparo de solo, ao manejo da irrigação e ao crescimento da cultura,
em detrimento à fração não lábil (Tabela 5). O COT e o CNL apresentaram redução
significativa na fases de perfilhamento do trigo, que compreendeu 42 dias após o
revolvimento do solo nos preparos PC e PS, que foi realizado de forma antecipada 26
dias antes da semeadura do trigo. Provavelmente o revolvimento do solo antecipado
nestes preparos, associado aos eventos diários de irrigação, podem ter contribuído
para o efeito significativo da redução de curto prazo da fração recalcitrante do carbono
orgânico do solo (COS). O efeito do umidecimento do solo após período de secagem
na mineralização do COS foi observado por Inglima et al., (2009) evidenciado pela
forte influência da irrigação no efluxo de carbono orgânico e mínima contribuição do
efluxo de carbono inorgânico no efluxo total avaliado no período.
34
Tabela 5. Conteúdo de carbono orgânico total (COT), carbono não-lábil (CNL), carbono
lábil (CL), índices de conservação de carbono (ICC), índice de labilidade (IL) e de
manejo de carbono (IMC) dos diferentes preparos de solo e fases de crescimento do
trigo na camada de 0 a 0,10 m em 2012.
Preparos de solo (P)
COT CNL CL ICC IL IMC
-------------- g kg-1 -------------
Mata Nativa (referência) ɸ 3,05 ± 0,6
Convencional 49,75 47,75 2,00 c 0,82 0,59 c 49,08 b
Superficial 48,01 45,90 2,11 b 0,80 0,63 b 51,92 b
Semeadura direta 48,79 46,48 2,31 a 0,81 0,70 a 57,03 a
Teste F 1,10 ns 1,36 ns 24,85 ** 0,47 ns 60,81 ** 12,14 **
CV (%) 6,78 6,93 5,87 6,16 4,35 8,79
Data (D)
Preparo 54,31 a 52,02 a 2,29 b 0,90 a 0,70 b 63,29 a
Perfilhamento 47,55 b 45,60 b 1,96 c 0,79 b 0,60 c 47,21 c
Elongamento 44,92 b 43,05 b 1,87 c 0,75 b 0,55 d 41,35 d
Maturação 48,61 b 46,18 b 2,44 a 0,80 b 0,73 a 58,86 b
Teste F 12,42 ** 10,99 ** 39,28 ** 13,36 ** 81,69 ** 97,39 **
CV (%) 7,96 8,48 6,96 7,70 5,02 6,76
Interação P x D
Teste F 2,20 ns 2,13 ns 9,81 ** 2,46 * 17,44 ** 12,25 ** ɸ O ambiente de Mata Nativa não foi considerado no modelo da análise de variância. Médias seguidas de letras iguais indicam não diferença significativa, segundo teste de Scott-Knott a 5%. CV= Coeficiente de variação. * e ** indicam diferenças significativas a 1% e 5%, respectivamente, segundo análise de variância. ns indica diferença não significativa segundo análise de variância.
Houve interação significativa entre preparo e fase de crescimento da cultura
para o conteúdo de CL no solo, demonstrando ser esta uma variável sensível às
variações do ambiente. O efeito isolado do preparo de solo revela que o CL e IL foram
afetados pelo revolvimento sucessivo no segundo ano de cultivo com realização dos
preparos, cuja resposta seguiu a ordem da intensidade de mobilização durante o
preparo (PC>PS>SD). Houve tendência de redução do conteúdo de CL durante as
fases intermediárias de crescimento da cultura e elevação do mesmo nas datas
próximas ao período de maturação, período em que há a estabilização do crescimento
da cultura. Desta forma, acredita-se que o crescimento da cultura associado ao
manejo da irrigação foram os principais fatores controladores das variações temporais
do conteúdo de CL e IL neste trabalho. Quanto a contribuição da cultura na
mineralização do CL do solo, evidencias crescentes sugerem que a entrada de
35
substratos derivados das raízes das plantas (rizodeposição) pode aumentar a
decomposição do MOS em até três vezes (Cheng et al, 2003; Zhu & Cheng, 2011),
efeito com magnitude semelhante à influência da temperatura e da umidade do solo
neste processo. Os resultados deste trabalho reforçam a assertiva aventada por
Rangel et al., (2008) de que os estoques de carbono lábil são sensíveis à mudanças
no manejo do solo, podendo ser utilizado como indicador de qualidade do sistema de
manejo adotado.
O desdobramento da interação preparo e fase de crescimento da cultura para
o CL (Tabela 6) revela que o revolvimento do solo reduziu o conteúdo de CL nos
preparos PC e PS na fase de perfilhamento da cultura (17 dias após o preparo), o que
denota rápida resposta do estoque de carbono lábil ao efeito da mobilização do solo
durante o preparo pré-semeadura. A mobilização do solo provoca o rompimento dos
agregados e exposição do CL protegido fisicamente pela fração mineral do solo (La
Scala et al., 2009; Sandeep et al., 2016), resultando em variações de curto prazo nos
estoques desta fração no solo.
Na fase de elongamento, ao contrário do observado no cultivo em 2011, o
conteúdo de CL foi semelhante entre os preparos de solo, coincidindo com uma
redução temporal do CL na SD e acréscimo significativo no PC. Nesta fase de
crescimento da cultura a irrigação diária foi interrompida e passou a ser controlado
pelo uso dos tensiômetro instalados a 0 a 20 m e 0,20 a 0,40 m. Desta forma, acredita-
se que a presença da cultura associado com os sucessivos ciclos de secagem e
molhamento do solo estabelecidos pelo turno de rega, podem ter induzido à
incrementos na mineralização do conteúdo de CL do solo no preparo SD, que
apresentava maior conteúdo desta fração, ao passo que, nos preparos onde houve
revolvimento e consequente incorporação de resíduos orgânicos frescos, os turnos de
rega podem ter estimulado a mineralização dos resíduos incorporados, promovendo
incremento de seus estoques no solo destes preparos. Esta assertiva é baseada em
evidencias da literatura as quais reportam que o aumento da umidade do solo induz
ao efeito priming da rizosfera, definido como a mudança na decomposição da matéria
orgânico do solo provocado pelo incremento do exsudados radiculares (Niklaus &
Falloon, 2006; Dijkstra & Cheng, 2007).
36
Tabela 6. Conteúdo de carbono lábil, índice de conservação de carbono, índice de
labilidade e índice de manejo de carbono na camada de 0 a 0,10 m nos diferentes
preparos de solo e fases do crescimento do trigo avaliados no cultivo em 2012.
Preparo / Fases Preparo Perfilhamento Elongamento Maturação
Carbono Lábil (g kg-1)
Mata Nativa (referência) ɸ 3,05 ± 0,6
Convencional 2,29 aA 1,53 cC 1,83 aB 2,35 aA
Superficial 2,27 aA 1,85 bB 1,90 aB 2,41 aA
Semeadura direta 2,24 aB 2,50 aA 1,88 aC 2,55 aA
Média 2,27 1,96 1,87 2,44
Índice de Conservação de carbono
Convencional 0,91 aA 0,76 aB 0,83 aB 0,80 aB
Superficial 0,89 aA 0,83 aA 0,67 bB 0,82 aA
Semeadura direta 0,87 aA 0,78 aB 0,76 aB 0,76 aB
Média 0,89 0,79 0,75 0,80
Índice de Labilidade
Convencional 0,70 aA 0,46 cC 0,52 aB 0,69 bA
Superficial 0,68 aB 0,56 bC 0,55 aC 0,75 aA
Semeadura direta 0,67 aB 0,76 aA 0,58 aC 0,77 aA
Média 0,68 0,60 0,55 0,74
Índice de Manejo de Carbono
Convencional 63,30 aA 35,13 cD 43,36 aC 54,52 bB
Superficial 60,23 aA 46,66 bB 36,91 bC 60,83 aA
Semeadura direta 60,15 aA 59,82 aA 43,79 aB 61,23 aA
Média 61,23 47,21 41,35 58,86 ɸ O ambiente de Mata Nativa não foi considerado no modelo da análise de variância. Médias seguidas
de letras iguais indicam não diferença significativa, segundo teste de Scott-Knott a 5%. CV= Coeficiente de variação. * e ** indicam diferenças significativas a 1% e 5%, respectivamente, segundo análise de variância. ns indica diferença não significativa segundo análise de variância.
Os resultados e evidencias discutidos acima apontam que as variações
temporais encontradas para o conteúdo de CL nos preparos estudados podem ser
resultado de mudanças na atividade de decomposição da MOS, induzidas pela
liberação de exsudados radiculares da cultura e pelo regime de irrigação. Em sistemas
irrigados os ciclos de secagem e reumidecimento do solo podem induzir a mudanças
na mineralização do C da MOS, o que foi caracterizado por Birch (1964) como “efeito
Birch” e tem significativa influência sobre o sequestro de C dos sistemas agrícolas
(Jarvis et al., 2007; Unger et al., 2010). Unger et al., (2010) descreve quatro principais
hipóteses para explicar o efeito “Birch”: (I) um incremento espontâneo na biomassa
microbiana e de fungos em resposta à disponibilidade de água (Griffiths & Birch, 1961;
Jager & Bruins, 1974; Orchard & Cook, 1983; Scheu & Parkinson, 1994); (II) a
37
secagem e umidecimento do solo quebra os agregados exponho os substratos
orgânicos anteriormente indisponível para decomposição (Denef et al., 2001),
dependendo da intensidade do período de secagem (Zhu & Cheng, 2013); (III) a
secagem do solo provoca aumentos na morte da biomassa microbiana, que é
rapidamente decomposta pelos novos fungos e microrganismos após a
reumidecimento (Unger et al., 2010; Sawada et a., 2016); (IV) o rápido incremento de
carbono e nutrientes ocorrem devido ao estresse hipo-osmótico da comunidade
microbiana após mudança repentina do nível de umidade do solo (Fierer & Schimel,
2002, 2003; Jarvis et al., 2007).
Os trabalhos de Unger et al., (2010) e de Sawada et al., (2016) descrevem que
os ciclos de umidecimento do solo e secagem causam morte da biomassa microbiana
do solo, que transformando-se em pools de carbono lábil facilmente mineralizada
pelos microrganismos heterotróficos após um novo umidecimento do solo. Estes
últimos autores reportam que o carbono da biomassa microbiana morta representa
apenas uma parte do substrato utilizado na respiração do solo durante as primeiras
horas de avaliação após o reumidecimento do solo. Provavelmente os eventos de
irrigação controlados pelo turno de rega, submeteu o solo a ciclos de secagem e
reumidecimento, que intensificavam a mineralização do C proveniente da biomassa
microbiana morta do solo, causando variações de curto prazo no conteúdo de CL,
sobretudo na camada de 0 a 0,10m onde concentra maior volume do sistema radicular
da cultura.
Assim como o conteúdo de CL, as variáveis IL e IMC, que fazem inferências à
dinâmica do carbono do solo em comparação ao ambiente natural (Mata Nativa),
demonstraram sensibilidade às alterações no preparo de solo e ao crescimento da
cultura. Com isso, tais variáveis podem ser utilizadas como ferramentas sensíveis na
predição de impactos oriundos de sistemas de manejo nos estoques de carbono do
solo e sua capacidade em promover a qualidade do solo (Blair et al., 2006a, Blair et
al., 2006b; Diekow et al., 2005).
Os resultados do ICC retratam que independente do preparo de solo e das
fases de crescimento do trigo, a retenção de carbono orgânico no solo não foi superior
ao da mata nativa. Na fase de preparo do solo, devido ao período de pousio que o
solo foi mantido entre o período de outubro de 2011 a maio de 2012, o solo apresentou
os maiores valores de ICC nesta fase. Após a semeadura da cultura e início da
irrigação diária do solo, houve redução significativa do ICC para os preparos PC e SD
38
na fase de perfilhamento, enquanto o preparo PS manteve valor similar ao observado
na fase de preparo e na maturação.
Esta menor variação temporal do ICC no PS pode ser resultado da
incorporação superficial do material orgânico de cobertura, que mantem-se disponível
a mineralização pela atividade microbiana. No entanto, na fase de elongamento
quando a irrigação diária é interrompida, este preparo exerce o maior impacto na
mineralização do C, comparado aos demais, evidenciado pelo menor ICC. Ao
interromper a irrigação diária o solo deste preparo pode sofrer elevação da
temperatura do solo, com o secamento, e reduções abruptas, com a elevação da
umidade do solo com a irrigação. Desta forma, as oscilações na temperatura do solo
é um fator importante a ser considerado na dinâmica de mineralização do C em
ambientes irrigados, dado sua influência na atividade microbiana do solo apontada por
diversos trabalhos na literatura. (Kirschbaum, 2006; Hartley et al., 2007; Karhu et al.,
2014). As variações no carbono lábil independente do preparo de solo no cultivo sob
maior lâmina irrigada em 2012 foram positivamente correlacionado com a temperatura
neste trabalho (R=0,62, p<0,01), reforçando a assertiva acima aventada.
Em relação à mata nativa, os preparos com revolvimento reduzem
significativamente o IL, como possível resposta à redução dos teores de CL do solo.
Temporalmente, há uma evidente tendência de redução do IL nas fases intermediárias
de desenvolvimento da cultura (fases de perfilhamento e elongamento) seguido de um
acrescimento do valor na fase de maturação. Esta tendência também foi observada
nos resultados do conteúdo de CL no solo, e parece indicar um efeito da presença da
cultura controlando a mineralização do COS, visto que, quando há redução do
conteúdo de CL, o que ocasionaria redução das frações de CL livre (fora dos
agregados), há também uma redução do IL, ao passo que, o acréscimo no CL promove
aumento do IL, como possível efeito do aumento do conteúdo livre de CL e estimulo
da atividade microbiana (Benbi et al., 2015). Neste sentido, Zhu & Cheng (2013)
concluem que a presença da planta exerce significativo efeito sobre a mineralização
do C, resultando em notável efeito primig rizosférico. A influência da planta no controle
dos estoques de COS é também retratado por Poeplau & Don (2013) ao concluírem
que a massa de raízes e seus exsudados radiculares, a lixiviação de carbono orgânico
dissolvido, a bioturbação e facilidade de penetração das raízes são processos chave
para a incorporação de carbono no solo e são dependente do manejo do solo.
39
O IMC mede as alterações nos estoques de COT considerando os aspectos da
labilidade do carbono orgânico do solo (Nicoloso, 2005; Vieira et al., 2007). Com isso,
percebe-se que o revolvimento do solo promove redução dos valores de IMC,
indicando prejuízos a capacidade de retenção de carbono no solo, podendo
comprometer seu estoque a longo prazo. Considerando as variações temporais, a
redução do IL dirigidas pela decréscimo no conteúdo de CL durante as fases de
crescimento da cultura, reduziram também os valores de IMC da camada de 0 a 0,10
m, o que reforça a influência da cultura no controle dos estoques de carbono em curto
prazo e demonstra a alta sensibilidade desta variáveis na predição das mudanças dos
estoques das frações de carbono do solo. Dentre os preparos estudados, a SD
apresentou os maiores valores de IMC, bem como, menor variação temporal em
comparação aos preparos com revolvimento, o que sustenta sua recomendação em
cultivos irrigados e expressa a importância da redução na mobilização do solo para o
estoque de carbono em solos tropicais (Sá et al., 2015; Powlson et al., 2016)
Os valores médios do estoque de carbono (EC) na camada 0,00-0,20 m nos
preparos de solo foram inferiores ao apresentado pela Mata Nativa nos dois cultivos
avaliados, demonstrando o impacto da conversão de uso do solo no Cerrado sobre o
estoque de carbono quando não adotado práticas conservacionistas (Ferreira et al.,
2016; Miranda et al., 2016) (Figura 3). Não houve efeito significativo do preparo de
solo e da fase de crescimento do trigo no EC, porém, houve efeito significativo entre
as lâminas avaliadas no cultivo em 2011 e 2012.
Esto
qu
e d
e C
(M
g h
a-1)
Figura 3. Estoque de carbono do solo na camada de 0 a 0,20 m nos preparos de solo e fases do desenvolvimento do trigo avaliadas nas diferentes lâminas de irrigação estudadas nos cultivos entre 2011 e 2012. PC= Preparo convencional; PS= Preparo superficial;
SD= Semeadura Direta; Elong = Elongamento; Mat= Maturação. ɸ indica que a mata nativa não foi considerada como tratamento para comparação com preparos de solo na análise de variância. Fc= valor de Fcalculado da análise de variância (ANOVA). ns, * e ** indicam ausência de significância, significância a 5% e 1%, respectivamente, segundo análise de variância.
40
50
60
70
80
90
100
508 mm 1107 mm PCPSSDMata
Anova: Fc Preparo (P): 0,48ns Fase (F): 0,24ns
P x F: 0,64ns Lâmina (L): 133,43** L x P: 1,36ns L x F: 3,90ns L x P x F: 0,38ns
ɸ
Elong Mat Elong Mat
40
Embora a análise conjunta de experimentos tenha permitido a comparação
entre as diferentes lâminas avaliadas, os resultados não permitem inferir que o
aumento da lâmina irrigada possa alterar os estoque de carbono em uma única safra.
Entretanto, evidencia-se que o cultivo irrigado pode alterar significativamente o
estoque de carbono do solo da camada de 0 a 0,20 m a partir do segundo cultivo
sucessivo, independente do preparo de solo adotado, o que denota alto impacto deste
sistema de produção para os estoques de matéria orgânica e emissões de C nas áreas
de cerrado.
Isso acontece porque o umidecimento do solo por irrigação perturba a estrutura
do solo e aumenta a disponibilidade de substrato, que aumenta ainda mais a atividade
microbiana de mineralização do C (Lamparter et al., 2009; Morugán-Coronado et al.,
2011). Considerando a alta taxa de decomposição e curto período de permanência no
solo da fração lábil do carbono (Silva & Mendonça, 2007), é provável que a irrigação
tenha potencializado a mineralização dos estoques lábeis do carbono, induzindo,
posteriormente o consumo dos estoques não lábeis, comprometendo o estoque do
COS. Com isso, os resultados deste trabalho permitem inferir que a realização de
cultivos irrigados sucessivos podem imprimir rápidas modificações no estoque de
carbono do solo da camada 0-0,2 m, independente do preparo de solo adotado.
2.3.2- Emissões de C-CO2 nos preparos de solo
A ECO2 entre os preparos variou entre 2,51 a 10,92 µmols m2 s-1 com média
de 5,14 ± 1,62 para a lâmina irrigada de 508 mm e 2,65 a 10,02 µmols m2 s-1 com
média de 6,00 ± 1,67 para a lâmina irrigada de 1107 mm (Tabela 7). Para a lâmina
irrigada em 2011 (508 mm) os preparos com revolvimento do solo aumentaram a
emissão de CO2, o que não ocorreu na maior lâmina avaliada em 2012 (1107 mm),
onde não observou-se diferenças entre os preparos, segundo intervalo de confiança
obtido pela técnica boostrap com 1000 reamostragens aleatórias. Possivelmente, a
ausência de diferenças entre os preparos de solo tenha ocorrido em detrimento ao
preparo antecipado do solo (26 dias antes da semeadura) no PC e PS, resultando em
menores variações na emissão de CO2 entre os preparos durante os eventos de
irrigação.
41
Tabela 7. Estatística descritiva da emissão de CO2, temperatura do solo, porosidade
preenchida com água e porosidade preenchida com ar nas lâminas de irrigação
avaliadas no cultivo em 2011 (508 mm) e 2012 (1107 mm) para diferentes preparos
de solo: preparo convencional (PC), preparo superficial (PS) e semeadura direta (SD).
Lâmina de 508 mm Lâmina de 1107 mm
Preparo Média DP Mín Máx LS LI Média DP Mín Máx LS LI
Emissão de CO2 (µmols m2 s-1)
PC 6,14 a 1,84 2,69 10,51 0,75 0,68 6,83 a 1,61 3,54 9,17 0,62 0,64
PS 5,13 ab 1,90 2,85 10,92 0,85 0,67 5,63 a 1,50 2,81 8,19 0,59 0,61
SD 4,19 b 1,11 2,51 6,68 0,44 0,42 5,56 a 1,90 2,65 10,02 0,77 0,74
Temperatura do solo (°C)
PC 21,33 a 1,46 21,33 26,67 0,54 0,57 24,50 a 2,77 21,00 31,00 1,17 1,04
PS 21,33 a 1,31 21,33 26,33 0,54 0,51 24,25 a 1,89 22,00 28,00 0,88 0,67
SD 21,00 a 1,10 21,00 25,00 0,39 0,44 24,13 a 2,03 22,00 29,00 0,79 0,71
Porosidade do solo preenchida com água (m3 m-3)
PC 0,33 a 0,05 0,24 0,43 0,02 0,02 0,39 a 0,05 0,29 0,46 0,02 0,02
PS 0,33 a 0,06 0,24 0,47 0,02 0,02 0,41 a 0,05 0,30 0,47 0,02 0,02
SD 0,32 a 0,06 0,24 0,43 0,02 0,02 0,43 a 0,04 0,34 0,48 0,02 0,02
Porosidade do solo preenchida com ar (m3 m-3)
PC 0,21 a 0,07 0,05 0,34 0,02 0,03 0,19 a 0,05 0,11 0,31 0,02 0,02
PS 0,20 a 0,07 0,04 0,32 0,03 0,03 0,18 ab 0,05 0,11 0,29 0,02 0,02
SD 0,22 a 0,09 0,06 0,39 0,03 0,04 0,14 b 0,05 0,07 0,22 0,02 0,02
N= 24 para os preparos dentro de cada lâmina de irrigação. DP= Desvio Padrão, Min= menor valor, Máx= Maior
valor, LI e LS= Limite inferior e superior do intervalo de confiança, respectivamente. Letras iguais indicam ausência
de diferença significativa entre os preparos segundo intervalo de confiança gerado pela técnica bootstrap com
1000 reamostragens aleatórias sem repetição a 95% de confiabilidade.
Os valores médios de emissão de CO2 deste trabalho são superiores ao
encontrado por Panosso et al., (2009) em área irrigada sob Latossolo Vermelho
eutroférrico em Jaboticabal - SP, textura argilosa, desprovido de vegetação, que
reportam emissões média de 1,88 µmols m2 s-1 em solo sob preparo convencional
(arado de disco seguido de grade niveladora). Emissões similares a encontradas
neste trabalho é reportado por Moitinho et al., (2013) que descrevem emissões de
6,08 µmols m2 s-1 após uma chuva de 10,2 mm, representando aumento e de 70% na
média da emissão do dia anterior ao evento de precipitação (3,42 µmols m2 s-1), em
solo sob cultivo de cana-de-açúcar (2 anos de implantação) com preparo convencional
(uma aração e duas gradagens) após a colheita da cultura. Estes resultados sugerem
que a presença da cultura colabora com a emissão de CO2 após o molhamento do
42
solo, por aumentar a liberação de exsudados radiculares que podem estimular a
atividade microbiana do solo (Gorissen et al., 2004; Dijkstra & Cheng, 2007).
Por outro lado, Silva-Olaya et al., (2013) avaliando a emissão de CO2 em
diferentes preparos de solo em cultivo mecanizado de cana-de-açúcar em Piracicaba
– SP, sob Latososlo Vermelho distroférrico com 37 % de argila, encontraram variações
entre 2,08 a 23,10 µmols m2 s-1 com média de 10,02 para o preparo convencional
(uma aração e duas gradagens) e de 2,08 a 10,63 µmols m2 s-1 com média de 5,99
para o preparo SD, valores 36,8% e 18,7% superiores as médias encontradas no PC
e SD, respectivamente, neste trabalho. Médias superiores a deste trabalho foram
também reportadas por Iamaguti et al., (2015), que em área de reforma de canavial
os autores descrevem média de 9,17 µmols m2 s-1 para um Latossolo Vermelho
distroférrico, textura muito argilosa, sob preparo de solo convencional (duas passadas
de grade aradora, profundidade de trabalho de 0,25 m) em período de 17 dias de
avaliação após o preparo. Estas variações da emissão de CO2 entre diferentes
sistemas de produção com preparos de solo similares ressaltam a complexidade deste
fenômeno, tornando importante sua caracterização para diferentes regiões e
condições de cultivo, pois além de grande variabilidade, as variáveis controladoras
dos processos de produção e emissão são dependentes das condições
edafoclimáticas temporais e locais (Iamaguti et al., 2015).
A média geral da Tsolo e da PPA não diferiram entre os preparos de solo para
nenhuma das lâminas avaliadas, enquanto que, a PPar apresentou diferença
significativa (p<0,05) na maior lâmina irrigada em 2012, em que os preparos com
revolvimento apresentaram maior PPar comparado a SD, como possível resposta ao
aumento no volume de macroporos com o revolvimento.
Avaliando a dinâmica temporal da emissão de CO2 e suas variáveis
controladoras expressas na Figura 4, observa-se que não houve efeito expressivo do
preparo nas variações temporais da PPA e PPar entre os cultivos avaliados (Figura
4A), no entanto, variações significativas foram observadas entre as lâminas irrigadas
avaliadas em 2011 e 2012.
43
Efeito do preparo do solo Efeito da lâmina irrigada
A B
PP
Ar/
PP
A (
m3 m
-3)
C D
Tem
pera
tura
do s
olo
(°C
)
E F
EC
O2 (
µm
ols
m2 s
-1)
Figura 4. Dinâmica da porosidade do solo preenchida com Ar (PPAr) porosidade do
solo preenchida com água (PPA) temperatura do solo e emissão de CO2 entre os nas
fases de desenvolvimento do trigo irrigado em função dos preparos do solo e lâminas
de irrigação avaliadas nos cultivados em 2011 e 2012.
Desprezando o resultado apresentado na fase de preparo de solo, que
expressa valores de umidade residual do solo irrigado antes do preparo de solo, a
maior lâmina irrigado no cultivo em 2012 (1107 mm) aumentou significativamente a
PPA e reduziu a PPar (p<0,05) em 80% das avaliações durante o crescimento do trigo
em comparação a lâmina irrigada em 2011 (508 mm) (Figura 4B).
A Tsolo foi significativamente maior nos preparo com revolvimento do solo na
fase de perfilhamento da cultura (p<0,05), comparado ao preparo SD, como efeito da
incorporação dos resíduos orgânicos em superfície no momento do preparo, que
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
PPar - PC PPar - PS PPar - SD
PPA - PC PPA - PS PPA - SD
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
PPar - L1 PPar - L2
PPA-L1 PPA-L2
20
22
24
26
28
PC PS SD
20
22
24
26
28
L1 = 508 mm
L2 = 1107 mm
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
44
reduz a proteção do solo contra a incidência direta dos raios solares (Figura 4C). Este
resultado denota a importância da cobertura do solo com resíduos vegetais na
diminuição da temperatura do solo (Oliveira et al., 2015), podendo constituir em uma
técnica para reduzir a evapotranspiração nas áreas irrigada e contribuir para o uso
eficiente da água nestes sistemas de produção. Percebe-se, contudo, que na fase de
germinação, a ausência de diferenças significativas na Tsolo entre os preparos pode
ter sido mascarada pelos altos valores de PPA, uma vez que, estando o solo
descoberto e sob incidência direta dos raios solares, as diferença observadas no
perfilhamento deveria ser evidente também nesta fase. Entre as lâminas irrigadas
(Figura 4D), apenas na fase de perfilhamento houve diferença significativa da Tsolo
entre as lâminas irrigadas, diferença este ocasionado pela redução significativa da
PPA na mesma fase.
O revolvimento do solo aumentou significativamente a ECO2 nos preparos PC
e PS até a fase de elongamento do trigo (± 40 dias após o preparo do solo). Aumentos
significativos na emissão de CO2 após o preparo do solo tem sido demostrado em
curto e médio prazo em experimentos (Reicosky & Lindstrom, 1993; Reicosky et al.,
1997; Rochette & Angers 1999; Alvarez et al., 2001; La Scala et al., 2001; La Scala et
al., 2006). Iamaguti et al., (2015) reporta emissões de CO2 significativamente maiores
em solo sob preparo convencional, comparado a solos com subsolagem convencional
e subsolagem localizada após 17 dias de avaliação após a mobilização do solo,
corroborando com os resultados deste trabalho. Corroborando com os resultados
deste trabalho Chavez et al., (2009) e La Scala et al, (2006) descrevem que várias
toneladas de CO2 são emitidas com poucas semanas em parcelas com revolvimento
em comparação às sem revolvimento do solo. Isso ocorre porque a descompactação
do solo provoca aumento na constante de decomposição do C lábil (constante K),
devido ao aumento da oxigenação e transporte de gases (Grandy & Robertson, 2007;
De Gryze et al., 2006).
Na fase de elongamento da cultura, que coincidi com a interrupção da irrigação
diária e implementação do turno de rega controlado pelos tensiômetro, não observou-
se mais efeito do preparo de solo sobre a emissão de CO2. Este resultado sugere que
a partir desta fase, a cultura passa a controlar as emissões independentemente do
preparo de solo, por induzir ao rápido secamento do solo pelo consumo de água
(Lundquist et al., 1999), aumento a destruição de agregados com o crescimento
radicular (Helal & Sauerbeck, 1984, 1986) expondo o CL protegido pela fração mineral
45
e por estimular a atividade microbiana pela liberação de exsudados radiculares
(Gorissen et al., 2004), principalmente após o aumento da umidade do solo (Dijkstra
& Cheng, 2007).
O efeito da lâmina irrigada sobre a emissão de CO2 expressa na Figura 4F
demonstra que o aumento da lâmina irrigada em 2012 induziu a maiores emissões
nas fases finais de crescimento da cultura (espigamento e maturação). Este resultado
reforça a hipótese anteriormente aventada de que o aumento da umidade, associado
a presença da planta, pode aumentar a produção e emissão de CO2 induzida.
A emissão de CO2 no preparo PC não apresentou correlação com nenhuma
das variáveis controladoras avaliadas na menor lâmina irrigada no cultivo em 2011,
ao passo que, no preparo PS as variações na emissão foram positivamente
correlacionadas com a PPA (R= 0,41, p<0,05) e com a MSPA (R= 0,79, p<0,01) e na
SD com apenas com a MSPA (R= 0,58, p<0,05). Para a maior lâmina irrigada no
cultivo em 2012, as variações na emissão no preparo PC foram correlacionadas com
a temperatura do solo (R= 0,37, p<0,05) e com o conteúdo de carbono lábil (R=0,50;
p<0,01), no preparo PS com a PPAr (R=0,48, p<0,05) e MSPA (R= 0,72, p<0,01) e na
SD com o conteúdo de CL (R= 0,61, p<0,01). É importante observar que os resultados
das correlações descritas reforaçam a assertiva postulada nas discussões acima de
que o crescimento da cultura, expresso pelo acúmulo de MSPA, exerce influência
sobre as variações na emissão de CO2 durante o ciclo da cultura do trigo.
A emissão acumulada de CO2 foi afetada pelo preparo de solo e pela lâmina de
irrigação utilizada nos cultivos em 2011 e 2012, corroborando com os resultados
encontrados por Jabro et al., (2008) que em solo de clima temperado concluem que
tanto o preparo de solo como a irrigação afetam a emissão de CO2 do solo (Figura 5).
Efeito do preparo do solo Efeito da Lâmina irrigada
EC
O2 a
cu
mu
lad
o (
Mg h
a-1
)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000 PC
PS
SD
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000 L1 = 508 mm
L2 = 1107 mm
46
Figura 5. Emissão de CO2 acumulado nas fases de desenvolvimento do trigo irrigado
em função dos preparos do solo e lâminas de irrigação avaliadas nos cultivados em
2011 e 2012.
O maior revolvimento do solo durante o preparo induziu a maior emissão
acumulada pelo preparo PC. A emissão acumulada pelo preparo PS não diferiu da
apresentado pela SD, o que sugere ser uma alternativa de preparo para redução da
compactação em áreas irrigadas no Cerrado, sem causar grandes impactos na
mineralização do COS.
A maior emissão acumulada pela lâmina irrigada em 2012 indica que mais
investigações são necessárias com vistas a encontrar lâminas de irrigações mais
viáveis econômico e ambientalmente, que resulta em baixo impacto às emissões de
carbono do solo para atmosfera sem prejuízo a produtividade da cultura no Cerrado.
47
2.4 CONCLUSÕES
O preparo de solo afeta o acúmulo de matéria seca do trigo irrigado no cerrado,
mais não altera a produtividade final da cultura entre os mesmos, independentemente
da lâmina irrigada.
A adoção de preparos com revolvimento do solo em sistemas irrigados
aumenta a mineralização das frações lábeis de carbono, sobretudo, nas datas
próximas ao preparo do solo, sendo a semeadura direta o preparo mais recomendado
para conservação de carbono do solo neste sistema de cultivo.
O cultivo sucessivo de trigo irrigado reduz o estoque de carbono no segundo
cultivo independente do preparo de solo, sendo importante a adoção de manejos
conservacionistas para redução das perdas de carbono do solo.
O revolvimento do solo durante o preparo e o aumento da lâmina de irrigação
são estratégias de manejo que elevam a emissão de CO2 em sistemas irrigados no
cerrado, no entanto, o uso não frequente do revolvimento superficial do solo pode ser
utilizado na redução da compactação em áreas irrigadas sem grandes prejuízos a
emissão de carbono do solo.
Investigações futuras são recomendadas no sentido de definir uma lâmina de
irrigação mais viável economicamente e que minimize os impactos causados pela
emissão de CO2 para atmosfera, sem prejuízos a expressão do máximo rendimento
da cultura na região.
48
2.5 REFERENCIAS BILBIOGRÁFICAS
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56
3 PREPAROS DE SOLO E VARIAÇÕES TEMPORAIS DOS ATRIBUTOS FÍSICO-
HÍDRICOS E AGREGAÇÃO DE UM LATOSSOLO IRRIGADO NO CERRADO
Resumo- A estrutura do solo é um atributo dinâmico e, portanto, sujeito a variações
espaço-temporais. Neste sentido, para melhor julgamento e interpretação dos
impactos causado pelos atributos físico-hídricos ao desenvolvimento das culturas é
importante considerar suas variações temporais na estrutura do solo, sobretudo em
sistemas irrigado, sujeitos a repetidos ciclos de contração e expansão com o
umidecimento e secagem. Neste trabalho o efeito de preparos com diferentes
intensidades de mobilização e semeadura direta nas variações temporais dos
atributos físico-hídricos e na agregação de um Latossolo irrigado no Cerrado foram
investigados. O experimento foi conduzido na estação experimental da EMPAER de
Tangará da Serra-MT, no ano de 2011 e 2012. O delineamento experimental utilizado
foi em blocos casualizados em faixas, com 4 repetições. Os tratamentos consistiram
em três preparos de solo, a saber: preparo convencional; preparo superficial e
semeadura direta. Os preparos do solo e o crescimento do trigo induzem variações
temporais de curto prazo na densidade do solo e na dinâmica de poros do solo
(porosidade total, macro e microporosidade). Em sistemas irrigados recomenda-se
que a determinação da resistência do solo a penetração para identificação de camada
compacta ou para inferências sobre condições de limitante ao desenvolvimento das
plantas seja realizada com umidade do solo abaixo de 75% da capacidade de campo,
para garantir maior sensibilidade da variável e segurança nas decisões de manejo. Os
preparos de solo em sistemas irrigados promovem alterações temporais na curva de
retenção e no conteúdo de água disponível do solo, sendo este efeito mais evidente
em condições de menor lâmina irrigada. O revolvimento do solo provoca efeitos
transitórios no aumento da agregação do solo, no entanto, o tempo de adoção de
preparos com mobilização leva a desagregação de microagregados do solo. A
semeadura direta é o mais recomendado para o sistema de produção em áreas
irrigadas por reduzir a variabilidade temporal dos atributos físicos, favorecer a
disponibilidade de água uniforme no perfil do solo e os processos de agregação com
o tempo de cultivo.
Palavras-Chave: Mobilização do solo; disponibilidade de água; micromorfometria de
agregados; Triticum aestivum L.
57
SOIL TILLAGE SYSTEMS AND TEMPORAL VARIATIONS OF SOIL HIDRO-PHYSICAL PROPERTIES AND AGGREGATION OF IRRIGATED CERRADO
OXISOL
Abstract- Soil structure it is a dynamic attribute, therefore, subject to spatio-temporal
variations. However, for a better judgment and interpretation of the impacts caused by
physical and water attributes to development of cultures is important to consider their
temporal variations in soil structure, particularly in irrigated systems, subject to
repeated wetting and drying cycles. In this work the effect of three tillage systems in
temporal variations of hidro-physical attributes and aggregation of an irrigated Latosol
in the Cerrado were evaluated. This experiment was conducted at the experimental
station of EMPAER in Tangará da Serra-MT, at 2011 and 2012. The experimental
design was randomized blocks in bands, with four replication. The treatments
consisted of three soil tillage, namely: conventional tillage; superficial tillage and direct
seeding. The soil mobilization and wheat growth induce short-term temporal variations
in soil bulk density and dynamics of soil porosity (porosity, macro and microporosity).
In irrigated systems it is recommended that the determination of soil resistance to
penetration into the compact layer identification or to inferences regarding conditions
limiting the growth of plants need to be carried out with soil moisture below 75% of field
capacity, to ensure higher sensitivity and security of variable in management decisions.
The soil mobilization in irrigated systems promote temporal changes in the soil
retention curve and content of available soil water, effect more evident on less
conditions irrigated blade. The soil disturbance causes transient increase in soil
aggregation, however, the time of adopting preparations with mobilization leads to
breakdown of soil microaggregates. Direct seeding is the most recommended for the
production system in irrigated areas by reducing the temporal variations of the physical
attributes, promoting the uniform availability soil water in depth and aggregation
processes with the cultivation time.
Keywords: Soil mobilization; availability soil water; micromorphometrics aggregates;
Triticum aestivum L.
58
3.1 INTRODUÇÃO
A produção agrícola na região do Cerrado tem avançado nos últimos anos e
alcançado números satisfatórios de produtividade, baseado no emprego de tecnologia
e uso intensivo dos recursos naturais. Atualmente o cenário agrícola no Cerrado é
dirigido pelo cultivo de soja no verão e milho em sucessão, sendo a soja cultivada no
verão seguido pelo cultivo de milho, havendo a necessidade de inserção de outras
culturas com rendimento econômico satisfatório para diversificação do sistema de
produção e permitir a rotação de cultura em manejos conservacionistas.
A possibilidade do cultivo de trigo em terceira safra, no período de inverno,
torna a cultura do trigo uma opção interessante para inserção no sistema de produção
agrícola no Cerrado, contudo, a obtenção de índices satisfatórios de produção
demandam a utilização de irrigação nos períodos de maio a setembro (Cordeiro et al.,
2015). Além da limitação hídrica, genótipos adaptados ao cultivo no Cerrado tem
demonstrado sensibilidade às condições climáticas de diferentes latitudes em que são
cultivados no Cerrado Central do Brasil (Albrecht et al., 2007). Neste sentido, uma
maneira importante de garantir a viabilidade do cultivo destes genótipos, é possibilitar
a expressão de seu máximo potencial produtivo na região em que pretende-se cultivá-
lo, ressaltando assim, a importância dos estudos relacionados aos preparos de solo
que permita o melhor desenvolvimento e produtividade da cultura.
Os atributos físico-hídricos do solo são importantes nos estudos de manejo que
visa promover ambientes adequados para a expressão do máximo rendimento das
culturas, devido às limitações que estes atributos podem induzir ao fornecimento de
O2, água e a resistência mecânica do solo ao desenvolvimento radicular as plantas
(Silva et al., 1994). Estudos recentes demonstram que em sistemas agrícolas os
59
atributos físicos do solo podem sofrer variações temporais de curto, médio e longo
prazo (Calonego & Rosolem, 2010; Leão et al., 2014; Silva et al., 2012; Moreira et al.,
2016), ocasionados por diversos fatores (Bodner et al., 2013; Gubiani et al., 2015).
Portanto, o conhecimento de sua variabilidade espacial e temporal é fundamental para
descrever processos do solo relacionados ao fornecimento de O2 para as plantas,
infiltração e armazenamento e disponibilidade de água no solo (Van Es et al., 1999).
A literatura reporta que mudanças sazonais na estruturas do solo são
específicas da cultura e geralmente atribuídos a fatores tais como: operações de
cultivo (Osunbitan et al., 2005), a ocorrência e intensidade de tráfego de máquinas
(Ahmad et al., 2009), as mudanças na matéria orgânica do solo (Scott e Wood, 1989),
precipitação acumulada após o preparo (Busscher et al., 2002), a atividade de
minhocas e outros organismos do solo (Yvan et al., 2012), a ocorrência de ciclos de
umidecimento e secagem (Silva et al., 2012; Pires et al., 2008; Bodner et al., 2013;
Bodner et al., 2013a), a rotação e consórcio de culturas (Sasal et al., 2010; Chioderoli
et al., 2012). Desta forma, dados de uma única amostragem indica apenas a condição
física momentânea do solo e não a variação temporal dos atributos ao longo de uma
safra.
Em solos tropicais, mesmo em Latossolos com elevado teor de caulinita, os
eventos de contração e expansão promovido pelos ciclos de umidecimento e
secagem, manifestam-se, segundo Kämpf e Curi (2003), por causa das variações das
forças associadas aos meniscos de água das interfaces sólido-líquido-ar e ao arranjo
flexível de cristalitos de caulinita de pequena dimensão. Este fenômeno é apontado
por diversos trabalhos como tendo expressivo efeito nas variações temporais dos
atributos físicos em Latossolos Brasileiros (Pires et al., 2007; Pires et., 2008; Gubiani
et al., 2015; Moreira et al., 2016). Neste contexto, investigando a sensibilidade de
indicadores usados para avaliar a capacidade de recuperação de dois Latossolos sob
PD, Bavoso et al. (2012) verificaram que a recuperação da estrutura do solo
promovida por ciclos de umedecimento e secagem foi mais acentuada no Latossolo
com maior teor de argila.
Solos sob irrigação podem desenvolver constantes ciclos de umidecimento e
secagem dirigidos pelo fornecimento suplementar de água e redução dos valores de
água disponível do solo pelo consumo da cultura estabelecida e pelo turno de rega.
Com isso, a intensidade dos ciclos de secagem e reumidecimento do solo dependerá
das características fisiológicas da cultura irrigada, do preparo do solo adotado, do
60
clima e classe de solo (Oliveira et al., 2015). Trabalhos como os de Angulo-Jaramillo
et al., (1997) e Zeng et al., (2013) reportam que a irrigação induz fortes variações
temporais nas propriedades hidráulicas do solo induzidas pelos ciclos de
umidecimento e secagem, dependendo do tipo de solo e método de irrigação.
Entretanto, estudos da variação temporal dos atributos do solo é de difícil
mensuração e exige numerosas amostragem a campo e também de análises
laboratoriais. Essas informações quando mensuradas podem demonstrar as possíveis
alterações provocadas pelo manejo antes, durante e após o cultivo da cultura. Neste
sentido Afzalinia & Zahibi (2014) descrevem que a determinação de variações da
densidade do solo e índice de cone sob diferentes sistemas de cultivo e durante o
período vegetativo das culturas permitem aos pesquisadores obter julgamentos e
interpretações mais precisas relativo ao rendimento das culturas em diferentes
preparos do solo. Os mesmos autores concluem ainda que repetidas avaliações da
densidade e índice de cone avaliados durante o período de crescimento da cultura
permite entender melhor as diferenças entre o rendimento das culturas comparado a
determinação destas variáveis apenas no final do ciclo da cultura. Alleto et al. (2015)
avaliando o efeito da variação temporal das propriedades físicas do solo na
modelagem da dinâmica da água no solo em cultivo convencional, propõem mais de
três amostragens distribuídos durante o ciclo da cultura para capturar a evolução
temporal das propriedades do solo.
Sistemas de produção irrigado podem afetar também os processos de
formação e estabilização dos agregados do solo por alterar os ciclos de umidecimento
e secagem do solo. Trabalhos evidenciam que os ciclos de contração e expansão do
solo em áreas irrigadas podem contribuir para o processo de formação e estabilização
dos agregados, em que a capilaridade é a força motriz do processo de agregação
após a secagem, enquanto o reumidecimento aumenta a estabilidade da estrutura
(Peng et al., 2007; Lado et al., 2004). Agentes de estabilização como a matéria
orgânica do solo (exsudatos), concentração de íons (Ca++, Fe++) e práticas de manejo
(plantio direto, adubo verde, cultura de cobertura) interagem com estas forças
motrizes aumentando a estabilização dos agregados (Bodner et al., 2013a).
Os processos de agregação podem afetar a disponibilidade de água para as
plantas e a acessibilidade das raízes à porosidade do solo preenchida com água, que
é reduzida pela formação de poros mais finos onde a água está disponível somente
em menores tensões matriciais (Horn & Smucker, 2005). Contudo, é importante
61
compreender os efeitos de preparos de solo em áreas irrigadas nas variações
temporais das propriedades físicas-hídricas do solo e na agregação, afim de prever
possíveis impactos para o crescimento do trigo nos Latossolos do Cerrado, bem como,
para traçar estratégias de manejo que possibilitem a melhor adaptação da cultura
neste ambiente. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de investigar o efeito de
preparos com diferentes intensidades de mobilização e semeadura direta nas
variações temporais dos atributos físico-hídricos e na agregação de um Latossolo
irrigado no Cerrado.
62
3.2 MATERIAL E MÉTODOS
Este experimento foi conduzido na estação experimental da Empresa Mato-
Grossense de Pesquisa, Assistência e Extensão Rural - EMPAER de Tangará da
Serra-MT (14°40’ S e 57°25’ W GrW). O clima da região, segundo a classificação de
Köeppen enquadra-se como tropical – AW, com dois períodos bem definidos, sendo
um período chuvoso, que vai de novembro a março, e um período seco, que vai de
abril a outubro. A precipitação pluviométrica média anual é de 1.830,8 mm (Martins et
al., 2010), e a temperatura média anual é de 25,2°C. O solo foi classificado como
Latossolo Vermelho Distroférrico típico, de acordo com o sistema brasileiro de
classificação de solos (Embrapa, 2013), de textura muito argilosa, cujas propriedades
físico-químicas para os dois anos de cultivo estão apresentadas na Tabela 1.
O cultivo do trigo foi avaliado no ano de 2011, com semeadura no dia 04 de
junho e colhido em 09 de setembro e em 2012, com semeadura em 25 de junho e
colheita em 07 de outubro. Entre os anos de 2010 a 2011 e entre 2011 a 2012, o solo
foi mantido em pousio durante a estação chuvosa de cada ano, antes do preparo de
solo de cada cultivo. Em ambos os anos avaliados o solo foi preparado antes da
semeadura do trigo, utilizando-se os seguintes métodos de preparo: preparo
convencional (PC) com duas gradagens, sendo uma pesada e uma gradagem leve,
atingindo profundidade efetiva de mobilização de 0,18 m; preparo superficial (PS) com
uma gradagem superficial, alcançando profundidade efetiva de mobilização de 0,12 m
63
e semeadura direta (SD). O delineamento experimental utilizado foi em blocos
casualizados em faixas, com quatro repetições.
Tabela 1. Propriedades físico-químicas do solo para camada de solo amostrada nos
cultivos de trigo em 2011 e 2012.
Camada
(m)
pH
H2O
P K Ca+Mg SB CTC V Areia Silte Argila
mg dm-3 cmolc dm-3 % g kg-1
2011 – Maturação do trigo
0 a 0,10 6,2 3,7 253 7,5 8,2 14,3 58,4 90 215 695
0,10 a 0,20 6,1 1,3 213 7,2 7,8 13,4 57,8 107 194 699
2012 – Antes do preparo do solo
0 a 0,10 5,8 2,2 216 6,3 6,9 14,8 46,5 90 215 695
0,10 a 0,20 5,7 0,6 168 5,9 6,3 13,8 45,8 107 194 699
2012 – Maturação do trigo
0 a 0,10 5,9 7,8 284 7,5 8,2 17,3 47,7 123 195 682
0,10 a 0,20 6,1 1,5 255 7,1 7,8 14,4 53,9 107 202 691
pH= potencial hidrogeniônico, P= fósforo, K= potássio, Ca= cálcio, Mg= magnésio, SB= soma de bases, CTC=
capacidade de troca de cátions, V= saturação por bases, MO= matéria orgânica.
A semeadura foi realizada com semeadora de linhas contínuas para plantio
direto equipada com 15 linhas espaçadas de 0,17 m e densidade de semeadura de
120 sementes por metro, utilizando a cultivar BRS-264. A adubação de base consistiu
de 500 kg ha-1 da formulação 04:30:16 mais 10 kg ha-1 de FTE Borogran 10. Para
adubação de cobertura foram aplicados 60 kg ha-1 de N na forma de uréia, no
perfilhamento da cultura.
Não houve precipitação durante o período de condução da cultura e água foi
fornecida via irrigação por aspersão, com distribuição de água uniforme sobre a área
até os 30 dias após a semeadura (DAS). Após esta data, a irrigação foi realizada por
apenas uma linha central (sistema line source), com gradiente decrescente da lâmina
irrigada ao longo do distanciamento em relação à linha central.
Neste trabalho foram consideradas apenas as lâminas L3 para as avaliações nos
cultivo em 2011, cuja lâmina aplicada somou 508 mm para todo o ciclo do trigo, e no
cultivo em 2012 as coletas foram realizadas na lâmina L1, com lâmina irrigada de
1.107 mm. As parcelas experimentais continham 3 x 6 m, totalizando 18 m2. O turno
64
de rega foi controlado pelo uso de tensiômetros instalados a 0,2 e 0,4 m, distribuídos
nas parcelas experimentais, procurando manter o conteúdo de água no solo sempre
acima da tensão matricial de -40 KPa nos primeiros 0,2 m do perfil, considerada
tensão ótima para a máxima produtividade do trigo (Moreira et al., 2006).
Os atributos físicos avaliados foram a Densidade do solo (DS), Densidade
Relativa (Dsr), Porosidade Total (PT), Macroporosidade (Mac), Microporosidade (Mic),
Resistência do solo a penetração (RP), Curva de Retenção da Água do Solo (CRAS)
em diferentes datas durante o crescimento da cultura. A Micromorfometria de
agregados (MA), Percentagem de Agregados (PA), Diâmetro Médio Ponderado
(DMP), Diâmetro Médio Geométrico (DMG) e Índice de Estabilidade de Agregados
(IEA) foram determinadas no final do ciclo da cultura em ambos os anos avaliados. O
conteúdo de carbono total foi determinado em diferentes datas durante o cilo da
cultura nos cultivos em 2011 e 2012 e, o fracionamento físico de químicos da matéria
orgânica foram determinados no final do cultivo no segundo ano.
As variáveis Ds, Dsr, PT, Mac, Mic foram determinados nas camadas 0,00-0,10
m e 0,10-0,20 m, utilizando amostras indeformadas coletadas em anéis volumétricos
com volume de 100 cm3, seguindo método descrito pela Embrapa (2011). Para
determinação da máxima densidade do solo, foram utilizadas amostras coletadas na
camada de 0,00-0,20 m e passadas em peneira de 4 mm, posteriormente, foram
submetidas ao ensaio de proctor normal (Nogueira, 1998) conforme normas da ABNT-
NBR 7182 (1986). Este ensaio consiste em compactar o solo em três camadas de 4
cm de espessura num cilindro de 1.000 cm3, utilizando um soquete com massa de 2,5
kg, em 25 golpes por camada, numa altura de queda de 30 cm. A partir dos pares de
dados da Ds em função do teor de água do solo (em base de massa), fez-se o ajuste
de equação polinomial de 2º grau. A primeira derivada da função permite estimar a
UOC e a segunda, a Dsmáx (KLEIN, 2008). A densidade relativa (Dsr) foi então obtida
pela divisão da densidade do solo pela densidade máxima do solo.
A CRAS foi determinada a partir de amostras indeformadas coletadas em
cilindros metálicos com volume de 100 cm3. Estas amostras forma saturadas
lentamente, por meio da elevação gradual da lamina de água, por período de 24 horas
e submetidas aos potenciais mátricos de 0,001; 0,003; 0,006 e 0,01 MPa em mesa de
tensão com banco de areia e 0,033; 0,1 0,3; 0,5 e 1,5 MPa em câmaras de pressão
de Richards com placa porosa (Embrapa, 2011). Com os valores de umidade
volumétrica (m3 m-3) obtidos em cada tensão matricial, a curva de retenção de água
65
foi ajustada utilizando o modelo de Van Genuchten (1980) com a restrição (m= 1-1/n),
conforme equação 1:
θ = θr +(𝜃𝑠−𝜃𝑟)
[1+(𝛼Ψ)𝑛]𝑚 Equação 1
Em que: θ é a umidade volumétrica (m3 m-3); θr é a umidade residual (m3 m-3); θs é a
umidade de saturação (m3 m-3); Ψ é o potencial mátrico (hPa); e α (hPa-1), n e m são
os parâmetros empíricos da equação que governam o formato da curva ajustada.
A partir da CRAS foram calculados o conteúdo de água disponível no solo para
as plantas (AD), sendo este o conteúdo volumétrico de água entre a capacidade de
campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP). Para verificar possíveis
alterações na CRAS promovidas pelos preparos de solo foi calculado a área sobre a
curva de retenção de água do solo (ASCR) em cada fase de crescimento do trigo
irrigado, pela integração das áreas abaixo da curva de retenção entre cada tensão
matricial determinada, conforme equação 2.
ASCR = ∑𝜃𝑘+𝜃𝑘−1
2
𝑛𝑘=1 × Ψj Equação 2
Em que: ASCR é a área sobre a curva de retenção de água (m3 m3 Mpa-1); é a
umidade volumétrica do solo (m3 m-3); k é a tensão matricial de leitura da umidade;
n é o número tensões matricial determinadas na curva a curva de retenção; j é o
valor das tensões matriciais (MPa) de cada intervalo.
A RP foi estudada na camada de 0,00-0,30 m, utilizando um penetrômetro
eletrônico automático de penetração constante, desenvolvido por Bianchini et al.,
(2002). A curva de resistência do solo à penetração é dependente da variação na
umidade e densidade do solo, portanto, para possibilitar inferências sobre a existência
ou não de limitações ao desenvolvimento radicular da cultura promovido pela RP, os
valores de leitura foram corrigidos para o valor padrão da umidade do solo na
capacidade de campo (θcc), utilizando os mesmos valores de Ds coletado nas
diferentes datas de avaliação durante o ciclo da cultura, por meio da equação (3),
proposta por Busscher (1990).
ed DscRSP Equação 3
66
Em que: RSP é a resistência do solo à penetração (MPa); θ - umidade volumétrica do
solo (m3 m-3); Ds - densidade do solo (Mg m-3); c, d, e são parâmetros do modelo.
As constantes “c”, “d” e “e” do modelo foram obtidas mediante ajustes não-
lineares, utilizando o método de estimativas Bootstrap de erro padrão, por meio do
pacote estatístico do SPSS 20.0 - Statistical Package for Social Sciences (IBM Corp.
2011).
A micromorfometria de agregados (MA) foi determinada nos agregados retirados
nas camadas de 0,00-0,10 m e 0,10-0,20 m, separados de amostras de blocos de solo
semi-preservados. Após a retirada com auxílio de pá reta, estes blocos de solo foram
destorroados manualmente, aplicando-se leve pressão com os dedos, sobre um
conjunto de peneiras com diâmetro de malha entre 9,52-4,76 mm e 4,76-2,00 mm. Os
agregados foram separados mediante peneiramento com movimentos leves e com
quantidades estabelecidas (movimentos de vai e vem por dez vezes), seguindo a
metodologia proposta por Cremon et al., (2009). Os agregados foram acondicionados
em frascos de plástico liso e, posteriormente, levados para análise em laboratório. As
amostras foram secas ao ar, antes de serem submetidas a qualquer tratamento ou
análise.
O estudo dos agregados foi realizado após a obtenção de imagens de 60
agregados por parcela, com uso de um scanner modelo HP 6100 com resolução de
300 dpi e posterior tratamento das imagens pelo software Quantiporo (Viana et al.,
2004), seguindo os procedimentos descritos por Cremon et al., (2011). As variáveis
micromorfométricas resultantes foram: 1) Área (cm2) – número de pixels dentro do
polígono; 2) Perímetro (cm) – o comprimento da projeção do limite exterior do
agregado; 3) Aspecto – representa a forma do agregado (fornece o resultado entre 0
a 1 e, quanto maior o valor, maior o grau de arredondamento. É calculado a partir da
equação: (4 × π × área)/perímetro2; 4) Roudness (grau de arredondamento) –
expressa as estrias do agregado, sendo ele mais liso quanto mais próximo do valor 1.
Para a determinação da percentagem de agregados (PA) utilizou-se o método
via úmida em que uma massa de 50g de agregados com diâmetro entre 4 a 2 mm
foram umidecidas sobre um disco de papel filtro por 4 minutos, transferidas para um
conjunto de peneiras com diâmetro de malha de 2; 1; 0,5; 0,25 e 0,175 mm e
posteriormente submetido a oscilações verticais com amplitude de 4 cm e frequência
de 32 oscilações por minuto durante 4 minutos, conforme método descrito pela
67
Embrapa (2011). O solo retido em cada peneira foi transferido para frascos com auxílio
de jatos de água fracos dirigidos ao fundo da peneira e, em seguida, colocado na
estufa para secagem, sendo posteriormente pesado. Com a massa seca dos
agregados retidos em cada peneira calculou-se os valores de DMP, DMG e IEA de
acordo com o método proposto por Kemper & Rosenau (1986), através das equações
4, 5 e 6:
DMP= ∑ (xi×wi)ni=1 Equação 4
DMG=exp[ ∑ (lnxi×wi)ni=1 ] Equação 5
IEA=(Peso da amostra seca-wp25-aeia
peso da amostra seca-areia) Equação 6
Em que wi = proporção de cada classe em relação ao total; xi = diâmetro médio das
classes (mm); n o número de classes e wp25 é o peso dos agregados da classe <0,25
mm.
O conteúdo de carbono total do solo foi determinado via combustão a seco a
900°C utilizando o analisador HT 1300 Solids module. O fracionamento químico das
substâncias húmicas foi realizado segundo a técnica da solubilidade diferencial,
separando-se os ácidos fúlvicos (AF), os ácidos húmicos (AH) e as huminas, de
acordo com os conceitos de frações húmicas estabelecidos pela Sociedade
Internacional de Substâncias Húmicas (Swift, 2001). O extrator utilizado foi NaOH 0,1
mol L-1. A determinação do carbono dessas frações foi efetuada segundo Yeomans &
Bremner (1988). O fracionamento físico granulométrico da matéria orgânica foi
determinado seguindo o método de Cambardella e Elliot (1993), em que 20 g da
amostra do solo passado em peneira de malha de 2000 µm, foram adicionados 100
mL de água, em seguida a amostra foi submetida à dispersão por ultrassom na
freqüência de 20 kHz, potência de 240 W por 6 h, manteve-se a temperatura abaixo
de 45ºC. A suspensão foi passada em peneira de malha de 53 µm para separar a
MOS > 53 µm associada à areia e da MOS < 53 µm associada às frações silte e argila.
Ambas as frações foram secas em estufa com ventilação de ar, temperatura de 50ºC
até peso constante e após a secagem, as amostras foram moídas em gral de
porcelana para posterior determinação do carbono orgânico pelo método Walkley-
Black (1934).
68
Os dados das variáveis Dsr, PT, Mac, Mic, ASCR, AD e PMP foram
submetidos aos testes de Kolmogorov-Smirnov e Levene, ambos a 5 % de
probabilidade, para verificação da normalidade dos resíduos e homocedasticidade das
variâncias, respectivamente. Posteriormente, procedeu-se a análise de variância em
esquema de parcela subdividida, tendo como tratamento principal os preparos do solo
e como sub-parcelas as datas de amostragem durante o crescimento do trigo. Quando
significativa as médias foram separadas pelo teste de Scott-knott a 5%.
A ausência de controle nas coletas realizadas na mata nativa fere os
pressupostos para aplicabilidade da análise de variância (Pimentel-Gomes, 2002;
Banzato & Kronka, 2006). Com isso, para os conjuntos de dados em que pretendeu-
se comparar a condição de mata nativa com os preparos de solo e para aqueles que
não obtiveram distribuição normal, como os valores de RP, PA, carbono nas frações
granulométricas do solo e substâncias húmicas, a identificação de diferenças entre os
tratamentos foram obtidas pela técnica de “bootstrap”, com 1.000 reamostragens
aleatórias com reposição, conforme a metodologia descrita por Christie (2004). A partir
desse universo de 1.000 valores foi possível estabelecer os limites superior e inferior
do intervalo de confiança da média, a 95% de probabilidade, sendo esse procedimento
útil para a posterior comparação das médias entre si (Mello et al., 2015). Assim,
médias com valores comuns dentro de seus intervalos de confiança, ou seja, onde as
barras de erro se encontram, estes não diferem entre si, ao passo que as ausências
de valores comuns indicam diferença significativa (a 5% de probabilidade) entre elas.
Para a micromorfometria de agregados procedeu-se o teste de distribuição de
frequência, sendo as classes definidas segundo a fórmula de Stunges, K = 1 + 3,22 *
log n, sendo K o número de classes e n o número total de indivíduos da população.
As diferenças entre as classes foram avaliadas pelo teste de Qui-quadrado a 95% de
probabilidade.
69
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores médios ± erro padrão da densidade do solo, porosidade total,
macroporosidade e microporosidade nas lâminas de irrigação avaliadas dos cultivos
em 2011 e 2012 demonstram não haver efeito do preparo de solo sobre estes atributos
físicos, possivelmente como resultado das variações nos valores médios do período
avaliado (Tabela 2).
70
Tabela 2. Médias ± erro padrão da densidade relativa, porosidade total,
macroporosidade e microporosidade nos preparos de solo para as lâminas irrigadas
em 2011 e 2012.
Preparo 508 mm 1107 mm
0 a 0,1 m 0,1 a 0,2 m Média 0 a 0,1 m 0,1 a 0,2 m Média
Densidade relativa do solo
PC 0,79 ± 0,02 0,86 ± 0,02 0,83 a 0,83 ± 0,03 0,88 ± 0,02 0,85 a
PS 0,78 ± 0,02 0,85 ± 0,01 0,82 a 0,83 ± 0,02 0,87 ± 0,02 0,85 a
SD 0,78 ± 0,02 0,83 ± 0,02 0,81 a 0,88 ± 0,02 0,87 ± 0,01 0,87 a
Porosidade Total (m3 m-3)
PC 0,61 ± 0,01 0,57 ± 0,01 0,59 0,59 ± 0,01 0,56 ± 0,01 0,57 a
PS 0,61 ± 0,01 0,57 ± 0,01 0,59 0,58 ± 0,01 0,56 ± 0,01 0,57 a
SD 0,61 ± 0,01 0,58 ± 0,01 0,60 a 0,56 ± 0,01 0,57 ± 0,01 0,56 a
Macroporosidade (m3 m-3)
PC 0,24 ± 0,05 0,13 ± 0,03 0,19 a 0,16 ± 0,02 0,11 ± 0,02 0,14 a
PS 0,24 ± 0,04 0,08± 0,02 0,16 a 0,16 ± 0,02 0,11 ± 0,02 0,14 a
SD 0,21 ± 0,04 0,14 ± 0,02 0,17 a 0,12 ± 0,02 0,12 ± 0,01 0,12 a
Microporosidade (m3 m-3)
PC 0,37 ± 0,04 0,43 ± 0,02 0,40 a 0,42 ± 0,01 0,45 ± 0,01 0,44 a
PS 0,37 ± 0,03 0,45 ± 0,01 0,43 a 0,42 ± 0,01 0,45 ± 0,01 0,43 a
SD 0,40 ± 0,04 0,44 ± 0,01 0,42 a 0,44 ± 0,01 0,44 ± 0,01 0,44 a
N= 24 e N= 40 para os preparos de solo naslâminas 508 mm e 1107 m, respectivamente. Letras iguais indicam
ausência de diferença significativa entre os preparos segundo intervalo de confiança gerado pela técnica bootstrap
com 1000 reamostragens aleatórias sem repetição a 95% de confiabilidade.
No entanto, variações temporais nos atributos físicos foram observadas em
ambas a lâminas irrigadas avaliadas nos cultivos em 2011 (508 mm) e 2012 (1107
mm) (Figura 1).
71
508 mm 1107 mm
D
ensid
ade
Re
lativa
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Poro
sid
ad
e T
ota
l (m
3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Macro
poro
s (
m3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Mic
roporo
s (
m3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Figura 1. Variações temporais da densidade do solo, porosidade total,
macroporosidade e microporosidade nas fases de crescimento do trigo irrigado no
cerrado nas lâminas irrigadas em nos cultivos em 2011 e 2012. PC= Preparo convencional,
PS= Preparo Superficial, SD= Semeadura Direta. Prep= preparo, Perf= perfilhamento, Elong=
elongamento, Espig= espigamento, Mat= maturação.
0,7
0,8
0,9
1,0 PC PS SD PC PS SD
0,7
0,8
0,9
1,0
0,40,50,60,70,8
0,40,50,60,70,8
0,00,10,20,30,4
0,00,10,20,30,4
0,20,30,40,50,6
0,20,30,40,50,6
Perf Elong Mat Prep Perf Elong Espig Mat
72
Na avaliação correspondente ao perfilhamento da cultura na menor lâmina
irrigada em 2011 o solo estava com 23 dias após o preparo pré-semeadura, e
nenhuma diferença foi encontrada entre os valores de densidade relativa do solo (Dsr)
entre os preparos. Houve um incremento significativo (p<0,05) da Dsr para todos os
preparos entre a fase de perfilhamento e maturação da cultura, tendência contrária à
observada na lâmina de 1107 mm do cultivo em 2012. A fase de elongamento do trigo
corresponde a datas próximas do momento em que a irrigação diária foi interrompida
em ambos os cultivos, sendo controlada posteriormente, pelo uso de tensiômetros,
que estabeleceram os turnos de rega. Portanto, acredita-se que o estabelecimento do
turno de rega associado ao menor molhamento na menor lâmina de 508 mm, tenham
promovido ciclos de contração e expansão, potencializado pelo alto teor de argila do
solo. Estes ciclos de contração e expansão oriundos da secagem e reumidecimento
do solo, podem explicar as alterações na porosidade estrutural (macro, micro e
porosidade total do solo), uma vez que, respondem também por alterações em
atributos físicos como a Ds, independente da mobilização ou não do solo, conforme
descritos também em outros trabalhos na literatura (Bavoso et al., 2012; Gubiani et
al., 2015).
Esta assertiva corrobora com as conclusões descritas por Moreira et al., (2016)
que estudando variações sazonais nas propriedades físicas do solo em plantio direto
concluem que a abertura de sulcos pelos discos de semeadura provoca mudanças
significativas no ambiente físico na linha de semeadura, mas que o efeito causado
pela perturbação do solo é menor em comparação ao causado pelos ciclos de
umidecimento e secagem do solo naturalmente. Avaliando o impacto da irrigação em
diferentes tipos de solo o trabalho de Davidson & Pay (1956) e o de Hussain et al.,
(1986) descrevem que os efeitos de compactação e rachaduras promovidas pela
irrigação são mais significativos em solos com maior teor de argila, o que sustenta as
hipótese aventadas acima, visto que o solo trabalhado apresentava rachaduras
durante o período de secagem do solo,além de apresentar alto conteúdo de argila
(média de 69% de argila).
No cultivo com lâmina irrigada de 1107 mm avaliada em 2012, a cultura foi
semeada 27 dias após o revolvimento do solo nos preparos PC e PS, momento em
que não observou-se mais diferenças significativas entre os preparos. Entretanto,
após a ocorrência da semeadura, realizada após as amostragens de solo na fase de
73
preparo, ocorreram diferenças significativas na Drs (p<0,05) na avaliação durante o
perfilhamento, com menores valores para os preparos com revolvimento comparado
à SD, resultado da mobilização do solo pela semeadora sobre o solo já revolvido
nestes preparo. No elongamento do trigo, 67 dias após o revolvimento nos preparos
PC e PS, observou-se ainda efeito da mobilização do solo na redução da Dsr nestes
preparos, efeito este que não foi observado nas avaliações subsequentes,
correspondente a 104 e 130 dias após o preparo do solo.
Estes resultados demonstram que o efeito do revolvimento do solo na redução
da densidade do solo (Ds) em sistemas irrigados, sobretudo em solos muito argilosos,
tem efeito temporário de curto prazo, 58 dias em média, até que a mesma retorne a
densidade comum do solo sem revolvimento. Esse resultado corrobora com os
encontrados por Moreira et al., (2016) os quais não encontraram mudanças
significativas na Ds de amostras coletadas na camada de 0,00-0,10 m na linha de
semeadura da soja em sistema de plantio direto após algumas semanas da
mobilização imposta pela semeadura. Efeitos temporais de médio prazo são
reportados por Silva et al., (2012) demonstrando que a escarificação do solo em
sistema de plantio direto reduz a Ds, porém, seis meses após a mobilização a Ds
aumenta novamente para valores em que não são encontrados efeitos adicionais.
Calonego & Rosolem, (2010) e Leão et al., (2014) observaram efeito escarificação na
Ds por período de um ano em solo sob sistema de plantio direto, porém, é importante
ressaltar que o tempo para reacomodação após a mobilização será menor quanto
maior o conteúdo de argila do solo (Kämpf & Curi, 2003; Bavoso et al., 2012).
A Dsr para a lâmina de 1107 mm demonstrou uma tendência de incremento
dos valores no preparo SD até a fase de elongamento, seguido de um decréscimo
após esta data. Este incremento inicial parece estar sendo ocasionado pela irrigação
diária do solo, que se estendeu até a fase de elongamento da cultura, e posteriormente
a esta data, foram controladas pelo turno de rega estabelecido pelos tensiomêtros,
momento que marca o decréscimo dos valores de Dsr. Este resultado denota que a
irrigação pode induzir a compactação do solo, a semelhança dos resultados obtidos
por Liu et al., (2016) que estudando o efeito de diferentes regimes de irrigação na
compactação do solo em sistema de cultivo de trigo de inverno – milho de verão no
Norte da China encontraram maior densidade do solo sob regime de irrigação plena
em comparação a irrigação com déficit hídrico. Bhattacharyya et al. (2008) também
observou efeito da irrigação suplementar na compactação. Zhang et al. (2013)
74
observaram aumentos na Ds após ciclos alternados de inundação e secagem. Por
outro lado, Vaz et al., (2013) encontraram redução na compactação do solo em
sistemas irrigados. Resultados contraditórios demonstram que o efeito da irrigação na
compactação do solo está relacionado ao regime de irrigação, frequência e
intensidade dos ciclos de secagem e reumidecimento do solo e às características do
solo estudado (Liu et al., 2016), o que explica a dinâmica observada no solo sob SD
estudado neste trabalho.
Houve aumento significativo na Dsr na camada de 0,10-0,20 m nos preparos
PC e PS no perfilhamento da cultura para a lâmina de 508 mm, indicando que o
revolvimento induziu a acomodação do solo desestruturado pela mobilização dos
implementos na camada subsuperficial, que caracteriza o início de um processo de
compactação subsuperficial. Com o tempo de cultivo, observa-se um incremento na
Drs do preparo na SD até a fase de maturação, a semelhança do observado na
camada subsuperficial, resultado possível dos efeitos de ciclos de contração e
expansão do solo induzidos pelos turnos de rega.
As variações temporais na Dsr observadas neste experimento permite inferir
que as amostragens para avaliação dos atributos físicos do solo em sistemas irrigados
devem ser bem planejadas e avaliadas em mais de uma amostragem durante o cilco
da cultura para não induzir a erros de interpretação dos efeitos destes atributos ao
desenvolvimento das plantas. Neste sentido, Moreira et al., (2016) descrevem que
entender a mudanças temporais dos atributos físicos é importante para as tomadas
de decisões de manejo do solo.
A PT não foi alterada pelos preparos na camada 0,00-0,10 m para as
amostragem na fase de crescimento da cultura na menor lâmina irrigada em 2011, no
entanto, na camada de 0,10-0,20 m no mesmo cultivo, uma redução da PT foi
observada na fase de perfilhamento para os preparos PC e PS, como resultado do
aumento da Dsr, redução de macroporos e aumento de microporos. No cultivo em
2012 com maior lâmina irrigada, o revolvimento promovido pela semeadura da cultura
aumentou a porosidade total na camada de 0,00-0,10 m dos preparos PC e PS, como
resposta ao aumento significativo (p<0,05) do volume de macroporos e redução do
volume de microporos na mesma camada e fase. Não foi observado variações nos
preparos e fases de avaliação sobre o volume total, de macro e microporos para a
maior lamina irrigada avaliada no cultivo em 2012.
75
Provavelmente a estrutura do solo fragilizada com o revolvimento no primeiro
cultivo em 2011, a incorporação dos resíduos de plantas de cobertura e as contrações
e expansão do solo causados pela secagem e reumidecimento promoveram estas
variações temporais na porosidade estrutural do solo. Neste sentido, trabalhos como
os de Levy & Mamedov (2002) e Rillig & Mummey (2006) reportam que a estabilidade
dos agregados e sua capacidade de resistir a dispersão durante o processo de
hidratação com água são propriedade essencial para preservação da porosidade
estrutural do solo. Além disso, o crescimento das plantas associado às atividades de
biota do solo interagem com as variáveis ambientais, tais como ciclos de
umidecimento e secagem, podendo modificar a estrutura do solo (Lipiec et al., 2007;
Mamedov & Levy, 2013), o que pode explicar as variações de curto prazo da dinâmica
de poros observadas neste trabalho.
Diversos estudos reportam variações temporais dos atributos físicos, sobretudo
na porosidade estrutural, como sendo resposta dos ciclos de umidecimento e
secagem do solo (Peng et al., 2007; Pires et al., 2009). Bodner et al., (2013)
observaram em seus resultados que a característica dos ciclos de umidecimento e
secagem induzem a modificações diferentes na porosidade estrutural do solo. Os
autores observaram que durante o inverno, caracterizado por ciclos de umidecimento-
secagem intensos, porém, com pouca frequência, resultou em menor distribuição do
tamanho de poros e no aumento do raio médio dos poros, enquanto que no Outono,
caracterizado por ciclos frequentes de umidecimento e secagem, porém, de baixa
intensidade (período chuvoso), resultou em aumento da heterogeneidade dos poros
com mudanças para menor raio médio dos poros. Esta tendência poderia explicar o
comportamento observado na dinâmica de poros do preparo SD na maior lâmina
irrigada, em que nas fases onde ocorreram irrigação diária houve aumento no volume
de microporos e redução do volume dos mesmos com o estabelecimento do turno de
rega e aumento da intensidade dos ciclos secagem e reumidecimento do solo.
O crescimento da cultura também pode imprimir modificações na distribuição
de poros por meio de vários fatores, tais como o entupimento temporário dos
macroporos (Scanlan & Hinz, 2008), formação de bioporos após senescência das
raízes (Rasse & Smucker, 1998), compactação local pelo aumento dos ciclos de
umidecimento-secagem próximos das raízes (Whalley et al., 2004) e hidrofobicidade
das paredes dos poros enraizados (Czarnes et al., 2000), fatores estes que precisam
76
ser considerados na explicação das variações temporais encontradas nos atributos
fiscos neste estudo.
É importante observar que o preparo PS induziu a um expressivo aumento no
volume de microporos e redução do volume de macroporos a valores abaixo de 0,10
m3 m-3 na camada de 0,10-0,20 m, o que segundo Pagliai et al., (2004) pode ser
classificado como solo compacto, podendo causar prejuízos a aeração das raízes das
plantas. Isso indica que o uso contínuo deste preparo em áreas irrigadas podem
rapidamente induzir a compactação subsuperficial do solo conhecido como “pé de
grade” (Tavares Filho et al., 2001), prejudicando o crescimento radicular nas camadas
mais profundas do solo.
O conteúdo de água do solo no ponto de murcha permanente, água disponível
para as plantas e a área sob a curva de retenção de água do solo de cada preparo de
solo e lâminas de irrigação avaliadas nos cultivos em 2011 e 2012 estão expressos
na Figura 2.
Os preparos de solo não induziram modificações no conteúdo de água no ponto
de murcha permanente (PMP) no primeiro cultivo com lâmina irrigada de 508 mm,
entretanto, temporalmente houve redução significativa do PMP na fase de maturação
para o preparo SD em comparação as avalições nas fases anteriores do crescimento
da cultura no mesmo ano. Maiores variações no conteúdo de água do PMP foi
observado na maior lâmina irrigada do cultivo em 2012 entre os preparos de solo, que
resultou em redução significativa dos valores para o preparo PS na camada de 0,1 a
0,2 m e um pequeno incremente, porém não significativo, na camada de 0 a 0,1 m
para o mesmo preparo. Percebe-se que os valores de PMP da camada de 0,1 a 0,2
m do preparo PS reduziu a valores menores que o observado na menor lâmina do
cultivo em 2011.
Esta redução parece estar relacionado à alteração do rearranjo estrutural do
solo e na dinâmica de poros após a pulverização dos agregados pela gradagem
superficial. Este processo, além de promover a incorporação do material orgânico
superficialmente, podem aumentar a retenção de água nas maiores tensões na
camada superficial, induzindo também a deposição localizada do solo pulverizado na
camada abaixo do perfil de revolvimento, o que pode ter provocado a redução do PMP
na camada subsuperficial no segundo cultivo sucessivo do solo sob o mesmo preparo.
Corroborando com esta assertiva, alguns autores reportam que a compactação reduz
a capacidade de armazenamento de água do solo, principalmente devido a redução
77
da quantidade de poros maiores, seguido pelo incremente de poros menores, o que
altera a retenção de água do solo em baixas tensões (0 a 10 kPa) e em altas tensões
(300 a 1500 kPa) (Kutílek & Nielsen, 1994; Ferrero & Lipiec, 2000).
508 mm 1107
Ponto
de M
urc
ha
Perm
ane
nte
(m
3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Águ
a D
isponív
el (m
3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
AS
CR
(m
3 m
-3)
0 a
0,1
m
0,1
a 0
,2 m
Figura 2. Ponto de murcha permanente, água disponível e área sob a curva de
retenção de água do solo no diferentes preparos e fases de desenvolvimento do trigo
nas camadas de 0 a 0,1 m e 0,1 a 0,2 m e lâminas de irrigação nos cultivos avaliados
em 2011 e 2012. PC= Preparo convencional, PS= Preparo Superficial, SD= Semeadura Direta,
ASCR= Área sob a curva de retenção de água do solo. Prep= preparo, Perf= perfilhamento, Elong=
elongamento, Espig= espigamento, Mat= maturação.
0,00,10,20,30,40,5 PC PS SD PC PS SD
0,00,10,20,30,40,5
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4PC PS SD PC PS SD
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Perf Elong Mat Prep Perf Elong Espig Mat
78
O revolvimento do solo no primeiro cultivo sob lâmina irrigada de 508 mm
promoveu redução da água disponível (AD) dos preparos PC e PS na fase de
perfilhamento na camada de 0 a 0,1 m, indicando que as alterações no volume de
macro e microporos induzidas pela mobilização do solo pode alterar, mesmo que
temporalmente, a disponibilidade de água para as plantas, sobretudo em condições
mais restritivas de irrigação, como a avaliada em 2011, em detrimento a maior lâmina
avaliada em 2012, na qual não foi observado a mesma tendência.
No segundo cultivo em 2012, com uso sucessivo dos mesmos preparos de solo
no local, observa-se aumento significativo da AD (p<0,05) no preparo PS em todas as
fases de crescimento avaliada, comparado aos preparos PC e SD. Acredita-se, com
isso, que o uso sucessivo deste preparo de solo por dois cultivos, por provocar o
aumento do PMP da camada superficial, aumenta também o conteúdo de AD nesta
camada, o que não é interessante, do ponto de vista técnico, visto que o maior volume
de raízes da cultura concentra-se na camada superficial entre 0 a 10 m. Os fatores
que alteram a disponibilidade de água do solo para as plantas são descritos por Klein
& Libardi (2000) como sendo a estrutura do solo, por determinar o arranjo das
partículas; a textura, o tipo e quantidade de argila e o teor de matéria orgânica. Beutler
et al., (2002) concluem que o teor de argila e a densidade do solo apresenta efeitos
positivos e mais pronunciados na retenção de água em todas as tensões comparado
à matéria orgânica, o que pode explicar os resultados obtidos neste trabalho.
Os valores de área sobre a curva de retenção de água (ASCR) demonstram
que na camada de 0,00-0,10 m o revolvimento do solo na lamina de 508 mm promoveu
reduções significativas na ASCR entre os preparos, cuja ordem seguiu a intensidade
de mobilização induzidas pelo preparo (PC>PS>SD). Na camada de 0,1 a 0,2 m o
preparo PS apresentou aumento significativo da ASCR apenas na fase de
perfilhamento, comparado aos demais preparos. Na maior lâmina irrigada avaliada em
2012 não observou-se nenhuma diferença significativa da ASCR em nenhuma das
camadas avaliadas, devido à maior variação dos dados observados.
Os resultados da ASCR na camada de 0 a 0,1 m em 2011 retrata que as
alterações na porosidade estrutural induzidas pelo revolvimento do solo modifica
significativamente a curva de retenção da água em curto prazo durante o ciclo da
cultura em sistema irrigado. Esta tendência corrobora com a os resultados descritos
por Mamedov et al., (2016) em que descrevem a porosidade estrutural do solo como
79
responsável pelas alterações na curva de retenção. Diversos trabalhos reportam que
o preparo de solo e rotação de cultura modificam a estrutura do solo e, portanto, sua
dinâmica de poros, em curto e médio prazo (Green et al., 2003; Moret & Arrúe, 2007;
Schwen et al., 2011; Snyder et al., 2000; Strudley et al., 2008). Variações de curto
prazo como em um ciclo de cultivo são reportadas como oriundas de condições
ambientais tais como intensidade de chuva e ciclos de umidecimento e secagem do
solo (Angulo-Jaramillo et al., 1997; Peng et al., 2007; Rousseva et al., 2002), o que
poderia explicar a maior variação dos dados e ausência de diferenças significativas
na maior lâmina irrigada, onde os ciclos de umidecimento e secagem tendem a ser
menos intenso, embora mais frequentes.
Contudo, as variações temporais nos atributos físico-hídricos do solo
observado neste trabalho alerta par a necessidade de monitoramento dos mesmo de
forma frequente ao longo do ciclo das culturas em sistemas irrigados. O fornecimento
de água via irrigação, quando em controlado, podem minimizar os efeitos da
compactação ao desenvolvimento radicular das plantas, no entanto, quando mal
controlada, podem causar condições momentâneas de estresse a plantas por
prejudicar o fornecimento de água ou ar para as raízes, condições que podem
comprometer o rendimento final da cultura manejada.
Os preparos de solo induziram variações também nos parâmetros que
governam a curva de retenção da água no solo da camada de 0,00-0,10 m durante o
ciclo do trigo (Tabela 3).
80
Tabela 3. Parâmetros dos ajustes da curvas de retenção da água no solo à equação
de Van Genhuchten para os preparos em cada fase de crescimento do trigo na
camada de 0,00-0,10 m.
Data 2011 2012
22/06 16/07 09/09 29/05 12/07 04/08 10/09 07/10
Estádio Perf Elong Mat Prep Perf Elog Espig Mat
Preparo Camada 0 a 0,10 m
α(1)
PC 0,19 aA 0,13 aA 0,13 aA 0,08 aB 0,12 aA 0,06 aB 0,16 aA 0,10 aB
PS 0,15 aA 0,14 aA 0,09 aA 0,04 aA 0,04 bA 0,05 aA 0,05 bA 0,06 aA
SD 0,19 aA 0,11 aB 0,06 aB 0,04 aA 0,04 bA 0,08 aA 0,03 bA 0,03 aA
n(1)
PC 1,50 aA 1,23 aA 1,44 aA 1,19 bA 1,24 bA 1,34 aA 1,21 aA 1,19 bA
PS 1,41 aA 1,31 aA 1,49 aA 1,34 aA 1,23 bB 1,24 aB 1,34 aA 1,38 aA
SD 1,26 aB 1,20 aB 1,61 aA 1,32 aA 1,41 aA 1,26 aA 1,34 aA 1,33 aA
Camada 0,10 a 0,20 m
α(1)
PC 0,07 bA 0,07 aA 0,06 aA 0,06 0,07 0,14 0,10 0,09
PS 0,05 bA 0,07 aA 0,06 aA 0,10 0,06 0,08 0,10 0,06
SD 0,09 aA 0,08 aA 0,07 aA 0,07 0,06 0,07 0,08 0,07
n(1)
PC 1,15 aA 1,13 aB 1,18 aA 1,17 aA 1,20 aA 1,17 aA 1,19 aA 1,20 aA
PS 1,10 bA 1,12 aA 1,14 bA 1,12 aA 1,11 bA 1,15 aA 1,11 aA 1,10 bA
SD 1,14 aA 1,15 aA 1,18 aA 1,16 aA 1,14 bA 1,15 aA 1,16 aA 1,15 bA (1) Parâmetros empíricos da equação 1. (2) Conteúdo de água na condição de solo saturado (m3 m-3). (3) Conteúdo
de água do solo (m3 m-3) na tensão de 1.500 kPa (PMP). Letras minúsculas iguais na coluna e maiúsculas na linha
indicam ausência de diferença significativa entre os preparos e amostragens nas fases de crescimento da cultura,
segundo teste de Scott-Knott a 5%.
Os parâmetros “α” e “n” não apresentaram alterações com os preparos do solo
nas fases de crescimento da cultura na menor lâmina irrigada em 2011, no entanto,
na maior lâmina irrigada em 2012, o revolvimento intensivo do solo promovido pelo
preparo PC tendeu a aumentar os valores dos parâmetros “α” e reduzir os valores de
“n” dos ajustes da curva de retenção na maioria das fases de coleta. Este resultado
denota clara influência do revolvimento na alteração da porosidade estrutural após o
rearranjo do solo no cultivo irrigado, demonstrando que com o tempo, muito embora a
densidade tenda a retornar aos valores comuns ao preparo sem revolvimento, a
porosidade estrutural do solo é comprometida, podendo induzir a variações no
conteúdo de água disponível para as plantas dependendo do preparo de solo adotado.
Neste sentido, Bodner et al., (2013) descrevem que o revolvimento do solo ao
aumentar a porosidade estrutural pode alterar a retenção de água do solo nas tensões
81
próximas a saturação. Mamedov et al., (2016) ressaltam a importância do estudo da
contribuição das práticas agrícolas sobre os parâmetros “α” e “n”, visto que, mudanças
nestes parâmetros estão estreitamente relacionado com a porosidade estrutural do
solo e, por conseguinte, com agregados e distribuição do tamanho de partículas
(Lipiec et al., 2006; Porebska et al., 2006), variáveis que podem comprometer o a
disponibilidade de água e ar para as plantas.
Os parâmetros da curva de retenção para as amostras coletadas na camada
de 0,10-0,20 m mostram redução dos valores de “α” no perfilhamento da cultura na
menor lâmina irrigada nos preparos com revolvimento do solo, o que coincidiu com a
redução da PT no mesmo período. O coeficiente “α” da curva de retenção corresponde
ao inverso do valor de potencial mátrico de entrada de ar no solo (Van Genuchten,
1980), logo, a redução da PT explica a redução dos valores deste coeficiente, o que
incorre em menor entrada de ar para as raízes das plantas.
A redução nos valores de “n” do preparo PS durante o perfilhamento e
maturação do trigo na menor lâmina irrigada coincidiu também com a redução de
macroporos e aumento do volume de microporos no mesmo período, sugerindo que
estas variáveis podem, em algum momento, representar o efeito do manejo do solo
na alteração do parâmetro “n” da curva de retenção de água do solo. Resultados neste
sentido são descritos por Mamedov & Levy (2013) os quais reportam que para solos
ricos em esmectitas (argilo-minerais 2/1) os parâmetros “α” e “n” foram úteis na
caracterização da contribuição dos agregados grandes (>0,25-0,5 mm) e pequenos
(<0,25-0,5 mm) para a condição estrutural do solo, indicando que estes parâmetros
podem estar relacionados a distribuição da proporção de poros grandes e pequenos
no solo.
A resistência do solo a penetração (RP) não sofreu variações entre os preparos
de solo para o elongamento do trigo na menor lâmina irrigada em 2011, porém, na
maturação da cultura a SD demonstrou RP significativamente maior nos primeiros 50
mm do perfil do solo, segundo as barras de erro padrão do intervalo de confiança
obtido a partir da técnica bootstrap com 1000 amostragens aleatórias (Figura 3).
82
16/07/11 - Elongamento 09/09/11 - Maturação Resistência à penetração (Mpa) Resistência à penetração (Mpa)
Pro
fundid
ad
e (
mm
)
Umidade volumétrica (m3 m-3) Umidade volumétrica (m3 m-3)
Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m
COL CC COL CC COL CC COL CC
PC 0,40 0,44 a 0,42 0,37 PC 0,32 0,43 a 0,35 0,40
PS 0,41 0,32 b 0,44 0,42 PS 0,30 0,40 b 0,33 0,49
SD 0,39 0,40 b 0,42 0,45 SD 0,31 0,40 b 0,33 0,44
Figura 4.Curva de resistência do solo a penetração em cada preparo do solo nas fases de desenvolvimento do trigo avaliadas em 2011. COL= umidade do solo no momento da
coleta dos dados; CC= umidade do solo na capacidade de campo na fase de crescimento do trigo; PC= Preparo Convencional; PS= Preparo Superficial; SD= Semeadura Direta.
O incremento dos valores de RP observado entre a fase de elongamento e
maturação do trigo é oriunda da baixa umidade do solo no momento da leitura na fase
de maturação. Resultados na literatura reportam o valor de 2 Mpa de RP como
restritivo ao desenvolvimento radicular da maioria das cultura (Silva et al., 1994;
Tormena et al. 1998), no entanto, Silva et al., (2016) descrevem a importância do
ajuste e correção dos dados de RP para um valor de umidade padrão antes de
qualquer inferência sobre compactação limitante, devido alta dependência da RP às
variações de umidade e densidade do solo. Com isso, os valores de RP obtidos em
cada fase de crescimento da cultura foram ajustados para a umidade padrão na
capacidade de campo (CC) do solo de cada fase, utilizando o modelo proposto por
Busscher (1990) descrito na equação 3.
No elongamento do trigo, devido a avaliação da RP ter ocorrido com umidade
do solo próximo a capacidade de campo, não foi observado diferenças entre os
preparos. No entanto, na maturação da cultura, em que a RP foi medida com umidade
do solo a 75% da CC, observou-se diferenças entre os preparos, com o PC e PS
apresentando menores valores até a profundidade de 50 mm em comparação ao SD.
A amostragem realizada com solo mais seco utilizando penetrômetros com
0
50
100
150
200
250
300
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
PCPSSDRPcc-PCRPcc-PS
0
50
100
150
200
250
300
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
83
penetração constante permitiu melhor diferenciação de dos preparos de solo.
Assertiva semelhante é descrita por Reichert et al., (2009) os quais citam a
importância de se avaliar a RP em distintas umidades (Genro Junior et al., 2004) para
caracterização da condição de compactação em diferentes manejos de solo, ao invés
de se fazer essa medição apenas na capacidade de campo conforme sugerido por
Lowery & Morisso (2002). Sendo a RP a variáveis mais utilizada para identificação de
camadas de solo compactadas em sistemas de manejo (Franchini et al., 2011; Moraes
et al., 2013), os resultados deste trabalho sugerem que as determinações a campo
com o objetivo de identificar camada compacta ou caracterizar sistemas de manejo,
sejam realizadas com umidade abaixo de 75% da capacidade de campo do solo, para
permitir melhores inferências processos de compactação e definição de estratégias
de manejo.
Os dados ajustados para umidade na CC (θcc) dos dados coletadas na
maturação do trigo permitem inferir que os valores acima de 2 MPa encontrados na
resistência momentânea (avaliada na umidade de coleta), na realidade não é ainda
limitante para o crescimento radicular, pois seu valor, quando corrigido para umidade
padrão na CC e densidade do solo momentânea, está abaixo de 2 Mpa para todos os
preparos. Vaz et al. (2002) também recomendam medir a umidade do solo juntamente
com a resistência à penetração e, posteriormente aplicar algum tipo de correção ou
normalização para um valor de referência de conteúdo de água no solo. Este
procedimento é importante para reduzir erros de interpretação dos resultados obtidos
em diferentes condições de campo e manejo do solo (BUSSCHER et al., 1997; Silva
et al., 2016).
Os valores de RP na avaliação antes do preparo do solo em 2012 revelam
valores significativamente menores para os preparo PC e PS até a profundidade de
160 mm e 117 mm em comparação a SD, efeito do revolvimento do solo pelos
implementos de preparo (Figura 5). Com este resultado, confirma-se a assertiva
postulada acima, de que embora a densidade do solo tenda a atingir valores comuns
ao da SD, a porosidade estrutural é modificada durante o rearranjo do solo revolvido,
podendo ser evidenciado pelos menores valores de RP coletados pelo penetrômetro
de penetração constante.
Este resultado demonstra ainda que a determinação a campo da RP obtida com
uso do penetrômetro de penetração constante é uma variável sensível para detectar
diferenças na estrutura do solo causada pelos sistemas de manejo. No entanto, esta
84
sensibilidade é dependente da umidade do solo, sendo recomendado umidade abaixo
de 75% da CC para garantir maior seguridade da informação e maior sensibilidade na
detecção de mudanças na estrutura do solo causado por diferentes manejos. A
importância da detecção de camadas compactas em áreas irrigados parte do
propósito de que estas, além de limitar o crescimento radicular, reduzem a
permeabilidade de água e ar para as plantas, exigindo com isso, maior controle da
irrigação.
Nas avaliações da RP realizadas na germinação, perfilhamento e maturação
do trigo no cultivo em 2012, a umidade do solo encontrava-se próxima da CC, e
mesmo assim, foi possível identifica diferenças entre os preparos, com o PS
apresentando valores de RP menores até a profundidade de 50 mm em comparação
a SD nesta fase. O PC reduziu a RP até aproximadamente 130 mm no perfil do solo
comparado a SD. Avaliando a dinâmica da RSP nas leituras entre as fases, é possível
observar o perfil mobilizado pelos implementos de preparo com mobilização do solo e
acompanhar o processo de reacomodação do solo durante o ciclo da cultura. Sendo
a RSP uma variável sensível à mudança na densidade e no conteúdo de água do solo,
é importante que sua determinação em áreas irrigadas seja realizadas em pelo menos
três leituras durante o ciclo da cultura, a fim de permitir o melhor controle da irrigação,
buscando evitar condições momentâneas de limitação ao fornecimento de água e ar
para as plantas e não comprometer o rendimento final da cultura, procedimento
recomendado também por Reichert et al., (2009) para áreas não irrigadas.
85
31/01/12 – Preparo do solo 27/06/12 - Germinação Resistência à penetração (Mpa) Resistência à penetração (Mpa)
Pro
fund
idad
e (
mm
)
Umidade volumétrica (m3 m-3) Umidade volumétrica (m3 m-3)
Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m
COL CC COL CC COL CC COL CC
PC 0,36 0,43 0,38 0,46 PC 0,42 0,43 0,44 0,46 PS 0,40 0,42 0,40 0,44 PS 0,45 0,42 0,44 0,44 SD 0,38 0,45 0,38 0,44 SD 0,43 0,45 0,43 0,44
12/07/12 - Perfilhamento 07/10/12 - Maturação Resistência à penetração (Mpa) Resistência à penetração (Mpa)
Pro
fund
idad
e (
mm
)
Umidade volumétrica (m3 m-3) Umidade volumétrica (m3 m-3)
Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m Preparo
0,00-0,10 m 0,10-0,20 m
COL CC COL CC COL CC COL CC
PC 0,42 b 0,43 b 0,45 0,46 PC 0,43 0,41 0,44 0,45
PS 0,44 b 0,42 b 0,46 0,45 PS 0,43 0,44 0,44 0,43
SD 0,48 a 0,47 a 0,46 0,45 SD 0,45 0,42 0,46 0,44
Figura 5.Curva de resistência do solo a penetração em cada preparo do solo nas fases de desenvolvimento do trigo avaliadas em 2012. COL= umidade do solo no momento da
coleta dos dados; CC= umidade do solo na capacidade de campo na fase de crescimento do trigo; PC= Preparo Convencional; PS= Preparo Superficial; SD= Semeadura Direta.
A Percentagem de agregados em classes de tamanho, obtidas pelo
peneiramento em água para cada preparo de solo e mata nativa nas lâminas irrigadas
0
50
100
150
200
250
300
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
PCPMSDRPcc-PCRPcc-PMRPcc-SD
0
50
100
150
200
250
300
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
0
50
100
150
200
250
300
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
0
50
100
150
200
250
300
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
86
de 508 mm e 1007 mm, revelam diferenças significativas (p<0,05) entre os preparos
de solo e mata nativa sobre a estabilidade dos agregados entre as classes
determinadas (Tabela 6).
Tabela 6. Percentagem de agregados em classes de tamanho para os preparos do
solo e mata nativa em 2011 e 2012.
Preparos do solo
Tamanho Lâmina de 508 mm Lâmina de 1107 mm
Mata PC PS SD Mata PC PS SD
mm ______________________ % ________________________
0 a 0,10 m
2 a 4,76 96,8 a 73,7 b 69,7 b 58,0 c 96,3 a 61,7 bc 70,8 b 57,5 c
1 a 2 1,7 c 9,1 b 10,3 b 18,7 a* 2,0 b 12,2 a 9,0 a 13,0 a*
0,5 a 1 0,5 c 6,9 b* 8,0 ab 11,7 a 0,6 c 9,6 a* 7,2 b 11,0 a
0,25 a 0,5 0,4 b 6,3 a 7,6 a 7,1 a 0,5 c 6,6 ab 5,0 b 8,0 a
0,125 a 0,25 0,2 b 2,6 a 3,0 a 3,2 a 0,3 c 2,3 ab 1,9 b 3,2 a
<0,125 0,4 a 1,4 a* 1,4 a* 1,3 a* 0,3 b 7,6 a* 6,1 a* 7,3 a*
0,10 a 0,20 m
2 a 4,76 96,4 a 63,5 bc 68,0 b* 55,2 c 95,7 a 53,6 b 56,4 b* 54,2 b
1 a 2 1,3 c 11,6 b 12,1 b 20,5 a* 2,0 b 15,1 a 14,5 a 13,7 a*
0,5 a 1 0,8 c 10,3 ab 8,9 b* 11,6 a 0,9 b 13,2 a 12,1 a* 12,9 a
0,25 a 0,5 0,6 b 8,3 a 7,2 a 8,3 a 0,7 b 8,5 a 8,2 a 9,5 a
0,125 a 0,25 0,3 b 2,9 a 2,7 a 2,9 a 0,3 b 3,0 a 2,9 a 3,3 a
<0,125 0,6 a 3,4 a* 1,1 a* 1,5 a* 0,4 b 6,6 a* 5,9 a* 6,4 a*
Letras minúsculas iguais na linha indicam não diferença entre os preparos para cada ano de avaliação, segundo intervalo de confiança calculado a partir da técnica bootstrap com 1000 reamostragens aleatórias a 95% de probabilidade. * indica diferença para os mesmos preparos de solo entre as lâminas irrigadas avaliadas.
A mata nativa apresentou maior massa de solo compondo os agregados de
maior classe (entre 4 a 2 mm) para ambas as lâminas e camadas estudadas, quando
comparados aos preparos de solo. Este resultado indica que a mudança de uso do
solo provoca impacto na sua estrutura, reduzindo a estabilidade dos agregados pela
redução do conteúdo de matéria orgânica ligados às frações minerais que a compõe,
conforme demonstrado no fracionamento físico da matéria orgânica do solo
apresentado na Figura 3. Justificando os resultados apresentados na mata nativa em
detrimentos ao solo sob uso agrícola Vezzani & Mielniczuk (2011) descrevem que sob
condições nativas, o solo organiza-se ao longo do tempo em uma estrutura bem
87
definida pela sua composição granulométrica, química e atuação dos agentes
biológicos, subordinados às condições ambientais em que o solo está inserido, o que
garante o equilíbrio e estabilidade de sua estrutura. Segundo os mesmos autores, a
conversão da condição natural para agricultura convencional impõe mudanças
drásticas nessa estabilidade, refletindo-se na perda da matéria orgânica e dos
agregados mais complexos, representados pela redução dos macroagregados
estáveis em água. Para Golchin et al., (1998) a redução da atividade microbiana e
colônias de bactérias em razão da diminuição da disponibilidade de C orgânico para
suas atividade é a principal causa do rompimento dos macroagregados.
Os preparos PC e PS apresentaram maior massa de solo compondo agregados
maiores (Classe 2 a 4,76 mm), comparado a SD na camada de 0,00-0,10 m (p<0,05),
em ambas as lâminas avaliadas nos cultivos em 2011 e 2012. Acredita-se que nas
áreas irrigadas o revolvimento do solo e incorporação dos resíduos frescos de material
orgânico na superfície podem ter promovido aumento transitório na estabilidade de
agregados pela associação de fatores como aumento nos ciclos de contração e
expansão e da atividade microbiana do solo com os eventos de irrigação (Molope et
al., 1987), liberando mais exsudados que garantem maior estabilidade de
macroestruturas.
Os resultados deste trabalho demonstram que este efeito pode persistir nas
camadas superficiais com a adoção do preparo em cultivo sucessivo, no entanto, a
adoção do preparo superficial com gradagem pode alterar as frações dos
microagregados (classe <0,25), maiores responsáveis pela proteção da MOS
(Buyanovsky et al., 1994), podendo comprometer os níveis de estoque de carbono do
solo com o tempo. Vale ressaltar, no entanto, que a SD aqui avaliado era cultivado
em sistema convencional de cultivo em anos anteriores a implantação deste
experimento em 2011, o que denota pouco tempo para que o solo se organize em
estruturas maiores, podendo justificar o menor percentual de agregados na maior
classe nos dois anos de cultivo, quando comparado aos preparos com revolvimento
do solo onde houve incorporação de resíduos orgânicos frescos.
Com exceção da mata nativa, na de 0,00-0,10 m o solo apresentou em média
2,1% de sua massa em partículas dispersas (<0,125 mm) nos preparos de solo na
menor lâmina irrigada em 2011, enquanto que na maior lâmina irrigada em 2012, esta
fração representou 11,2% da massa total de solo, sendo este incremento significativo
88
entre as lâminas (p<0,05) para todos os preparos de solo estudados. Efeito
semelhante foi observado na camada de 0,10 a 0,20 m, sugerindo que o cultivo
sucessivo em sistema irrigado na mesma área pode induzir ao aumento da
desagregação do solo, independente do preparo de solo adotado, como possível
efeito dos ciclos de contração e expansão do solo, provocando desagregação dos
macroagregados de baixa estabilidade. O efeito da desagregação do solo ocasionado
pelos ciclos naturais de umidecimento e secagem no solo em condições de campo é
retratado por Moreira et al., (2016) que estudando variações sazonais nas
propriedades físicas do solo em sistemas de plantio direto concluem que os ciclos de
umidecimento e secagem do solo causa perturbações mais significativas no meio
físico do solo do que o mínimo revolvimento causado pela perturbação pelos discos
da semeadora na abertura de sulcos de plantio.
Nos resultados apresentados para a camada de 0,10-0,20 m na menor lâmina
irrigada, evidencia-se, assim como na camada superficial, efeito da incorporação dos
resíduos orgânicos e da mobilização do solo nos preparos PC e PS promovendo
incrementos transitórios na agregação das estruturas dessas camadas, resultado que
não foi observado na maior lamina irrigada no cultivo sucessor. Esta ausência de
diferença para a maior lâmina irrigada, pode ter ocorrido em resposta a um menor
efeito dos ciclos de contração e expansão provocado pela secagem e molhamento do
solo, dado que a maior lâmina de água pode favorecer maior armazenamento de água
e menor secamento do solo até o evento de irrigação seguinte, ou seja, tende a
conduzir a ciclos de umidecimento e secagem menos intensos. Com isso, evidencia-
se certa sensibilidade desta variável na detecção de diferenças no manejo do solo
quanto ao impacto na estrutura do solo, a semelhança da assertiva postulada por Pikul
et al., (2007) os quais descrevem que o fracionamento da estabilidade dos agregados
em água pode ser útil no melhor entendimento da dinâmica da qualidade/saúde do
solo afetadas pelo manejo do solo, uma vez que, a distribuição da dimensão do
agregado é mais sensível às mudanças no manejo do solo do que, por exemplo o C
orgânico.
Percebe-se ainda que há uma tendência crescente da massa de solo formando
agregados a partir de 0,25 mm, em todos os preparos estudados, indicando que os
agregados maiores são originários de estruturas menores em um processo agregação
e estabilização. Segundo Six et al. (2004) em uma escala evolutiva, partículas
89
primárias livres e agregados de tamanho de silte são unidos por agentes ligantes
persistentes, como matéria orgânica humificada ou complexos com cátions
polivalentes, óxidos e aluminossilicatos, formando os microagregados (20 a 250 μm).
Esses microagregados estáveis são unidos por agentes ligantes temporários (raízes
ou hifas de fungos) e transientes (polissacarídeos derivados de microrganismos ou
plantas), resultando na formação dos macroagregados (>250 μm). Dessa forma, os
microagregados são classificados como mais estáveis e menos suscetíveis às
práticas agrícolas de manejo do que os macroagregados.
No primeiro ano de cultivo os preparos com revolvimento do solo reduziram a
percentagem de agregados entre >0,5 e <2 mm em ambas as camadas avaliadas
comparado a SD. Este fato parece ter auxiliado no aumento da percentagem de
agregados maiores (2 a 4,76 mm) nestes preparos em relação ao SD, e pode ser
oriundo da incorporação dos resíduos frescos do material orgânico sobre o solo
elevando o conteúdo das frações AH e AF no solo, a semelhança do ocorrido em
2012, conforme apresentado na Figura 6. Isso permitiria a agregação do solo
desestruturado a agregados já formados, originando estruturas maiores e mais
estáveis nestes preparos. Os preparos com revolvimento do solo em 2012, reduziram
os microagregados (<0,25 mm) e macroagregados entre 0,25 a 0,5 mm na camada
de 0,00-0,10 m, indicando que em áreas irrigadas, o uso continuo do revolvimento do
solo no preparo é impactante à estrutura do solo, o que acaba explicando as maiores
alterações observadas na dinâmica de poros do solo, disponibilidade de água e curva
de retenção em 2012, comparado ao primeiro cultivo.
Figura 3. Distribuição do carbono orgânico total nas frações húmicas nos preparos do solo e camada de 0,00-0,10 e 0,10-0,20 m coletado no final do ciclo do trigo em 2012.
Ca
rbo
no (
mg
de C
g-1
de
so
lo)
0
1
2
3
4
5
60,00-0,10 m 0,10-0,20 m
Mata PC PM SD
Humina AH AF Humina AH AF
a
b b b
b a a a
b ab
a a b
a
c
b b
b b
a b a
b a a
90
A distribuição de carbono orgânico do solo nas frações húmicas mostram
reduções significativas (p<0,05) do conteúdo de humina da mata nativa com o uso
agrícola do solo a mais de 25 anos (Figura 3). No entanto, o uso agrícola do solo
demostrou possibilitar valores semelhantes, e algumas vezes maior ao apresentado
pela mata nativa, nas frações de carbono referente compondo AH e AF, possivelmente
por tratar-se de um compartimento leve da MOS e mais dinâmico, podendo ser reposto
ou facilmente mineralizável pelos microrganismos do solo em poucas semanas ou
meses (Silva & Mendonça, 2007). Percebe-se uma redução do conteúdo de humina
no PC comparado aos preparos PS e SD na camada de 0,10 a 0,20 m, como resposta
da mobilização intensiva, expondo a matéria orgânica intragregados da camada
subsuperficial, aumentando a mineralização pelos microrganismos, bem como, a
solubilização e perda desta fração após dois anos de adoção deste preparo em
sistemas irrigados.
Os maiores valores de AH no PS na camada de 0,10 a 0,20 m denota que a
incorporação superficial com gradagem leve dos resíduos orgânicos pode concentrar
os resíduos nesta camada, promovendo maior humificação e rápida mineralização do
material incorporado, resultando em incremento no estoque deste compartimento em
subsuperficie (Cunha et al., 2007).
Ressalta-se nos resultados que o revolvimento do solo com gradagem
superficial no preparo PS resultou em maior concentração de AH comparado ao
conteúdo de AF em ambas as camadas avaliadas, o que não ocorreu no preparo PC.
Isso indica que o revolvimento superficial com grade e incorporação superficial da
abundante massa se resíduos orgânicos na superfície resultou em rápido incremento
no estoque deste compartimento, fato não observado na incorporação e mobilização
mais profundas exercidas no preparo PC. Esta assertiva é postulada de acordo com
os resultados apresentados por Loss et al. (2010) que em áreas sob SPD, descrevem
que o menor revolvimento do solo e, consequentemente, preservação dos resíduos
vegetais em sua superfície, promovem condições que favorecem o aumento dos
teores e estoques de AH em detrimento ao AF.
A maior proporção de carbono orgânico total do solo (COT) na fração húmica
corrobora com os dados de distribuição de carbono nas frações granulométricas do
solo (Figura 4) que demonstram maior proporção do COT ligado a fração argila,
indicando que maior parte do COT do solo encontra-se protegido pela fração mineral.
91
Diversos estudos em solos tropicais demonstram predomínio do carbono da fração
humina em relação às outras frações (Assis et al., 2006; Rossi et al., 2012). Segundo
Resck et al., (2008) solos de textura argilosa, como os Latossolos da região Central
do Brasil, possuem alta resiliência especialmente com relação ao estoque de carbono
orgânico, devido principalmente aos altos teores de óxidos e hidróxidos de ferro e
alumínio que, juntamente com o tipo de estrutura desses solos, auxiliam na proteção
da MOS.
Figura 4. Distribuição do carbono orgânico total nas frações areia e argila do solo coletado no final do ciclo do trigo em 2012.
A distribuição do carbono orgânico nas frações granulométricas do solo
evidencia clara redução do conteúdo de carbono ligado à frações argila nos sistemas
agrícolas comparado a mata nativa, em ambas as camadas avaliados, advertindo que
a conversão do sistemas natural em agrícola, com o tempo de uso, expõe o conteúdo
de carbono protegido intra-agregados e reduz os estoques de carbono ligado à fração
argila (Ferreira et al., 2016).
Entre os preparos nenhuma diferença foi observada para o conteúdo de
carbono na fração argila após 2 anos de cultivo, indicando que embora os preparos
tenha promovido impactos à estabilidade de agregados, estes não são suficientes
para alterar o conteúdo de carbono ligado a argila, principal responsável pelo estoque
de carbono do solo. Segundo Ferreira et al., (2016) em Latossolos cauliníticos
argilosos, os óxidos e hidróxidos de Al e Fe (FeOx e AlOx) contribuem para a
estabilização da matéria orgânica (Kaiser & Guggenberger, 2000; Bruun et al., 2010)
Carb
on
o (
mg
de C
g-1
de
so
lo)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0,00-0,10 0,10-0,20
Mata PC PM SD
Areia Argila Areia Argila
a
b c c
a
b b b
a
b b b
a a a b
92
e, com isso, podem evitar a perdas de C pela formação de complexos orgânominerais
a partir de substâncias húmicas e constituintes inorgânicos dos solo (Oades, 1993;
Stevenson, 1994; Zinn et al., 2005; Tristram & Six, 2007), o que pode explicar a maior
estabilidades desta fração às operações de preparo estudadas neste trabalho.
O conteúdo de carbono ligado a fração areia demonstrou ser uma variável
bastante sensível na detecção de impactos causados pelos preparos do solo, visto
que, após dois anos de cultivo, os resultados apontam um incremento significativo do
conteúdo de C na fração areia no preparo SD em comparação aos PC e PS, onde há
revolvimento do solo. A sensibilidade deste compartimento às alterações do manejo
ocorre porque a areia está ligada a materiais orgânicos lábeis, compostos de resíduos
vegetais em estágios iniciais de decomposição e hifas de fungos, susceptíveis a
oxidação e à desintegração pelo cultivo (Neves et al., 2005). Nas frações argila e silte
a matéria orgânica é relativamente mais estável e a perda ocorre na massa microbiana
e seus resíduos (Dalal & Mayer, 1986). Alguns trabalhos descrevem a importância do
estudo da distribuição do COT na fração granulométrica do solo como ferramenta para
avaliar a qualidade do solo, principalmente em um curto período de tempo (Conceição
et al., 2005; Rossi et al., 2012).
A distribuição de frequência das variáveis micromorfométricas dos agregados
entre os preparos de solo revelam impactos significativos do revolvimento na redução
da área e no grau de arredondamento (Roundnes) dos agregados com diâmetro entre
2 a 4,76 mm para ambas as camadas avaliadas (Figura 5). A maior frequência de
agregados presentes nas classes de área entre <0,019 até 0,036 cm2 na camada
0,00-0,10 m e nas classes entre <0,019 até 0,038 cm2 para o PS indicam que este
preparo foi o mais impactante à estrutura do solo, provendo maior grau de
desagregação durante os dois anos de cultivo avaliado.
93
Agregados da camada 0 a 0,10 m Agregados da camada 0,10 a 0,20 m
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Área dos agregados (cm2) Área dos agregados (cm2)
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Aspecto Aspecto
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Roundness Roundness
Figura 7. Distribuição de frequência dos agregados com diâmetro entre 2,00 – 4,76 mm para as varáveis micromorfométricas avaliadas nos preparos de solo nas camadas e 0,00-0,10 m e 0,10-0,20 m no cultivo em 2012. Tendo como referência a mata nativa, que apresentou maior frequência de
agregados compondo as maiores classes de área (de 0,073 a >0,081 cm2), a SD
parece apresentar uma tendência de agregação, evidenciado pela tendência de
aumento da área dos agregado na camada 0,00-0,10 m, resultado semelhante ao
observado para camada de 0,10-0,20 m. Estes resultados não corroboram com os
05
101520253035
Mata PC PS SD Mata PC PS SD
02
46
810
1214
05
101520253035
94
observados na percentagem de agregados, que apontam estruturas maiores e mais
estáveis para preparos com revolvimento do solo. Contudo, o estudo de distribuição
de frequência dos agregados deve ser compreendida como variável complementar
para discussões sobre a percentagem de agregados estáveis em água, em que a
primeira análise permitirá entender a distribuição nos valores de área dos agregados
que compõe a estrutura do solo, e a segunda, irá avaliar se estes agregados são
estáveis ou resistentes ao efeito mecânico do manejo ou ao impacto causado pela
chuva.
Portanto, relacionando as duas análises, é possível inferir que embora a SD
apresente agregados com maior área dentro da classe entre 2 a 4,76 mm, estas
estruturas maiores não são ainda resistentes ao efeito agressivo do manejo do solo
ou ao impacto das chuvas, expressos pela análise de estabilidade via úmida. Por outro
lado, nos preparos PC e PS, apesar da menor frequência de agregados grandes, estas
estruturas são mais estáveis ao peneiramento em água, o que permitiu concentrar
maior percentagem de agregados com maior diâmetro nesta análise. Neste sentido
Salton et al., (2008) descrevem que macroagregados formados por processos físicos,
por meio de operações mecânicas de máquinas e equipamentos ou pelo pisoteio de
animais, podem não ser estáveis. Os autores descrevem ainda que a estabilidade dos
agregados é garantida pelos agentes cimentantes ligados a aspectos biológicos, como
a atividade microbiana, liberação de exsudatos radiculares, crescimento e
funcionamento das raízes, crescimento e morte dos tecidos, entre outros. Contudo,
visto que nos preparos PC e PS houve incorporação no solo de matéria orgânico
fresco, é possível que a concentração de agentes cimentantes nestes preparos tenha
sido maior, comparado a SD, no qual não houve incorporação de resíduos, o que
explicaria a maior estabilidade em água dos agregados maiores nos preparos com
revolvimento do solo.
A tendência ao aumento de área dos agregados na SD permite inferir sobre
a existência de maior agregação, muito embora estas estruturas ainda não sejam
resistentes ao manejo, o que corrobora com diversos trabalhos na literatura que
apontam maior agregação do solo em preparos com mínimo de mobilização (Six et
al., 2000; Devine et al., 2014; Hontoria et al., 2016). Este resultado aponta
sensibilidade desta variável na identificação de agregação do solo em diferentes
sistemas de manejo, constituindo importante ferramenta na predição de seus efeitos
na estrutura do solo, bem como, nos estudos de qualidade do solo.
95
A variável aspecto dos agregados, que representa sua forma, sendo ele mais
arredondado quanto mais próximo de 1, não apresentou nenhuma tendência que
permitisse a diferenciação dos preparos estudados. Por outro lado, a variável
Roundness (grau de arredondamento), demonstrou maior sensibilidade na
diferenciação dos preparos. Observaram-se maiores frequências de agregados com
menor valor de roundness para a Mata Nativa (<0,66 a 0,68) em ambas as camadas
avaliadas, o que denota maior rugosidade periférica e menor grau de arredondamento,
seguido da SD, com maior frequência entre os valores 0,68 a 0,74 e dos preparos PC
e PS, tendendo a apresentar maiores valores desta variável (classes 0,71 a 0,77 para
o PC e 0,77 e >0,88 para o PS). Estes resultados corroboram com a assertiva
postulada por Cremon (2007) de que os sistemas de manejo que promovem menor
perturbação à estrutura do solo devam apresentar maiores valores de área e maior
rugosidade periférica dos agregados (menor grau de arredondamento).
Para a camada de 0,10-0,20 m os valores de Roundness apresntaram efeito
semelhante ao observados na camada de 0,00-0,10 m, exceto para o PC, que devido
a incorporação dos resíduos de cobertura do solo em camadas mais profundas,
tendeu a aumentar a rugosidade dos agregados (maior frequência entre 0,69 a 0,74)
comparado aos avaliados na camada superficial. A SD apresentou maior distribuição
dos valores de Roudness dos agregados em comparação à camada superficial,
concentrando maior frequência de agregados entre as classes de 0,68 a 0,71, assim
como no PC (0,68 a 0,77), possivelmente como resposta ao enriquecimento de
carbono observado na camada subsuperficial no segundo ano de cultivo, conforme
expresso na tabela 7. Este resultado sustenta as conclusões aventadas por Carvalho
et al., (2011) de que a variável Roudness é sensível para detecção de mudanças na
estrutura externa dos agregados causadas pela mudança de uso do solo.
96
Tabela 7. Carbono total do solo nas diferentes datas de coleta durante o
desenvolvimento do trigo e nas camadas de solo avaliadas para os anos de 2011 e
2012.
Data 2011 2012
16/07 09/09 04/08 07/10
Estádios Elong Mat Elog Mat
Carbono Total (%)
Camada 0 a 0,10 m
Preparo Convencional 4,00 aA 3,64 aB 3,84 aA 3,19 aB
Preparo Superficial 4,03 aA 3,58 aB 3,25 bA 3,30 aA
Semeadura Direta 4,04 aA 3,77 aB 3,11 bA 3,37 aA
Camada 0,10 a 0,20 m
Preparo Convencional 3,27 3,47 2,12 aB 3,21 aA
Preparo Superficial 3,63 3,60 2,41 aA 2,68 aA
Semeadura Direta 3,48 3,59 2,60 aB 3,38 aA
Letras minúsculas iguais nas colunas e maiúsculas na linha indicam não diferença entre os preparos e fases de crescimento do trigo em cada ano de avaliação, respectivamente, segundo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade. Elong= Elongamento, Mat= Maturação.
Efeito significativo do preparo do solo sobre o conteúdo de carbono total (CT)
foi observado apenas na fase de elongamento do trigo em 2012, em que o maior valor
encontrado no preparo PC (p<0,05) indica um transitório enriquecimento de carbono
do solo neste período em detrimento à incorporação da massa de resíduos que cobria
o solo.
Uma redução de curto prazo no conteúdo de CT é observada para todos os
preparos entre as fases de elongamento e maturação do trigo em 2011 na camada de
0,00-0,10 m, indicando que não somente o manejo do solo é responsável pelas
alterações do conteúdo de carbono em sistemas irrigados. Chow et al., (2006)
demonstram que a temperatura e o conteúdo de água do solo aumentam as taxas de
mineralização do C aumentando as concentrações de carbono orgânico dissolvido
(COD) no solo. Alguns trabalhos de laboratório e de campo demostram que os ciclos
de umidecimento e secagem do solo podem aumentar a concentração de COD no
solo (Fierer & Schimel, 2002; Lundquist et al., 1999), o que poderia resultar em
maiores perdas de C por lixiviação com a irrigação do solo, justificando os resultados
acima, sobretudo para a SD.
97
Na maior lâmina irrigada avaliada em 2012, apenas o preparo PC apresentou
redução significativa entre as fases de elongamento e maturação, sugerindo que sob
condições de maior disponibilidade de água e o uso de mesmo preparo de solo em
cultivos sucessivo, apenas o preparos com maior mobilização é capazes de promover
alterações de curto prazo no conteúdo de CT. Um enriquecimento significativo de CT
na camada de 0,10-0,20 m foram observados para os preparos PC e SD,
possivelmente associado a incorporação dos resíduos, no caso do PC e, e para a SD,
a uma possível movimentação do C dissolvido em água, comumente observado em
sistemas irrigados (Beesley, 2012; Kindler et al., 2011). Para o PS, o revolvimento
superficial do solo (até 0,12 m) pode ter induzido a uma descontinuidade dos poros
pela desestruturação da camada superficial (Castro et al., 2009), fato que pode ter
reduzido a movimentação do carbono no perfil do solo.
Os resultados de distribuição de frequência para a área dos agregados de
tamanho entre 4,76 a 9,52 mm para a camada de 0,00-0,10 m revelam que o
revolvimento intensivo do solo no PC tendeu a reduzir os agregados desta classe
(Figura 7). Na camada de 0,10-0,20 m a maior frequência de agregados com maior
área na mata nativa pode estar relacionado ao maior conteúdo de carbono, conferindo
ao solo menor efeito de variáveis que possam causar desestruturação, permitindo o
desenvolvimento de estruturas maiores e mais complexas neste ambiente (Vezzani &
Mielniczuk, 2011).
O PS na camada de 0,00-0,10 m tendeu a apresentar maior frequência de
agregados nas classes com maior valor de área (>0,29 cm2), sugerindo que a
incorporação dos resíduos orgânicos em superfície pode estar auxiliando na
agregação destas estruturas maiores. Em contrapartida, a maior frequência de
agregados com menor área para a SD demonstram que a agregação do solo está em
processo de evolução para os agregados desta camada neste ambiente, resultando
em maior agregação e resistência ao destorroamento manual das estruturas menores
(classe entre 2 a 4,76 mm), no entanto, o solo deste preparo ainda não detêm fluxos
de energia e matéria na forma de compostos orgânicos para sustentar a formação de
estrutura desta maiores como desta classe de agregados (4,76 a 9,52 mm) (Vezzani
& Mielniczuk, 2011).
98
Agregados camada 0 a 0,10 m Agregados camada 0,10 a 0,20 m
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Área dos agregados (cm2) Área dos agregados (cm2)
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Aspecto Aspecto
Fre
quência
de a
gre
ga
dos
Roundness Roundness
Figura 7. Distribuição de frequência dos agregados com diâmetro entre 4,76 a 9,52 mm para as varáveis micromorfométricas avaliadas nos preparos de solo nas camadas e 0,00-0,10 m e 0,10-0,20 m no cultivo em 2012.
A variável aspecto não demonstrou tendências que permitam diferenciações
entre os preparos, no entanto, para a variável rugosidade, embora os valores das
classes denotam agregados com alta rugosidade periférica em todas as classes de
separação (variando entre 0,60 a 0,68), houve maior frequência de agregados com
0
5
10
15
20Mata PC PS SD Mata PC PS SD
02468
101214
0
5
10
15
20
25
99
maiores valores de Roudness, ao contrário do resultado apresentado pela Mata
Nativa, com maior frequência de agregados com menor valores para ambas as
camadas avaliadas. Percebe-se, contudo, que para os agregados da camada 0,00-
0,10 m no PS, houve tendência de aumento da rugosidade em relação aos agregados
de 2 a 4,76 mm, caracterizado pelo aumento crescente da frequência de agregados
com índices <0,65. Provavelmente a incorporação superficial dos resíduos de planta
de cobertura do solo no preparo promoveu este aumento na agregação dos agregados
de maior diâmetro (classe de 4,76 a 9,52 mm).
Os resultados para a variável Roundness desta classe não corrobora com a
assertiva postulada por Cremom (2007) o qual descreve que quanto maior o agregado
menos estriado e mais arredondado ele se apresenta. Nos resultados obtidos,
independente do preparo estudado observou-se mais estrias para os agregados da
classe 4,76 a 9,52 mm comparado aos da classe 2 a 4,76 mm, o que neste trabalho
pode estar associado ao alto teor de argila do solo, matéria orgânica do solo e aos
frequentes ciclos de contração e expansão promovidos pelo umidecimento e secagem
com os eventos de irrigação, estimulando partículas livres a se ligarem a agregados
já formadas, aumentando a rugosidade dos mesmos (Pires et al., 2007). Contudo, as
evidencias observados sugerem que a incorporação de resíduos orgânicos frescos no
solo tendem a aumentar a rugosidade destes agregados quando comparado ao
preparo sem revolvimento, estimulando a formação de estruturas maiores nestas
condições.
Como resultado geral, evidencia-se que a adoção de preparos de solo com
revolvimento podem induzir a quebra dos agregados e redução dos valores de área
dos mesmo, ao mesmo tempo em que prejudica a agregação, ao reduzir a rugosidade
periférica com a rolagem dos agregados durante a mobilização pelos implementos de
preparo. Estes efeitos, associados ao aumento nas emissões e mineralização do
carbono do solo, resulta em aumento das perdas de energia e matéria que alimenta o
solo no seu processo da estrutura do solo ao alcance de maior qualidade do solo
(Vezzani & Mielniczuk, 2009). Neste contexto, a adoção de preparos com mínima
mobilização do solo são sempre recomendados, sobretudo em sistemas irrigados,
onde o próprio manejo da água no sistema pode, naturalmente, induzir ao aumento
das perdas de carbono e destruir estruturas de agregados de baixa estabilidade.
100
3.4 CONCLUSÕES
- Os preparos do solo e o crescimento do trigo induzem variações temporais de curto
prazo na densidade e na dinâmica de poros do solo (porosidade total, macro e
microporosidade).
- A adoção de preparos com revolvimento induzem à maiores modificação temporais
de curto prazo nos atributos físicos (densidade relativa, porosidade total, macro e
microporosidade) e hídricos (água disponível e curva de retenção de água do solo),
podendo ocasionar condições de limitações momentâneas ao desenvolvimento das
plantas quando mal monitorados.
- A resistência do solo a penetração sofre variações temporais durante o crescimento
da cultura, sendo recomendado ao menos três amostragens durante o ciclo da cultura
e determinação com umidade do solo abaixo de 75% da capacidade de campo, para
melhor controle da irrigação e condição de compactação do solo.
- Os preparos de solo promovem variações temporais na curva de retenção e
disponibilidade de água para as plantas, sendo que o revolvimento do solo tende a
reduzir temporalmente o conteúdo de água disponível no solo.
- O revolvimento do solo provoca aumento transitórios na agregação do solo, no
entanto, o tempo de adoção de preparos com mobilização leva a desagregação de
microagregados do solo.
- A semeadura direta é o mais recomendado para o sistema de produção em áreas
irrigadas por reduzir a variabilidade temporal dos atributos físicos, favorecer a
101
disponibilidade de água uniforme no perfil do solo e os processos de agregação com
o tempo de cultivo.
102
3.5 REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
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4. CONSIDERAÇÃO FINAIS
O rendimento da cultura do trigo no cerrado não foi afetada pelo intensidade de
mobilização do preparo de solo, o que pareceu ter sido ocasionado pela irrigação,
dado que, condições físicas limitantes foram pouco observadas durante as
amostragens no decorrer do crescimento da cultura nos dois cultivos estudados.
Contudo, a adoção de preparos com revolvimento do solo ocasiona efeitos diversos
nas transformações do carbono e na emissão induzida de CO2 durante o ciclo da
cultura, ao mesmo tempo em que, promove variações temporais dos atributos físico-
hídricos do solo. Maiores emissões induzidas de CO2 podem ser ocasionados pelos
preparos com revolvimento do solo, maior mineralização do CL e reduções no índice
de conservação e manejo do carbono foram ocasionados pela mobilização do solo, o
que induzem à maiores perdas do C pelas diferentes vias (emissão de gases,
lixiviação e erosão), incorrendo em redução de seu estoque no solo.
Reduções na temporais na disponibilidade de água do solo e alterações na curva
de retenção podem ocorrer em curto prazo durante o ciclo da cultura com a adoção
de preparos de solo com revolvimento, denotando que a escolha do preparo de solo
deve ser cautelosa, dado que o uso de lâminas de irrigação menores do que as
avaliadas neste trabalho, poderia ocasionar condições de deficiência hídrica e gasto
de energia da cultura, podendo comprometer seu rendimento final. Redução na área
dos agregados e aumento do grau de arredondamento (o que denota maior
113
pulverização do mesmo) foram também observados nos preparos com mobilização do
solo, indicando prejuízos a estrutura do solo.
Estes resultados permitem a inferência de que a semeadura direta é a melhor
alternativo de preparo de solo para as áreas irrigadas, por permitir a redução do
impacto ambiental do cultivo irrigado de trigo no cerrado às emissões de CO2 para a
atmosfera, aumentar a conservação do carbono no solo com o tempo de cultivo,
garantir melhor disponibilidade hídrica para as plantas no perfil do solo, maior
agregação e benefícios futuros ao aumento da área de agregados, retenção de
carbono e qualidade do solo. No entanto, os resultados deste trabalho demostra que
o adoção não frequente do preparo superficial com gradagem leve pode ser uma
alternativa de preparo para redução dos da compactação do solo sem grandes
impactos à transformação do carbono e emissão e CO2 para a atmosfera.
114
4. CONCLUSÃO FINAL
A proposta principal deste trabalho foi avaliar o impacto de sistemas de preparo
de solo nas transformações da matéria orgânica do solo, nas emissões de CO2 para
a atmosfera, na agregação do solo e nas variações de atributos físicos-hídricos que
pudessem causar condições de limitações para o desenvolvimento da cultura do trigo
nas condições irrigadas do Cerrado. Nas condições edafoclimáticas estudadas, o
rendimento final da cultura não sofre variações pela adoção dos preparos de solo com
diferentes intensidade de mobilização estudados. No entanto, a adoção de preparo
com revolvimento do solo e o aumento da lâmina de irrigação são decisões de manejo
que elevam mineralização carbono do solo e induzem a maiores emissões de CO2
para a atmosfera durante o cultivo do trigo irrigado no Cerrado.
Variações temporais de curto prazo nos atributos físicos como a densidade
relativa do solo, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, resistência do
solo a penetração e, atributos hídricos como o conteúdo de água disponível do solo e
curva de retenção ocorrem independentemente do preparo de solo adotado, no
entanto, preparos com revolvimento induzem a maiores modificação temporais de
curto prazo nestes atributos, podendo causar condições de limitações momentâneas
ao desenvolvimento das plantas quando mal monitorados. Os preparos de solo com
revolvimento podem prejudicar as agregação do solo e prover a quebra de estruturas
maiores e estáveis destes agregados, prejudicando o processo de evolução da
estrutura do solo ao alcance de maior qualidade do solo.