universidade estadual paulista “julio de mesquita … · estrutura. 4. solos – micromorfologia....
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
ANÁLISE MICROMORFOLÓGICA E RELAÇÃO COM ATRIBUTOS DE UM SOLO
SOB DIFERENTES USOS E MANEJOS
FERNANDA COELHO GONÇALVES
Tese apresentada à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP - Campus de Botucatu,
para obtenção do título de Doutor em Agronomia
(Agricultura)
BOTUCATU-SP
Dezembro de 2011
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
ANÁLISE MICROMORFOLÓGICA E RELAÇÃO COM ATRIBUTOS DE UM SOLO
SOB DIFERENTES USOS E MANEJOS
FERNANDA COELHO GONÇALVES
Orientador: Profa Dr
a Maria Helena Moraes
Tese apresentada à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP - Campus de Botucatu,
para obtenção do título de Doutor em Agronomia
(Agricultura)
BOTUCATU-SP
Dezembro de 2011
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO
DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - UNESP - FCA
- LAGEADO - BOTUCATU (SP)
Gonçalves, Fernanda Coelho, 1983-
G635a Análise micromorfológica e relação com atributos de um
solo sob diferentes usos e manejos / Fernanda Coelho
Gonçalves. – Botucatu : [s.n.], 2011
ix, 97 f. : il. color., gráfs., tabs., fots.
Tese (Doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Fa-
culdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, 2011
Orientador: Maria Helena Moraes
Inclui bibliografia
1. Análise de imagens. 2. Física do solo. 3. Solos –
Estrutura. 4. Solos – Micromorfologia. 5. Solos – Uso.
I. Moraes, Maria Helena. II. Universidade Estadual
Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Campus de Botucatu).
Faculdade de Ciências Agronômicas. III. Título.
I
Aos meus pais, Luiz Fernando e Cleusa, e minhas irmãs, Katherine e Aline.
OFEREÇO E DEDICO
II
AGRADECIMENTOS
À Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, Campus de
Botucatu, e ao Programa de Pós- Graduação em Agronomia – Agricultura, pela oportunidade
de realização deste curso.
Ao Departamento de Recursos Naturais – Ciência do Solo e à Fazenda
de Ensino, Pesquisa e Produção da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP pela infra-
estrutura oferecida para o desenvolvimento deste trabalho.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-
CNPq pela concessão da bolsa de estudos.
À Coordenadoria de Aperfeiçoamentos de Pessoal de Nível Superior –
CAPES, pela concessão da bolsa de estudos que tornou possível a realização do estágio de
doutorado no exterior.
À Profa. Dra. Maria Helena Moraes, pela orientação e pelo tempo que
generosamente me dedicou transmitindo-me os melhores e mais úteis ensinamentos, sempre
com paciência e confiança.
À Profa. Dra. Rosa Maria Poch Claret, da Universitat de Lleida (ES),
pela orientação durante o estágio de doutorado.
À Profa. Dra. Kátia Luciene Maltoni, ao Dr. Sandro Roberto
Brancalião, ao Prof. Dr. José Eduardo Corá e à Profa. Dra. Maria de Fátima Guimarães pelas
importantes contribuições para a melhoria deste trabalho.
Ao Prof. Sílvio José Bicudo, pela concessão da área experimental para
a realização deste trabalho.
Aos professores da Faculdade de Ciências Agronômicas, pelo convívio
e pelos ensinamentos transmitidos ao longo do curso.
III
Aos funcionários das Fazendas de Ensino, Pesquisa e Produção, pelo
auxílio técnico durante a realização do experimento.
Aos funcionários do Departamento de Recursos Naturais – Ciência do
Solo, pela atenção, amizade e auxílios prestados.
A todos os colegas e amigos pelos momentos de descontração,
amizade e troca de experiências.
IV
SUMÁRIO
pag
1 RESUMO................................................................................................................... 01
2 SUMMARY………………………………………………………………………... 03
3 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 05
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................. 07
4.1 Preparo do solo................................................................................................ 07
4.2 Micromorfologia do solo................................................................................. 09
4.2.1 Conceitos básicos das organizações micromorfológicas......................... 10
4.2.2 Uso da micromorfologia no estudo da estrutura e da porosidade do
solo........................................................................................................
13
4.2.3 Aplicações da micromorfologia em estudos de manejo do solo.............. 14
4.3 Dinâmica da água no solo................................................................................. 16
4.3.1 Infiltração de água no solo....................................................................... 16
4.3.2 Retenção de água no solo......................................................................... 18
4.3.3 Disponibilidade de água para as plantas.................................................. 19
4.4 Dinâmica da matéria orgânica........................................................................... 20
4.4.1 Acúmulo de matéria orgânica no solo...................................................... 21
4.4.2 Frações da matéria orgânica..................................................................... 22
4.4.3 Matéria orgânica e as propriedades físicas do solo.................................. 24
5 MATERIAL E MÉTODOS....................................................................................... 27
5.1 Localização e caracterização da área experimental.......................................... 27
5.2 Histórico da área experimental.......................................................................... 28
5.3 Delineamento experimental e tratamentos........................................................ 29
5.4 Coleta das amostras de solo.............................................................................. 29
5.5 Análises micromorfológicas e micromorfométricas......................................... 30
5.5.1 Análise de lâminas delgadas e de blocos impregnados............................ 30
5.6 Análises físicas.................................................................................................. 35
5.6.1 Argila dispersa em água........................................................................... 35
V
5.6.2 Curva de retenção de água e conteúdo de água no solo entre as tensões
0,006 e 1,5 MPa......................................................................................
35
5.6.3 Densidade do solo.................................................................................... 36
5.6.4 Distribuição de agregados por tamanho e diâmetro médio ponderado.... 36
5.6.5 Infiltração de água no solo....................................................................... 37
5.6.6 Porosidade total, macroporosidade e microporosidade............................ 37
5.6.7 Resistência do solo à penetração.............................................................. 37
5.7 Análises químicas.............................................................................................. 38
5.7.1 Carbono orgânico total do solo................................................................ 38
5.7.2 Fracionamento químico da matéria orgânica do solo.............................. 38
5.8 Análise estatística.............................................................................................. 40
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................... 41
6.1 Descrição micromorfológica das lâminas delgadas.......................................... 41
6.2 Análise micromorfométrica.............................................................................. 46
6.3 Infiltração de água no solo................................................................................ 53
6.4 Curva de retenção de água no solo.................................................................... 55
6.5 Conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa............................ 59
6.6 Carbono orgânico total do solo......................................................................... 61
6.7 Fracionamento químico da matéria orgânica do solo....................................... 62
6.8 Densidade do solo............................................................................................. 66
6.9 Porosidade total do solo.................................................................................... 68
6.10 Macroporosidade do solo................................................................................ 69
6.11 Microporosidade do solo................................................................................. 71
6.12 Resistência do solo à penetração..................................................................... 72
6.13 Argila dispersa em água.................................................................................. 75
6.14 Distribuição de agregados por tamanho e diâmetro médio ponderado........... 77
7 CONCLUSÃO........................................................................................................... 82
8 REFERÊNCIAS......................................................................................................... 83
VI
TABELAS
Tabelas pag
1 Caracterização granulométrica das camadas 0,0 – 0,10 e 0,10 – 0,20 m do solo
da área experimental e da área de mata................................................................
28
2 Descrição micromorfológica dos tratamentos e camadas estudados.................... 42
3 Análise da variância para os valores de porosidade (% de área) quantificados
pelo programa ImageJ, para 20 repetições por bloco..........................................
46
4 Valores médios de porosidade (% de área) quantificados pelo programa
ImageJ para os tratamentos e camadas estudados................................................
47
5 Análise da variância para a distribuição da porosidade total segundo a forma
dos poros...............................................................................................................
52
6 Comparação entre as médias de distribuição da porosidade total segundo a
forma de poros......................................................................................................
52
7 Valores de velocidade básica de infiltração (VIB) de água no solo para os
tratamentos estudados...........................................................................................
53
8 Análise da variância para os valores de conteúdo de água nas diferentes
tensões...................................................................................................................
55
9 Valores médios de conteúdo de água no solo (dm3 dm
-3) nas diferentes tensões
para os tratamentos e camadas estudados.............................................................
57
10 Análise da variância para os valores de conteúdo de água no solo entre as
tensões 0,006 e 1,5 MPa.......................................................................................
59
11 Valores médios de conteúdo de água (dm3 dm
-3) no solo entre as tensões 0,006
e 1,5 MPa para os tratamentos e camadas estudados............................................
60
12 Análise da variância para os teores de carbono orgânico total do solo................ 61
13 Teores médios de carbono orgânico total do solo (g dm-3
) para os tratamentos e
camadas estudados................................................................................................ 61
14 Análise da variância para os teores de carbono ligado aos ácidos fúlvicos (C–
AF), aos ácidos húmicos (C–AH), à fração humina (C–HU) do solo e para a
relação C-AH/C-AF..............................................................................................
62
VII
15 Teores de carbono ligado aos ácidos fúlvicos (C–AF), ácidos húmicos (C–
AH), à fração humina (C–HU) do solo e relação C-AH/C-AF para os
tratamentos e camadas estudados.........................................................................
63
16 Análise da variância para os valores de densidade do solo.................................. 66
17 Valores médios de densidade do solo (kg dm-3
) para os tratamentos e camadas
estudados...............................................................................................................
67
18 Análise de variância para os valores de porosidade total do solo......................... 68
19 Valores médios de porosidade total do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados................................................................................................
69
20 Análise de variância para os valores de macroporosidade do solo....................... 69
21 Valores médios de macroporosidade do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados................................................................................................
70
22 Análise de variância para os valores de microporosidade do solo....................... 71
23 Valores médios de microporosidade do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados................................................................................................
71
24 Análise da variância para os valores de resistência do solo à penetração............ 72
25 Valores médios de resistência do solo à penetração (MPa) para os tratamentos
e camadas estudados.............................................................................................
73
26 Análise da variância para os valores de umidade do solo no momento da
medição da resistência do solo à penetração........................................................
74
27 Valores médios de umidade do solo (%) no momento da medição da
resistência do solo à penetração para os tratamentos e camadas estudados.........
74
28 Análise da variância para os valores de argila dispersa em água......................... 75
29 Valores médios de argila dispersa em água (g kg-1
) para os tratamentos e
camadas estudados................................................................................................
76
30 Análise da variância para os valores de distribuição de agregados em classes
de tamanho (mm) e para os valores de diâmetro médio ponderado dos
agregados..............................................................................................................
77
31 Comparação entre as médias de diâmetro médio ponderado dos agregados
(mm) entre os tratamentos estudados....................................................................
79
VIII
FIGURAS
Figuras pag
1 Localização da área experimental e da área de mata............................................... 27
2 Sistema hidráulico de coleta de amostras indeformadas de solos........................... 30
3 Máquina com disco rotatório utilizada para o polimento das amostras (a), disco
com carboreto de silício (b) e realização do polimento (c).....................................
32
4 Máquina de corte do Laboratório de confecção de lâminas delgadas da
Universidade de Lleida (a) e realização do corte dos blocos impregnados (b)....... 32
5 Máquina de polimento Rectifieuse Multiplaques, modelo 1.03.12P, da marca
francesa BROT®
(a) e blocos impregnados sendo polidos (b).................................
33
6
Re-impregnação dos blocos para correção de falhas (a) e blocos re-impregnados
(b).............................................................................................................................
33
7 Laboratório de micromorfologia e análise de imagens da Universidade de
Lleida. Descrição morfológica das lâminas delgadas (a) e aquisição das imagens
dos blocos em ambiente escuro sob luz ultravioleta................................................
34
8 Mesa de tensão (a) e câmaras de pressão de Richards (b)....................................... 36
9 Equipamentos instalados no campo para a determinação da infiltração de água
no solo......................................................................................................................
37
10 Etapas do fracionamento da matéria orgânica: centrifugação e coleta do
sobrenadante (a); filtração e separação dos extratos contendo as frações AF e
AH (b)......................................................................................................................
39
11 Microestrutura do solo sob (a) mata, (b) semeadura direta e (c) arado de disco na
camada 0,0 – 0,10 m................................................................................................
43
12 Porosidade do solo sob (a) pousio e (b) sob preparo com grade pesada................. 43
13 Feições pedológicas na camada 0,0 – 0,10 m do solo sob mata. (a) secção de
tecido vegetal, (b) presença de preenchimento de canal por agregados e
excrementos, (c) excrementos produzidos por ácaros e (d) excremento produzido
por minhoca (d)........................................................................................................
45
IX
14 Fragmentos de carvão observados nas lâminas delgadas de solo............................ 46
15 Distribuição do número total de poros do solo sob mata, semeadura direta,
pousio, arado de discos e grade pesada segundo a forma (Arr: arredondados;
Along: alongados; Comp: complexos) e o tamanho de poros.................................
49
16 Distribuição da porosidade do solo sob mata, semeadura direta, pousio, arado de
discos e grade pesada segundo a forma (Arr: arredondados; Along: alongados;
Comp: complexos)...................................................................................................
51
17 Capacidade de infiltração de água no solo para os sistemas de manejo
estudados..................................................................................................................
53
18 Porosidade do solo sob (a) semeadura direta, (b) arado de discos, (c) pousio e (d)
grade pesada, na camada 0,0 – 0,10 m....................................................................
54
19 Curvas de retenção de água no solo para os tratamentos estudados........................ 56
20 Microestrutura do solo sob pousio na camada 0,0 – 0,10 m, com poros do tipo
cavidades e fissuras..................................................................................................
58
21 Distribuição do carbono ligado às substâncias húmicas (%) nos tratamentos e
camadas estudadas...................................................................................................
65
22 Comparação entre as médias de distribuição de agregados em diferentes classes
de tamanho (%) entre os tratamentos estudados......................................................
78
23 Comparação entre as médias de diâmetro médio ponderado (DMP) dos
agregados do solo entre as camadas estudados........................................................
80
1
1 RESUMO
As modificações antrópicas, causadas por atividades como cultivo e
tráfego de máquinas, afetam diretamente a estrutura do solo, causando diminuição da
estabilidade de agregados, aumento da densidade, alterações na porosidade e menor
disponibilidade de água e aeração e, conseqüentemente, diminuição do desenvolvimento
normal das plantas. A observação da morfologia do solo possibilita visualização da estrutura e
do espaço poroso do solo em sua forma natural, tornando a micromorfologia e a análise de
imagens ferramentas importantes na interpretação dos efeitos do manejo. O trabalho teve por
objetivo avaliar o efeito dos sistemas de uso e manejo sobre os atributos de um Nitossolo
Vermelho distroférrico, com auxílio da micromorfologia do solo. O delineamento
experimental foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, com os seguintes
tratamentos empregados por 19 anos consecutivos: arado de discos com atuação até a
profundidade de 0,20 a 0,25 m + duas gradagens niveladoras, grade pesada com atuação até a
profundidade de 0,15 a 0,18 m + duas gradagens niveladoras, semeadura direta, pousio com
vegetação espontânea e mata. Foram determinados os seguintes atributos: curva de retenção de
água, infiltração de água no solo, matéria orgânica, fracionamento químico da matéria
orgânica, densidade do solo, porosidade, resistência do solo à penetração, argila dispersa em
água, distribuição de agregados por tamanho e diâmetro médio ponderado. Além disso, foi
2
realizada a análise de imagens dos blocos, para a determinação da macroporosidade, e a
análise de âminas delgadas para o estudo da porosidade e estrutura do solo. As amostras
indeformadas e deformadas foram coletadas nas camadas de 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m. A
análise micromorfológica e micromorfométrica do solo permite caracterizar o efeito do uso e
manejo do solo sobre a estrutura e sobre a forma e o tamanho dos poros. Solos sob preparo
com arado de discos, grade pesada e sob pousio condicionam um arranjo mais denso da
estrutura, com conseqüente alteração na forma e no tamanho dos poros que influenciam a
infiltração e a retenção de água no solo. Há diminuição do teor de matéria orgânica na camada
superficial do solo sob pousio, semeadura direta, preparo com arado de discos e grade pesada
em comparação com o solo sob mata. Os sistemas de uso e manejo afetam a evolução da
matéria orgânica do solo. O estudo micromorfológico e micromorfométrico do solo mostra-se
mais eficiente na identificação de estágios iniciais de compactação do que os dados obtidos
pela análise de rotina. A técnica da micromorfologia é eficiente para identificar diferenças na
porosidade do solo entre sistemas de uso e manejo.
3
MICROMORPHOLOGICAL ANALYSIS AND RELATIONS WITH SOIL
ATTRIBUTES UNDER DIFFERENT USES AND MANAGEMENTS
Botucatu, 2011. 97f. Tese (Doutorado em Agronomia/Agricultura) – Faculdade de Ciências
Agronômicas, Universidade Estadual Paulista
Author: Fernanda Coelho Gonçalves
Adviser: Maria Helena Moraes
2 SUMMARY
The anthropogenic changes caused by activities such as farming and machinery traffic directly
affect soil structure, causing a decrease in aggregate stability, increased in soil bulk density,
changes in porosity, permeability, lower availability of water and aeration and, consequently,
the decrease in the normal development of plants. The observation of soil in its natural form
provides better visualization of the structure and behavior of the soil pore space, making the
micromorphology and image analysis tools important in interpreting effects of management.
This study had as objective to evaluate the effect of the use and management systems on the
attributes of a dystroferric Red Nitosol, with the aid of soil micromorphology. The experiment
was analysed as a completely randomized design with four replications, and the following
treatments employed for 19 consecutive years: disc plow acting to a depth from 0.20 to 0.25 m
+ two soft harrowings, heavy disc harrow acting to a depth from 0.15 to 0.18 m + two soft
harrowings, no tillage, fallow with natural vegetation and forest. The following soil attributes
were determined: water retention curve, water infiltration, organic matter, quantification of the
humic fractions, bulk density, porosity, resistance to penetration, dispersed clay, distribution
of aggregates by size classes and mean weight diameter. The block image analysis were
performed to determine the macroporosity, and the analysis of thin sections to study the
porosity and soil structure. The undisturbed and disturbed samples were collected in two
layers, between 0.0 to 0.10 m and 0.10-0.20 m. The soil micromorphological and
micromorfometric analysis allows to characterize the effect of soil use and management on the
structure and the shape and size of pores. The soil tillage with disk plow, heavy disc harrow
4
and under fallow condition a denser arrangement of the structure, with consequent change in
shape and size of pores that influence infiltration and soil water retention. There is a decrease
of the organic matter content in the surface layer of soil under fallow, no tillage, tillage with
disk plow and heavy disc harrow compared with the soil under forest. The use and
management systems affect the evolution of soil organic matter. The study of soil
micromorphology and micromorphometric show to be more effective in identify early stages
of compression than the data obtained by routine analysis.
____________________________
Keywords: management systems, physical attributes, image analysis.
5
3 INTRODUÇÃO
O termo estrutura do solo refere-se ao arranjo espacial das partículas
primárias do solo em agrupamentos secundários denominados agregados. A estrutura do solo
resulta das interações entre a parte sólida e os poros do solo.
O cultivo causa modificações na estrutura do solo, principalmente nos
horizontes superficiais. Essas modificações se dão pela quebra dos agregados maiores em
agregados menores e pela diminuição do teor de matéria orgânica do solo, resultando em
alterações na densidade do solo, na porosidade, na resistência do solo à penetração, na
infiltração, na retenção de água no solo, no conteúdo de água disponível para as plantas, na
aeração e no crescimento e desenvolvimento das plantas. A magnitude com que as alterações
ocorrem depende do tipo de solo e dos sistemas de manejo utilizados.
Sistemas de manejo com revolvimento intensivo do solo e com baixa
adição de resíduos orgânicos podem ser nocivos à estrutura do solo, pois afetam o teor de
matéria orgânica do solo que é um dos principais agentes de formação e estabilização de
agregados.
A micromorfologia do solo vem sendo utilizada em estudos ligados ao
manejo e conservação do solo e da água, pois permite a observação dos componentes
estruturais do solo na sua forma natural, facilitando a visualização da estrutura e do espaço
poroso do solo.
6
Aliada a técnicas de processamento e análise de imagens, a
micromorfologia é capaz de fornecer resultados precisos sobre a porosidade, além de
possibilitar a visualização de modificações estruturais. Logo, as informações obtidas a partir
do estudo micromorfológico do solo, quando relacionados a outros indicadores de qualidade
do solo, possibilitam melhor interpretação e compreensão dos efeitos do manejo do solo.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos sistemas de uso e
manejo sobre os atributos de um Nitossolo Vermelho distroférrico, com auxílio da
micromorfologia do solo.
7
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1 Preparo do solo
O preparo do solo tem por objetivo melhorar as condições do solo para
favorecer a germinação das sementes e o crescimento e desenvolvimento das plantas, facilitar
o movimento de água e ar, controlar plantas indesejáveis e, em alguns casos, auxiliar no
manejo dos resíduos culturais. Por outro lado, também apresenta efeitos negativos, pois
interfere na estrutura e no grau de cobertura do solo, o que pode ocasionar alterações em seus
atributos físicos e hídricos (BERTOL; SANTOS, 1995). Entre os aspectos negativos do
preparo intensivo, pode-se destacar a redução da estabilidade de agregados, formação de
camadas compactadas, aumento da taxa de decomposição de matéria orgânica e exposição do
solo à chuva, intensificando a erosão hídrica (ALEGRE et al., 1991).
Convencionou-se denominar sistema de preparo convencional a todas
as modalidades que utilizam operações de preparo primário com inversão das camadas do solo
e conseqüente incorporação dos resíduos, através de arados ou de grades pesadas, seguidas por
uma ou mais operações de preparo secundário. A grade pesada é um implemento muito
utilizado no preparo de solo. Em função dos discos mobilizarem o solo trabalhado em direções
opostas há uma tendência de pulverização dos solos, promovendo sua desagregação em
intensidade superior à dos arados em geral. A grade pesada apresenta alto rendimento de
8
trabalho, pois realiza, em uma mesma operação, a lavração e a gradagem. Onde existe grande
quantidade de massa vegetal, esta grade também trabalha bem, pois pica esse material, mas a
incorporação é mais superficial do que a realizada com arados. Normalmente, a grade trabalha
o solo a pouca profundidade e apresenta alto rendimento de campo, porém o uso contínuo
desse implemento pode levar à formação de camadas compactadas, chamadas “pé-de-grade”
(SILVA, 1992).
Fazendo comparações entre as operações executadas entre os arados e
as grades, Silveira (1988) salienta que, em muitas regiões, o arado de disco está em desuso,
sendo substituído pelas grades aradoras médias ou pesadas e que, de um modo geral, são
utilizadas duas operações de grade pesada seguidas de uma ou mais passadas de grade
niveladora. As grades pesadas são preferidas no lugar dos arados de discos, devido a maior
largura e velocidade de deslocamento, o que aumenta sensivelmente a capacidade efetiva de
trabalho, porém, com perdas na profundidade de trabalho, resultando num tipo de preparo
raso.
Carvalho Filho et al. (2008), avaliando a mobilização do solo causada
por equipamentos de preparo em um Latossolo Vermelho, observaram que a grade pesada
causa maior empolamento do solo. O empolamento é a expansão volumétrica com
conseqüente redução da densidade do solo, quando mobilizado mecanicamente, o mesmo gera
benefícios no momento da semeadura, no entanto o solo se torna desagregado, propicio ao
encrostamento e a erosão.
O sistema de semeadura direta pode ser uma alternativa ao sistema
convencional de preparo do solo e contribuir para a sustentabilidade de sistemas agrícolas
intensivos, por manter o solo coberto por restos culturais, minimizando os efeitos da erosão e,
ainda, manter o conteúdo de matéria orgânica (ALBUQUERQUE et al., 1995). O sistema de
semeadura direta pode contribuir para uma melhor condição físico-hídrica do solo, pela não
formação de crostas superficiais, aumento da estabilidade de agregados devido ao acúmulo de
matéria orgânica, estabelecimento de porosidade contínua (bioporos) pela atividade biológica
da fauna edáfica e de raízes e o equilíbrio entre os valores de macro e microporosidade, que
por sua vez podem contribuir para um maior volume de água disponível (SALTON;
MIELNICZUK, 1995).
9
Para o pousio, que consiste em deixar o solo intocável durante um
período de tempo, permitindo a regeneração da vegetação a partir das sementes existentes no
solo ou trazidos pelo vento e animais, a reestruturação do sistema ocorre devido à matéria
orgânica que vai sendo depositada no solo ao longo do período de descanso. Atualmente, solos
mantidos em pousio são raros e, conseqüentemente, são escassas as possibilidades de estudá-
los em relação à reorganização estrutural decorrente do seu uso (COUTINHO et al., 2004).
Os efeitos diferenciados sobre os atributos físicos, devido ao tipo de
preparo de solo adotado em cada sistema de manejo, são dependentes da intensidade de
revolvimento, do trânsito de máquinas, do tipo de equipamento utilizado, do manejo dos
resíduos vegetais e das condições de umidade do solo no momento do preparo (VIEIRA;
MUZILLI, 1995).
4.2 Micromorfologia do solo
A micromorfologia do solo destina-se ao estudo das organizações
microscópicas, também chamadas de microorganizações pedológicas, ou microestruturas,
trabalhando com constituintes e organizações na ordem de medida dos milímetros e dos
micrômetros (BREWER, 1976; BULLOCK et al., 1985). Ela contempla o estudo detalhado
dos constituintes dos agregados dos horizontes de solo e de suas relações, seu grau de
preservação face às adições ou perdas, contribuindo para importantes deduções a respeito dos
processos pedológicos envolvidos, sejam eles naturais ou resultantes dos usos e manejos
(BREWER, 1976; BULLOCK et al., 1985; MIEDEMA, 1997; CASTRO et al., 2003).
Conseqüentemente, a micromorfologia é importante para as investigações na área de manejo,
classificação e gênese dos solos (STOOPS, 2003).
A técnica requer amostras adequadamente coletadas, previamente
impregnadas com resinas, finamente cortadas e coladas em lâminas delgadas similares às
petrográficas, podendo ser produzidas também em tamanho médio ou “mamute”
(JONGERIUS; HEINTZBERGER, 1975). As lâminas assim preparadas são observadas com
auxílio de lupas e microscópios ópticos polarizadores, podendo ainda ser submetidas à
microscopia eletrônica e microanálise, após tratamentos adequados (STOOPS, 2003). Por ser
10
uma técnica de análise microscópica, os constituintes sólidos são identificados por suas
propriedades ópticas, admitindo-se também o uso de reagentes auxiliares na sua observação
(CASTRO et al., 2003).
Trata-se de uma técnica de observação que, por si só, não responde a
todas as questões levantadas numa pesquisa e, por isso, necessita dos resultados analíticos
obtidos pelo emprego de outras técnicas (MIEDEMA, 1997).
4.2.1 Conceitos básicos das organizações micromorfológicas
A União Internacional de Ciência do Solo, com o objetivo de
uniformizar a terminologia utilizada na descrição de lâminas, criou no final da década de 1960
a subcomissão de Micromorfologia do Solo. A idéia desse grupo era desenvolver um sistema
que fosse o mais amplo possível e aceito por toda a comunidade científica internacional que
trabalhasse com micromorfologia de solos. São reconhecidos cinco conceitos básicos
utilizados na análise microscópica e descrição dos solos (STOOPS, 2003):
Componentes básicos: minerais (quartzo, feldspatos, micas, calcita, argilas silicatadas, etc.) e
outras unidades básicas (tecidos de plantas, matéria orgânica etc.). Constituem a base de
formação da micromassa, fundo matricial, feições pedológicas, estrutura e fábrica. São
partículas herdadas do material de origem ou formadas pela alteração de minerais primários
herdados ou pelo acúmulo de material orgânico na superfície ou dentro do solo. São divididos
em fração grosseira e fração fina.
Relação C/F (conceito G/F): razão entre a parte ocupada pelo material grosseiro (G) e pelo
material fino (F), que define a relação G/F. A separação entre o material grosseiro e o fino,
neste caso, não é fixa e depende da granulometria do solo estudado, da natureza das partículas
nas diferentes classes granulométricas, da espessura da lâmina e do poder de resolução do
microscópio no maior aumento utilizado. Para a descrição sistemática da relação G/F é
adotada a classificação denominada distribuição relativa G/F, que contém cinco padrões
baseados nas relações G/F das partículas. Padrões de distribuição relativa G/F: mônica:
unidades de fábrica com partículas de um só grupo de tamanho ou ainda material amorfo (por
exemplo, areia, silte, cascalho); gefúrica: as unidades grosseiras são ligadas por pontes de
11
material fino; quitônica: as unidades grosseiras estão rodeadas de material fino (por exemplo,
areia recoberta por argila ou agregados recobertos por argila); enáulica: material grosseiro e
agregados de material fino (microagregados) nos espaços intersticiais, sem preenchê-los
completamente e porfírica: as partículas grosseiras distribuem-se numa massa densa de
material fino (por exemplo, argila) e não existem os poros intersticiais.
Fundo matricial e micromassa: fundo matricial é o termo geral usado para descrever o
arranjo do material grosseiro e fino que forma a base do solo, sem incluir as feições
pedológicas. Micromassa é o termo geral utilizado para descrever o material fino do fundo
matricial. A descrição da micromassa é baseada na caracterização da fábrica do material fino
que a compõe, observada sob luz polarizada. Esta fábrica é denominada fábrica birrefringente
ou b-fabric, e é descrita pelos padrões de orientação e distribuição das cores de interferência e
pela sua natureza. A fábrica birrefringente do material fino pode ser subdividida em três
grupos principais: fábrica indiferenciada que é caracterizada pela ausência de cores de
interferência; fábrica cristalítica: caracterizada pela presença de pequenos cristalitos
birrefringentes (por exemplo, calcita), ou fragmentos de minerais (por exemplo, mica) que
causam as cores de interferência do material fino e fábrica estriada, salpicada e estrial:
caracterizada pela presença de zonas de argilas birrefringentes. Aquelas compostas por zonas
mais alongadas são descritas como estriadas. Se as zonas consistirem de domínios isolados, a
fábrica é denominada salpicada. Se todo o material fino exibir orientação paralela preferencial,
a fábrica é denominada estrial.
Estrutura e poros: arranjo das partículas primárias do solo em unidades chamadas agregados,
sendo o tamanho, forma e arranjo das partículas primárias e dos poros associados em materiais
agregados e não agregados e o tamanho, forma e arranjo de quaisquer agregados presentes,
também chamada microestrutura. Em materiais agregados, a microestrutura é caracterizada
pela descrição dos agregados junto aos poros associados entre e dentro dos agregados; em
materiais não-agregados, a microestrutura é descrita pelo arranjo da porosidade presente.
Quatro tipos de agregados são descritos para caracterizar a microestrutura: esferoidais, em
blocos, laminares e em prismas. O grau de desenvolvimento da estrutura é determinado pelo
grau de pedalidade. Stoops (2003) descreve três tipos de pedalidade: bem desenvolvida,
moderadamente desenvolvida e fracamente desenvolvida.
12
Os poros são espaços desprovidos de matéria sólida; podem ocorrer em quatro posições dentro
do fundo matricial: entre os agregados (interagregados), dentro dos agregados (intra-
agregados), atravessando os agregados (transagregados) e dentro de materiais não-agregados.
Os poros são classificados em seis tipos:
- Poros de empacotamento ou empilhamento: poros resultantes do empacotamento de grãos de
material grosseiro ou agregados. Estes poros são irregulares, orientados ao acaso e fortemente
interconectados. Este tipo de poro pode ser subdividido em: poros de empacotamento simples,
que resultam do empacotamento de grãos de material grosseiro; poros de empacotamento
composto, que resultam do empacotamento de agregados cujas faces não apresentam
acomodação; e poros de empacotamento complexo, que resultam do empacotamento de grãos
de material grosseiro e agregados.
- Cavidades: poros relativamente grandes que apresentam formas esféricas a alongadas, às
vezes irregulares. Estes poros não estão interconectados com outros.
- Canais: poros alongados com formas mais ou menos cilíndricas e que apresentam paredes
relativamente lisas. O diâmetro é praticamente constante na maior parte do seu comprimento.
- Câmaras: são poros cavitários interconectados por canais.
- Vesículas: poros semelhantes às cavidades, diferenciando-se destas pelo alisamento das
paredes e sua forma bem arredondada e regular.
- Fissuras: poros nos quais um dos seus eixos geométricos é muito menor que os outros dois.
São formados pela contração do solo, resultando em rachaduras.
Feições pedológicas: unidades discretas de fábrica que se diferenciam do material adjacente
por diferenças na concentração de um ou mais componentes, por exemplo, uma fração
granulométrica, matéria orgânica, cristais, componentes químicos ou fábrica interna diferente.
Fábricas birrefringentes estão excluídas das feições pedológicas. As feições pedológicas são
classificadas em sete grupos principais: feições pedológicas texturais, que consistem no
acúmulo de partículas de qualquer tamanho e em proporções variáveis relacionados ao
transporte mecânico; feições pedológicas de depleção, que são formadas pela perda de
componentes, não-texturais, da matriz do solo adjacente à superfície natural (poro ou
agregado); feições pedológicas cristalinas, que são constituídas por cristais, formados in situ,
de tamanhos variáveis sob o microscópio petrográfico; feições pedológicas amorfas ou
13
criptocristalinas, que são isotrópicas em luz polarizada, com exceção de inclusões de materiais
orgânicos ou minerais birrefringentes; nódulos, que são as feições pedológicas amorfas mais
comuns encontradas nas lâminas delgadas, são formadas pela concentração de Fe, Mn, oxi-
hidróxidos de Al etc.; feições pedológicas de fábrica ou contextura, que diferenciam-se do
material adjacente por uma diferença na fábrica interna (por exemplo, slickensides); e feições
pedológicas de excremento, que refletem a atividade biológica (passada ou presente) e
freqüentemente são componentes essenciais para a estrutura do solo. A fauna do solo é
responsável pela sua existência e pode consistir de materiais puramente orgânicos (feitos por
animais que comem plantas), terrosos (inorgânicos, formados por animais que comem solo) e
mistos.
4.2.2 Uso da micromorfologia no estudo da estrutura e da porosidade do
solo
Com o desenvolvimento de métodos de morfologia matemática
(SERRA, 1982; HORGAN, 1998) e da informática, o estudo micromorfológico da estrutura e
da porosidade do solo ganhou dimensão quantitativa. A partir da análise de imagens pode-se
medir a estrutura em seções 2-D de amostras indeformadas de solo. As imagens podem ser
preparadas em várias escalas, desde imagens obtidas em microscópios eletrônicos no modo de
elétrons retroespalhados, fotografias de lâminas delgadas (MURPHY et al., 1977 a, b) e
imagens fluorescentes de faces polidas de blocos impregnados, até imagens de monólitos
retirados de perfis do solo impregnados in situ (FITZPATRICK et al., 1985).
Após a obtenção das imagens, o espaço poroso pode ser medido
utilizando programas de análise de imagens em computador. O que mais desperta o interesse
nessa técnica, é a possibilidade de caracterizar o espaço poroso do solo de maneira
morfológica quantitativa. O estudo do espaço poroso com a utilização da análise de imagens
sobre lâminas delgadas de solo tem sido realizado por vários autores (JONGERIUS et al.,
1972; MURPHY et al., 1977 a,b; PAGLIAI et al., 1983; RINGROSE-VOASE, 1996; SILVA
et al., 1998, SOARES et al., 2005; LIMA et al., 2005; SOUZA et al., 2006; JUHÁSZ et al.,
2007).
14
A análise de imagens permite apenas medidas mono ou
bidimensionais, entretanto, essas medidas fornecem dados úteis do espaço poroso, permitindo
que esses sejam associados às características funcionais do solo (ZIDA, 1998). É possível,
também, estimar variáveis tridimensionais a partir de medidas bidimensionais utilizando a
estereologia (WEIBEL, 1980) ou utilizando a reconstrução de cortes seriados (VOGEL, 1997).
Ringrose-Voase (1991) classificou variáveis utilizadas para a descrição
quantitativa do espaço poroso em dois tipos: variáveis da imagem, que se referem ao conjunto
do espaço poroso na imagem, e variáveis do objeto, que se referem às entidades discretas
sobre a imagem. As variáveis da imagem encontradas em estudos quantitativos da porosidade
do solo são a porosidade total, a densidade de perímetro, a densidade de comprimento e o
número de objetos que aparecem na imagem. A porosidade total é a estimativa da porosidade
de uma imagem (HALLAIRE; COINTEPAS, 1993) obtida da relação entre o número de
pixels da fase porosa e o número total de pixels da imagem binária. A densidade de perímetro
é o valor do perímetro dos poros por unidade de área e a densidade de comprimento é o
comprimento de uma linha posicionada no centro dos poros por unidade de área.
Quando uma amostra de solo é selecionada, esta revela, no plano de
corte, poros que aparecem individualizados. Assim, Moran et al. (1988) propuseram o termo
poróide para designar as zonas correspondentes à interseção da rede tridimensional de poros
com o plano de corte da lâmina. As variáveis do objeto são medidas para cada poróide. As
variáveis de objeto mais comuns são: perímetro, área, perímetro convexo, forma, diâmetros de
Feret e número de interceptos. Uma vez determinadas, as variáveis de imagem e dos objetos
podem ser classificadas segundo classes de tamanhos, tipos de forma ou combinações de tipos
de forma com classes de tamanhos (COOPER, 1999).
4.2.3 Aplicações da micromorfologia em estudos de manejo do solo
A descrição e quantificação detalhada de feições, utilizando técnicas
micromorfológicas e de análise de imagens, permitem obter evidências acerca das mudanças
contínuas nos atributos físicos, químicos e biológicos do solo, bem como sobre o grau e a
direção dessas modificações a partir do estado original do solo, ajudando na interpretação do
comportamento e da dinâmica do solo. A principal vantagem dos estudos micromorfológicos,
15
tanto qualitativos como quantitativos, em relação a outras técnicas, talvez seja a avaliação
visual dos processos de transformação e gênese dentro da massa do solo, permitindo a
comparação entre estruturas de solos e horizontes diferentes, e também comparação dos
efeitos de diferentes sistemas de manejo sobre o solo (CASTRO et al., 2003).
O estudo dos efeitos do uso, cultivo e manejo do solo sobre a estrutura
tem sido uma das principais aplicações da micromorfologia e da análise de imagens de solos
(MIEDEMA, 1997). Encontram-se estudos sobre compactação do solo (MURPHY et al.,
1977b; GUPTA et al., 1998); sistemas de cultivo e manejo (PAGLIAI, 1994; MORAES, 2006;
ENCIDE, 2005; GOMES, 2008:); matéria orgânica (BENITES et al., 2001);ciclos de
umedecimento e secagem (VIANA et al., 2004; PIRES et al., 2009) e aplicação de
fertilizantes, estercos e outros materiais orgânicos (PAGLIAI et al., 1983; MORAES et al.,
2007; TOMA, 2008; ALMEIDA, 2009). Em trabalhos de erosão e conservação de solos, os
estudos micromorfológicos têm sido usados nos estudos de encrostamento superficial (USÓN;
POCH, 2000; CASTILHO, 2010).
Informações quantitativas do espaço poroso, obtidas por análise de
imagens, têm sido utilizadas para explicar o funcionamento hídrico de solos (BULLOCK;
THOMASSON, 1979; BOUMA; KOOISTRA, 1987; LIPIEC et al., 2006; SOUZA et al.,
2006; JUHÁSZ et al., 2007; KODESOVA et al., 2011). A micromorfologia, aliada a análise
de imagens, permite estabelecer relações entre a estrutura do solo e o tamanho e distribuição
dos poros com a taxa de infiltração de água e sua capacidade de retenção nos distintos
horizontes do solo (MIEDEMA, 1997). Estudos sobre a continuidade de poros no solo
utilizando técnicas de esteoroscopia e de tomografia computadorizada para a reconstrução 3-D
da porosidade do solo foram realizados por Bouma (1992) e Heijs et al. (1995). Atualmente, a
tendência dos estudos sobre o funcionamento hídrico dos solos é utilizar informações obtidas
de seções delgadas para o desenvolvimento de modelos de predição da estrutura e da
porosidade do solo (COOPER, 1999).
Outras técnicas mais modernas de análise de imagens, como a
tomografia computadorizada e a ressonância magnética, já são empregadas na ciência do solo
para a análise 3-D da porosidade e estrutura do solo (ELLIOT; HECK, 2007;
KRAVCHENKO et al., 2011; PIRES, 2011). Essas técnicas vêm ganhando mais resolução, o
que favorece as pesquisas futuras sobre a formação e dinâmica da estrutura do solo.
16
As técnicas micromorfológicas e de análise de imagens associadas a
análises químicas, mineralógicas e físicas fornecem informações importantes para estudos
agronômicos e ecológicos, nos quais a avaliação da dinâmica da estrutura do solo, em
diferentes escalas, é muito importante (CASTRO et al., 2003).
4.3 Dinâmica da água no solo
A dinâmica da água no solo envolve desde o movimento da água no
solo, determinado pela infiltração ou pela condutividade hidráulica, a armazenagem e retenção
da água, até a disponibilidade de água para as plantas.
4.3.1 Infiltração de água no solo
Infiltração é definida como a entrada de água no solo através da sua
superfície, isto é, através da interface solo-atmosfera. A quantidade de água que atravessa uma
unidade de área da superfície do solo por unidade de tempo é denominada taxa de infiltração
(LIBARDI, 2005). A capacidade de infiltração de água no solo é afetada por vários fatores,
tais como: a porosidade (PERROUX; WHITE, 1988; EVERT; KANWAR, 1992), a densidade
do solo (SALES et al., 1999), a cobertura do solo (ROTH et al., 1985; SIDIRAS; ROTH,
1987), a textura e o grau de agregação do solo (BERTONI; LOMBARDI NETO, 1990), o
selamento superficial (REICHERT et al., 1992; CHAVES et al., 1993), a umidade inicial
(ARAÚJO FILHO; RIBEIRO, 1996), a matéria orgânica, a estrutura e a variabilidade espacial
do terreno (KLAR, 1984). Desse modo, o conhecimento desse processo e das suas relações
com as propriedades do solo é de fundamental importância para o eficiente manejo do solo e
da água nos cultivos agrícolas (REICHARDT, 1996).
A teoria que rege a infiltração explica que a entrada de água no solo é
determinada, primeiramente, pelo gradiente de potencial mátrico, que está associado à
umidade do mesmo. Ao mesmo tempo, a entrada de água é controlada pela geometria do
espaço poroso. Em função disso, inicialmente, a taxa de infiltração é elevada, respondendo ao
gradiente de potencial matricial , e com o tempo, diminui até se tornar constante quando o solo
17
satura. Neste momento, a infiltração passa a ser função, quase que exclusivamente, da
macroporosidade do solo e é denominada de infiltração básica, a qual pode ser definida como
a quantidade máxima de água que o solo pode conduzir (HILLEL, 1973).
Estudos sobre o efeito dos sistemas de manejo na infiltração de água
mostram que, geralmente, a infiltração é maior em sistemas conservacionistas, como o plantio
direto, do que em sistemas convencionais de cultivo (CENTURION; DEMATTÊ, 1985; ELTZ
et al., 1989; BARCELOS et al., 1999; GHUMAN; SUR, 2001; FRANZLUEBBERS, 2002;
ALVES SOBRINHO et al., 2003). Isso é observado apesar do plantio direto apresentar,
geralmente, menor macroporosidade e maior umidade do solo, o que contribui para a menor
infiltração, quando comparado com o manejo convencional, no qual a umidade é menor e a
macroporosidade é maior. Entretanto, no sistema plantio direto fatores como o não
revolvimento e a presença de resíduos na superfície também são determinantes da dinâmica
desse processo (SCHICK et al., 2000).
A manutenção dos resíduos na superfície do solo é uma das principais
causas do aumento da infiltração de água no sistema plantio direto, pois os resíduos absorvem
o impacto da gota de chuva e assim reduzem o selamento superficial (BAUMHARDT et al.,
1993; BARCELOS et al., 1999). O selamento causa restrição à entrada de água no solo, por
obstruir poros importantes para o fluxo, principalmente macroporos, oriundos do rearranjo
natural do solo. Em sistemas de manejo convencional o selamento superficial acaba
restringindo a entrada de água no solo, sendo, na maioria das vezes, o responsável pela menor
infiltração observada nesses sistemas de manejo. (BARCELOS et al., 1999)
A infiltração também é influenciada pela presença dos canais formados
pela fauna e pelo apodrecimento de raízes e pela continuidade desses poros, que não é
destruída pelo preparo do solo. Esses bioporos proporcionam uma taxa de infiltração e um
volume final de água infiltrado maior em plantio direto do que em manejo convencional
(ELTZ et al., 1989; AZOOZ; ARSHAD, 1996), devido a manutenção da continuidade dos
poros, que é quebrada pelas operações de preparo em manejo convencional (MAULÉ; REED,
1993; BARCELOS et al., 1999). Por conta da presença de bioporos e da manutenção da
continuidade dos poros, Roth et al. (1988) observaram que uma precipitação de 60 mm
infiltrou completamente no solo sob plantio direto, enquanto que, no solo sob manejo
convencional, a infiltração foi de apenas 20%, mesmo esse apresentando maior porosidade do
18
que o solo sob plantio direto. Isso mostra a importante contribuição da atividade radicular e da
fauna do solo na alteração e manutenção da dinâmica dos fluxos de água no solo.
4.3.2 Retenção de água no solo
A retenção de água no solo é explicada por dois processos: a
capilaridade e a adsorção. Na capilaridade a retenção ocorre nos microporos dos agregados, e
está sempre associada a uma interface curva ar-água dependente do tamanho do poro. Na
adsorção, a retenção ocorre nas superfícies dos sólidos do solo como filmes presos a elas.
Logo após a drenagem livre de um solo saturado no campo, as forças capilares são
dominantes, e à medida que o solo seca a adsorção vai adquirindo maior importância.
No solo, a energia de retenção da água e seu conteúdo são expressos
pela curva característica de retenção de água. A curva característica de retenção de água no
solo é descrita pelo teor de água e pelo potencial mátrico, com decréscimo lento e contínuo
dessas variáveis durante a drenagem do solo (MACHADO et al., 2008). O conteúdo de água
retido em um determinado potencial é resultante da estrutura e da distribuição de poros do solo
(BEUTLER et al., 2002). Rawls et al. (1991) observaram que em elevados potenciais, a curva
de retenção é influenciada por poros estruturais associados ao efeito da matéria orgânica na
formação e estabilidade da estrutura do solo e, em baixo potencial, a composição
granulométrica e a mineralogia do solo tornam-se mais importantes devido à superfície
disponível para a adsorção de água (GUPTA; LARSON, 1979).
Rojas (1998) e Rojas e Van Lier (1999), comparando curvas
características de retenção de água de um Argissolo Vermelho, em sistema plantio direto e
manejo convencional, observaram diferenças significativas entre os sistemas de manejo, com
maior retenção de água no manejo convencional, em praticamente todos os potenciais
avaliados e camadas de solo. Diferenças entre curvas características de água também foram
observadas por Dalmago et al. (2009) em um Argissolo Vermelho, porém, o solo sob plantio
direto apresentou maior retenção de água nas camadas mais próximas à superfície. Por outro
lado, Cavalieri et al. (2006) não observaram influência significativa dos sistemas de manejo no
ajuste das curvas características de água de um Latossolo Vermelho.
19
A diferença na retenção de água de um solo sob plantio direto em
relação a outro sob manejo convencional se deve as alterações nas propriedades físicas dos
mesmos. A elevação na capacidade de retenção de água em sistema plantio direto,
normalmente, ocorre como resultado de um aumento na porosidade de retenção (meso e
microporosidade) (ROJAS; VAN LIER, 1999). O aumento do teor de matéria orgânica na
camada superficial do solo também contribui para elevar o teor de umidade, devido à sua alta
capacidade de hidratação e de retenção de água (MODEL et al., 1995) e seu efeito nas
propriedades físicas (CARPENEDO; MIELNICZUK, 1990).
4.3.3 Disponibilidade de água para as plantas
A armazenagem e a disponibilidade de água estão relacionadas com o
tamanho dos poros, isto é, com os macroporos e microporos. Os macroporos têm diâmetro
maior e por isso perdem água com maior facilidade pela ação da gravidade. Já os microporos
estão dispostos em forma de capilares contínuos de pequeno comprimento que se dirigem em
muitas direções diferentes, e por terem diâmetro menor em relação aos macroporos,
apresentam maior capacidade de resistir à perda de água. Esses espaços livres conferidos pelos
poros do solo permitem que a água seja armazenada em certa quantidade que varia de acordo
com a proporção entre macroporos e microporos (SAAD; LIBARDI, 1992).
A água disponível as plantas é apenas uma parte do volume total de
água armazenada pelo solo. A quantidade de água que as plantas podem dispor encontra-se
dentro de dois limites de umidade, o limite superior que é chamado de capacidade de campo
(CC) e o limite inferior, chamado de ponto de murcha permanente (PMP).
A CC é definida como a quantidade de água retida pelo solo após a
drenagem de seu excesso, quando a velocidade do movimento descendente praticamente
cessa, o que usualmente ocorre dois ou três dias depois de uma chuva ou irrigação em solos
permeáveis de textura e estrutura uniformes. A umidade do solo na capacidade de campo deve
corresponder ao potencial mátrico de -0,006 ou -0,01 MPa, para solos característicos de
regiões tropicais (REICHARDT, 1988) . O PMP é definido como a umidade do solo na qual
uma planta murcha não restabelece turgidez, mesmo quando colocada em atmosfera saturada
20
por 12 horas, é comumente identificado pela umidade do solo que corresponde ao potencial de
-1,5 MPa (VEIHMEYER; HENDRICKSON, 1949).
Esses limites dependem de fatores intrínsecos ao solo, como a textura e
o tipo de argila, e de outros que são modificados pelo manejo, como a estrutura e a porosidade
(SAAD; LIBARDI, 1992). Considerando que os limites de CC e PMP dependem das
propriedades físicas do solo e, que essas são alteradas pelo sistema de manejo, é fácil supor
que sua variação, para um mesmo solo, ocorre apenas em função do manejo adotado. Logo,
dependendo do grau em que as propriedades físicas são afetadas pelo manejo, a superioridade
de manejos conservacionistas, em garantir melhor retenção de água, pode não refletir em
maior disponibilidade as plantas se a quantidade adicional de água armazenada encontra-se em
potenciais menores do que aqueles que as plantas conseguem extrair. Tollner et al. (1984)
observaram que a disponibilidade de água para as plantas foi menor em solo sob plantio direto
apesar deste sistema ter apresentado maior armazenamento de água do que o manejo
convencional. Já, Van Ouwerkerk e Boone (1970) verificaram que a disponibilidade de água
as plantas foi semelhante entre os sistemas de manejo, embora o plantio direto tenha
apresentado maior retenção de água do que o convencional.
A falta de relação direta entre a retenção e a disponibilidade de água
está ligada a diferenças na estrutura e porosidade do solo (relação macroporos e microporos)
entre os sistemas de manejo. Essas diferenças nas propriedades físicas podem aumentar a
quantidade de poros numa faixa cuja água retida não se encontrará disponível para as plantas.
4.4 Dinâmica da matéria orgânica
Em solos tropicais e subtropicais altamente intemperizados, a matéria
orgânica tem grande importância no fornecimento de nutrientes as culturas, na retenção de
cátions, na complexação de elementos tóxicos e de micronutrientes, na estabilidade da
estrutura, na infiltração e retenção de água, na aeração, na atividade e diversidade microbiana,
constituindo assim, um componente fundamental de sua capacidade produtiva (STEVENSON,
1994).
21
Normalmente em solos sob vegetação nativa, os teores de matéria
orgânica do solo se mantêm estáveis no tempo, à medida que as adições de carbono orgânico
via resíduos de vegetais e sua conversão em matéria orgânica do solo são da mesma
magnitude que as perdas de carbono orgânico pela mineralização da matéria orgânica
promovidas pela atividade microbiana (SANCHEZ, 1976).
O uso agrícola altera o teor de matéria orgânica do solo, ocasionando,
normalmente, uma redução acentuada quando utilizados métodos de preparo com intenso
revolvimento do solo e sistemas de culturas com baixa adição de resíduos vegetais
(PALADINI; MIELNICZUK, 1991). Nessa situação, é estabelecido um processo de
degradação das condições químicas, físicas e biológicas do solo, além da perda da
produtividade das culturas.
4.4.1 Acúmulo de matéria orgânica no solo
O teor de matéria orgânica do solo é determinado pela diferença entre
as quantidades de carbono adicionadas e perdidas. A fração do carbono orgânico adicionado,
efetivamente retido no solo na forma de matéria orgânica, e a fração do carbono na matéria
orgânica do solo, perdido pela decomposição microbiana, erosão e lixiviação, são afetadas
pela temperatura, umidade, textura e mineralogia do solo e práticas de manejo, especialmente
o grau de revolvimento do solo. Segundo Bayer (1996), solos argilosos e mais intemperizados,
com predomínio de minerais de carga variável, como os Latossolos, apresentam menores taxas
de decomposição da matéria orgânica, além disso, essas taxas são menos influenciadas pelos
sistemas de preparo do solo, em comparação a solos arenosos e menos intemperizados. O
autor observou em um Latossolo Bruno (620 g kg-1
de argila e 211 g kg-1
de Fe2O3), em
preparo convencional, uma taxa de decomposição de 1,4%, a qual diminuiu para 1,2% no solo
em plantio direto. Por outro lado, em um Argissolo Vermelho Distrófico (220 g kg-1
de argila
e 103 g kg-1
de Fe2O3), a taxa de decomposição foi de 5,4% em preparo convencional, e de
2,9% no sistema plantio direto.
Nas regiões tropicais, de maneira geral, os solos apresentam um grau
mais avançado de intemperismo, havendo predomínio, na fração argila, de minerais, como
óxidos de ferro e alumínio e de argilosilicatos, como a caulinita. A elevada área de superfície
22
específica e os grupos funcionais dispostos na superfície determinam a grande interação desses
minerais com a matéria orgânica do solo, resultando em uma maior estabilidade da fração
orgânica a decomposição pelos microrganismos (PARFITT et al., 1997).
Considerando que um mesmo sistema de manejo de solo afeta de
forma semelhante os regimes de temperatura e umidade, bem como o fracionamento e
incorporação dos resíduos vegetais em ambos os solos, o efeito diferenciado dos sistemas de
preparo na taxa de decomposição deve-se, provavelmente, a aspectos relacionados à diferente
capacidade de proteção da matéria orgânica a ação decompositora dos microrganismos. No
Latossolo, além da mais alta proteção física da matéria orgânica pela maior capacidade de
formação de agregados, a matéria orgânica encontra-se, em grande parte, associada a
superfícies minerais de óxidos de ferro, a qual é pouco afetada pelos preparos do solo, devido
à sua alta estabilidade química (OADES et al., 1989).
4.4.2 Frações da matéria orgânica
A matéria orgânica do solo é composta por palhada (resíduo vegetal na
superfície do solo), fração leve (resíduos em vários estágios de decomposição), biomassa
microbiana (bactérias, fungos, algas, protozoários e nematóides), compostos orgânicos
solúveis e matéria orgânica humificada. Cada constituinte da matéria orgânica possui suas
características moleculares e interage de maneira diferente nos processos que ocorrem no solo.
A quantidade e proporção com que cada constituinte é encontrado no solo têm sido utilizadas
como indicadores da qualidade do solo.
A degradação ou mineralização e a humificação são os processos
responsáveis pela evolução da matéria orgânica e ocorrem sob influência do meio. A
mineralização constitui a fase de perdas ocorridas durante a decomposição dos compostos
orgânicos, e é dividida em primária e secundária. Na primária ocorre a tranformação de 70-
80% da matéria orgânica em moléculas simples como CO2, H2O, permanecendo no solo uma
pequena fração de compostos fenólicos solúveis e compostos lignificados parcialmente
transformados; na secundária ocorre a degradação da matéria orgânica já estabilizada, da qual
os microrganismos utilizam, no seu metabolismo, o nitrogênio presente em cadeias alifáticas
de moléculas orgânicas pouco condensadas, como as que ocorrem em ácidos fúlvicos e
23
húmicos castanhos. Os compostos fenólicos solúveis e os tecidos lignificados pouco
transformados que permanecem no solo após a mineralização da matéria orgânica fresca, são
estabilizados por processos bio-físico-químicos que ocorrem nas condições pedoclimáticas,
formando as frações ou substâncias humificadas. A humificação pode ocorrer de três formas:
pela herança, que se dá pela evolução direta de compostos lignificados pouco transformados
que se acumulam em ambientes desfavoráveis a atividade microbiana (turfas e solos
hidromórficos); pela via de síntese microbiana, que descreve a insolubilização de
polissacarídeos provenientes de microrganismos mortos, em meio biologicamente muito ativo,
formando a humina microbiana; pela via de insolubilização, que forma de substâncias húmicas
em solos aerados, pela oxidação de compostos fenólicos solúveis a quinonas, que polimerizam
em compostos dímeros e trímeros (ácidos crêmicos e himatomelânicos) que sofrem
policondensação dos núcleos aromáticos formando as substâncias húmicas. A importância
relativa de cada processo é governada pelos fatores pedogenéticos, que determinaram, em
função do tipo de ecossistema dominante, tipos morfológicos e diferenciados de húmus,
podendo ser facilmente modificados por alterações ambientais provocadas pelo uso do solo,
conduzindo a perdas quantitativas e qualitativas do húmus em solos cultivados (GUERRA et
al., 2008).
As substâncias húmicas são um grupo de compostos orgânicos de alta
complexidade química e estrutural. Consideradas os principais componentes da matéria
orgânica, constituem 85% a 90% da reserva total do carbono orgânico (SANTOS;
CAMARGO, 1999). Essas substâncias podem ser divididas em diferentes frações, de acordo
com as características físico-químicas de cada grupo de substâncias húmicas, em função dos
procedimentos de separação e extração (GUERRA; SANTOS, 1999). Considerando a
solubilidade em meio ácido e alcalino e o peso molecular, as substâncias húmicas podem ser
divididas em: ácidos fúlvicos (solúvel em qualquer pH e de baixo peso molecular), ácidos
húmicos (insolúvel em meio ácido e de maior peso molecular) e humina (material húmico com
elevado conteúdo de carbono e insolúvel em meio alcalino) (STEVENSON, 1994).
Os ácidos húmicos representam a fração intermediária entre a
estabilização dos compostos pela interação com a matéria mineral e a ocorrência de ácidos
orgânicos oxidados livres na solução do solo. Os ácidos húmicos são, portanto, indicadores da
direção do processo de humificação e refletem a condição de gênese e também de manejo do
24
solo. Solos de ambientes temperados, naturalmente férteis, apresentam teores relativos de
ácidos húmicos e valores da relação C-ligado aos ácidos húmicos/C-ligado aos ácidos fúlvicos
maiores que 1,0 (KONONOVA, 1982). A fração orgânica dos solos tropicais é dominada
pelas huminas e, tanto a intensa mineralização dos resíduos, como restrições edáficas a
atividade biológica, torna os valores da relação C-ligado aos ácidos húmicos/C-ligado aos
ácidos fúlvicos menores do que 1,0 (DABIN, 1981; ORTEGA, 1982; CANELLAS et al.,
2000).
Fontana et al. (2008), estudando solos de várias regiões do Brasil,
encontraram padrões diferenciados das substâncias húmicas. Nos Latossolos, a humina
predominou, tanto nos horizontes superficiais como subsuperficiais, seguida dos ácidos
fúlvicos. O valor da relação C-ligado aos ácidos húmicos/C-ligado aos ácidos fúlvicos foi um
pouco maior nos horizontes superficiais, porém, de maneira geral, inferior a 1,0 em ambos os
horizontes. Nesses solos houve um aumento do C-ligado aos ácidos fúlvicos e diminuição
significativa do C-ligado aos ácidos húmicos nos horizontes subsuperficiais. De acordo com
Anjos et al. (2008), as variações nas substâncias húmicas, entre classes de solos e horizontes,
resultam de diferenças nos processos pedogenéticos e dos pedoambientais.
4.4.3 Matéria orgânica e as propriedades físicas do solo
A principal propriedade física do solo influenciada pela matéria
orgânica é a agregação. A partir do seu efeito sobre a agregação do solo, são afetadas as
demais características, como a densidade, a porosidade, a aeração, a capacidade de retenção e
a infiltração de água, que são fundamentais à capacidade produtiva do solo.
A formação dos agregados, unidades básicas da estrutura do solo, é
atribuída, primeiramente, às forças físicas envolvidas no umedecimento e secamento,
congelamento e descongelamento, e ação de compressão pelas raízes. Após a aproximação das
partículas minerais, a matéria orgânica apresenta importância fundamental como um dos
fatores determinantes da estabilização dos agregados. Campos et al. (1995) demonstraram a
relação entre diâmetro médio geométrico dos agregados e os teores de carbono orgânico em
um Latossolo Vermelho escuro. Outros autores, observaram que a importância da matéria
25
orgânica do solo na estabilidade dos agregados é variável com a textura e mineralogia dos solo
(ROTH et al., 1991; ANGERS, 1992; SILVA; MIELNICZUK, 1997).
Na formação e estabilização de agregados várias formas de ligação
ocorrem concomitantemente. As macromoléculas húmicas apresentam uma grande quantidade
de radicais orgânicos, que interagem de forma distinta com a superfície do mineral.
Adicionalmente às ligações eletrostáticas, coordenação e ponte de cátions, a alta resistência
dos agregados organominerais se deve a outras formas de atração, como pontes de hidrogênio,
forças de van der Waals e aumento da entropia do sistema. Este é causado pelo deslocamento
de um grande número de moléculas de água, quando da adsorção de macromoléculas húmicas
à superfície dos minerais.
Outra categoria de compostos orgânicos importantes na estabilização
de agregados são os polissacarídeos. Eles fazem parte do grupo dos carboidratos, os quais
representam 5-25% da matéria orgânica do solo (GUERRA et al., 2008). Os polissacarídeos
do solo são mucilagens provenientes do metabolismo microbiano (STEVENSON, 1994) e da
decomposição de raízes, resíduos vegetais e animais e da exsudação radicular (OADES,
1984).
A rizosfera é também um importante sitio de produção de mucilagens.
Materiais orgânicos liberados pelas raízes no solo podem atingir de 40 a 79% do seu peso seco
(BARBER; MARTIN, 1976), e são considerados como substâncias estabilizadoras de
agregados (OADES, 1978). Além do efeito direto das excreções radiculares na estabilização
dos microagregados, devido à ação cimentante, poderá ocorrer influência indireta, já que esses
compostos orgânicos representam uma importante fonte de carbono e energia para os
microrganismos heterotróficos do solo, e através de sua decomposição, ocorre liberação de
polissacarídeos de origem microbiana.
Em relação à estabilidade dos macroagregados, formados a partir da
união de microagregados, os componentes orgânicos mais importantes são os polissacarídeos e
as hifas de fungos. No caso das hifas de fungos, a sua atuação na estabilização dos
macroagregados é mecânica. Os micélios distribuídos por todo o solo contribuem para enlaçar
e unir os microagregados. Como para os polissacarídeos, a agregação através desse
mecanismo é efêmera, e a estabilidade dos agregados depende da manutenção de alto
conteúdo de hifas de fungos (EASH et al., 1994).
26
A manutenção ou recuperação dos teores de matéria orgânica e da
qualidade do solo pode ser alcançada pela utilização de métodos de preparo sem revolvimento
ou com mínima mobilização do solo e por sistemas de cultura com alta adição de resíduos
vegetais, resultando, em menores taxas de perda e maiores taxas de adição de matéria orgânica
ao solo.
27
5 MATERIAL E MÉTODOS
5.1 Localização e caracterização da área experimental
O trabalho foi realizado em um experimento de longa duração,
estabelecido em 1989, na Fazenda Experimental Lageado da Faculdade de Ciências
Agronômicas, Campus de Botucatu – UNESP, no município de Botucatu – SP, situada a
22º51 ̓de latitude sul, 48º26 ̓de longitude oeste (Figura 1).
Figura 1. Localização da área experimental e da área de mata.
28
De acordo com a classificação de Köeppen, o clima predominante na
região é do tipo Cwa, que se caracteriza pelo clima tropical de altitude, com inverno seco e
verão quente e chuvoso (LOMBARDI NETO; DRUGOWICH, 1994).
O solo da área experimental foi classificado, anteriormente, como
Terra Roxa Estruturada, textura argilosa (CARVALHO et al., 1983), atualmente Nitossolo
Vermelho distroférrico, que se caracteriza por uma baixa saturação por bases (V < 50%) na
maior parte dos primeiros 100 cm do horizonte B (inclusive BA), de acordo com o Sistema
Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2006).
Na Tabela 1 encontra-se a caracterização granulométrica do solo da
área experimental e da área de mata.
Tabela 1. Caracterização granulométrica das camadas 0,0 – 0,10 e 0,10 – 0,20 m do solo da
área experimental e da área de mata.
Frações granulométricas Textura
Areia Silte Argila
_______________________________________ g kg-1
______________________________________
Área experimental
0,0 – 0,10 m 220 239 541 argilosa
0,10 – 0,20 m 215 247 538 argilosa
Mata
0,0 – 0,10 m 550 106 344 média
0,10 – 0,20 m 450 123 427 argilosa
5.2 Histórico da área experimental
A área experimental é conduzida desde 1989 em oito arranjos de
preparo e manejo do solo, dos quais foram escolhidos quatro para compor o presente estudo.
Os preparos do solo são aplicados às parcelas a cada ciclo agrícola. Até 1996 a área foi
manejada com sucessões de trigo e soja e, a partir de 1996, com rotações de aveia preta,
29
triticale ou trigo no inverno. No inverno de 2007 a área foi cultivada com aveia preta e no
verão foram aplicados os preparos do solo às parcelas que receberam a cultura da mandioca.
Em 2008, um ano após a aplicação dos preparos do solo, foram coletadas as amostras e
realizadas as determinações de campo.
5.3 Delineamento experimental e tratamentos
O delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados, com
cinco tratamentos e quatro repetições, em parcelas de 150 m2. Os tratamentos estudados foram
empregados por 19 anos consecutivos: arado de discos atuando até a profundidade de 0,20 a
0,25 m + duas gradagens niveladoras atuando à profundidade de 0,10 a 0,13 m (AD+G), grade
pesada atuando até a profundidade de 0,15 a 0,18 m + duas gradagens niveladoras atuando à
profundidade de 0,10 a 0,13 m (GP+G), semeadura direta (SD), pousio (PS) com vegetação
espontânea e mata (MA).
5.4 Coleta das amostras de solo
A coleta de amostras foi realizada nos meses de outubro e novembro
de 2008. Na ocasião das coletas a cultura da mandioca estava instalada nas parcelas que
compõem o experimento. As amostras indeformadas destinadas à confecção das lâminas
delgadas foram coletadas nas camadas de 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m, em tubos PVC de seis
polegadas, cortados com 0,10m de altura, com duas repetições. Para a determinação da curva
de retenção de água, água disponível e densidade do solo foram coletadas amostras
indeformadas em cilindros de inox, com 0,05 m de altura e 0,05 m de diâmetro, nas camadas
de 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m, com quatro repetições. A coleta de amostras indeformadas foi
realizada em cada parcela nas paredes de trincheiras de 1,00 m de largura por 0,30m de
profundidade, com o auxílio de um macaco hidráulico (Figura 2).
30
Figura 2. Sistema hidráulico de coleta de amostras indeformadas de solo.
Foram coletadas amostras com auxílio de enxada e pá de corte, nas
camadas de 0,0-0,10m e 0,10-0,20m, com quatro repetições. Essas amostras foram utilizadas
para caracterização da matéria orgânica do solo, da distribuição de agregados por tamanho e
diâmetro médio ponderado, da distribuição das partículas do solo por tamanho e argila
dispersa em água.
5.5 Análises micromorfológicas e micromorfométricas
5.5.1 Análise de lâminas delgadas e de blocos impregnados
As amostras indeformadas, para análises micromorfológicas e
micromorfométricas, foram coletadas em trincheiras de 1,00 m de largura por 0,30 m de
profundidade, nas camadas 0,00 – 0,10 m e 0,10 – 0,20 m, com duas repetições para cada
31
tratamento. Foram utilizados tubos de PVC de seis polegadas, cortados com 0,10 m de altura,
que foram introduzidos no solo com auxílio de um macaco hidráulico.
Depois de coletadas as amostras foram levadas ao Laboratório de
Pesquisa do Departamento de Ciência do Solo da Faculdade de Ciências Agronômicas da
Unesp/Botucatu, onde foram secas ao ar por 15 dias e, em seguida, em estufa a 40 ºC por 24 h.
A impregnação foi realizada com resina de poliéster “cristal” pré-acelerada, segundo
metodologia apresentada por Murphy (1986). A viscosidade da resina foi reduzida com a
adição de monômero de estireno, para facilitar a penetração da resina no interior da amostra
(CASTRO et. al., 2003). Para definir a proporção que melhor se adequaria às amostras foram
feitos testes, e a que mostrou-se mais satisfatória foi a de meia parte de monômero para uma
de resina (ambos distribuídos por Redealease®). O pigmento fluorescente Uvitex OB (Ciba -
Geigy®
) (MURPHY, et al., 1977a) foi utilizado na proporção de 5 g de pigmento por litro de
monômero de estireno. Como catalizador, que é responsável pelo controle do endurecimento
da amostra (RINGROSE – VOASE, 1991), foram empregadas 5 gotas do Peróxido orgânico
(Butanox M50, distribuído por Redealease®) por litro da mistura.
Para facilitar a penetração da resina nas amostras de solo, e assim,
aumentar a eficiência de impregnação, foi utilizado um sistema de vácuo, conforme Castro et
al. (2003). Esse sistema é composto por um dessecador, no qual as amostras eram colocadas,
ligado à uma bomba de vácuo. A solução de impregnação foi adicionada, aos poucos, às
amostras para evitar o aprisionamento de ar. Após a primeira adição da solução, a bomba foi
ligada e aguardou-se até que metade da quantidade adicionada de solução fosse absorvida
pelas amostras para fazer uma nova adição de solução. Repetiu-se o procedimento para cada
preenchimento, até o total recobrimento das amostras, mantendo-as sob vácuo por no mínimo
6 horas.
Depois de endurecidos os blocos foram cortados, usando serra de
diamante, aproximadamente 30 dias após a impregnação. Foi realizado um corte fino por
bloco, destinado à confecção de lâminas delgadas. Esse bloco fino teve uma das faces polida,
para a obtenção de uma superfície plana, que foi colada, com cola Araldite®, a uma lâmina de
vidro de tamanho 50 x 76 mm. Após ter sido colado à lâmina de vidro o bloco teve sua outra
face polida, até atingir espessura de aproximadamente 25 µm, desejável para a observação das
características ópticas de minerais e solos ao microscópio óptico. Esse polimento foi realizado
32
sobre camada abrasiva, em disco rotatório com adição de carbureto de silício,
progressivamente mais fino, mantendo a amostra sempre úmida em contato com o material
abrasivo (Figura 3). O polimento final foi feito, manualmente, com a utilização de abrasivos,
controlando a espessura em microscópio pela extinção padrão do quartzo presente. Todos os
procedimentos para a confecção das lâminas foram realizados no Laboratório de Física do
Solo do Departamento de Ciência do Solo da Faculdade de Ciências Agronômicas da
Unesp/Botucatu.
Figura 3. Máquina com disco rotatório utilizada para o polimento das amostras (a), disco com
carboreto de silício (b) e realização do polimento (c).
As duas faces restantes de cada bloco foram levadas ao Laboratório de
Confecção de Lâminas Delgadas da Universidade de Lleida (Espanha), onde foram cortadas
em quatro fatias de 50 x 100 mm, também chamadas de blocos, totalizando quatro repetições
por tratamento (Figura 4).
Figura 4. Máquina de corte do Laboratório de confecção de lâminas delgadas da Universidade
de Lleida (a) e realização do corte dos blocos impregnados (b).
(a) (b)
(a) (b) (c)
33
Os blocos tiveram uma de suas faces polida em máquina (Rectifieuse
Multiplaques, modelo 1.03.12P, da marca francesa BROT®
) (Figura 5), foram re-impregnados
para correção de algumas falhas de impregnação (Figura 6) e, novamente polidos, para a
realização da análise de imagens.
Figura 5. Máquina de polimento Rectifieuse Multiplaques, modelo 1.03.12P, da marca
francesa BROT®
(a) e blocos impregnados sendo polidos (b).
Figura 6. Re-impregnação dos blocos para correção de falhas (a) e blocos re-impregnados (b).
As lâminas delgadas de solo também foram levadas ao Laboratório de
Micromorfologia e Análise de Imagens da Universidade de Lleida (Espanha), onde foram
realizadas as descrições micromorfológicas das lâminas, com o auxílio de um microscópio
ótico polarizante OLYMPUS®, modelo BX51, conforme os critérios e terminologia propostos
por Stoops (2003) (Figura 7a). A descrição foi feita através do preenchimento de fichas de
(a) (b)
(a) (b)
34
descrição. A análise micromorfológica compreendeu as seguintes etapas: identificação dos
constituintes do fundo matricial e sua freqüência aproximada; estudo do sistema poral;
identificação da micromassa e da b-fabric; e identificação das feições pedológicas. Os passos
descritos foram repetidos para cada lâmina.
Figura 7. Laboratório de micromorfologia e análise de imagens da Universidade de Lleida.
Descrição morfológica das lâminas delgadas (a) e aquisição das imagens dos blocos
em ambiente escuro sob luz ultravioleta (b).
Para procedimento de análise de imagens, foram adquiridas 20
imagens por bloco, totalizando 80 imagens (fotomicrografias) aleatórias por tratamento,
adquiridas com câmera digital em cores (OLYMPUS®, modelo SC20), conectada a um
microscópio OLYMPUS®
, modelo BX51 (Figura 7b).
Os poros foram quantificados a partir de imagens adquiridas sobre a
face polida dos blocos de solo, como sugerido por Mermut (1992). Sob luz ultravioleta e em
ambiente escuro, o espaço poroso (mais claro) foi destacado da matriz do solo (mais escura)
pelo pigmento fluorescente utilizado. As imagens foram digitalizadas em 1596 x 1196 pixels,
com resolução espectral de 255 tons de cinza, em aumento de 2x. A identificação dos poros da
imagem foi feita pela delimitação da limiarização (“Thresholding”) de tons de cinza para cada
conjunto de imagens. Uma vez feita a aquisição da imagem, esta foi binarizada e os poróides
individualizados, utilizando o programa de análise de imagens ImageJ (RASBAND, 2008).
A porosidade foi calculada como a soma das áreas de todos os poros
dividida pela área total da imagem, em porcentagem. A expressão utilizada para a
(a) (b)
35
classificação dos poros de acordo com sua forma foi: Área / Perimetro2
(BOUMA et al. 1977).
Os poros foram divididos em três grupos: arredondados (A/Pe2 > 0,04), complexos (A/Pe
2
0,015-0,04) e alongados (A/Pe2 < 0,015). Dentro de cada classe de formato os poros foram
classificados por tamanho: muito pequenos (área < 156 µm2), pequenos (área entre 156 –
15600 µm2), médios (área entre 15600 – 156000 µm
2) e grandes (área > 156000 µm
2).
5.6 Análises físicas
5.6.1 Argila dispersa em água
A argila dispersa em água foi determinada pelo método da pipeta
descrito por Gee e Bauder (1986).
5.6.2 Curva de retenção de água e conteúdo de água no solo entre as tensões
0,006 e 1,5 MPa
Para a determinação das curvas de retenção de água no solo foram
utilizadas câmaras de pressão de Richards para as tensões maiores (0,03; 0,1 e 1,5 MPa) e a
mesa de tensão para a tensão menor (0,006 MPa), segundo Embrapa (1997) (Figura 8). Os
dados da relação umidade volumétrica e potencial mátrico foram ajustados pelo programa
computacional SWRC de Dourado Neto et al. (2000), que utiliza o modelo de Van Genuchten
(1980). Para determinação do conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa foi
utilizada a seguinte expressão:
CA = (θ0,006 – θ1,5)
Sendo:
CA = conteúdo de água (dm3dm
-3)
Θ0,006 = teor de água na tensão de 0,006 MPa (dm3dm
-3);
Θ1,5 = teor de água na tensão de 1,5 MPa (dm3dm
-3).
36
Figura 8. Mesa de tensão (a) e câmaras de pressão de Richards (b).
5.6.3 Densidade do solo
Para a determinação da densidade do solo (Ds) utilizou-se o método do
anel volumétrico segundo Embrapa (1997).
5.6.4 Distribuição de agregados por tamanho e diâmetro médio ponderado
A distribuição dos agregados por tamanho foi obtida pelo método por
via seca (EMBRAPA,1997). O diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados retidos nas
peneiras de 4-2 mm; 2-1 mm; 1- 0,5 mm; 0,5-0,25 mm; 0,25-0,10 mm; 0,10-0,05 mm e < 0,05
mm foi calculado utilizando a expressão:
n
DMP = Σ mi/m Di
i=1
Sendo:
n é o número de classes de agregados;
mi é a massa da classe i;
m é a massa total; e
Di é a média aritmética dos limites inferior e superior da classe.
(a) (b)
37
5.6.5 Infiltração de água no solo
Para a determinação de infiltração da água no solo foi utilizado o
método dos anéis concêntricos (BOUWER, 1986), com anéis de 0,15 e 0,30 m de diâmetro.
Foram realizadas duas repetições em cada parcela, totalizando 8 medições por tratamento.
Figura 9. Equipamentos instalados no campo para a determinação da infiltração de água no
solo.
5.6.6 Porosidade total, macroporosidade e microporosidade
A porosidade total, macro e microporosidade foram determinadas
utilizando o método da mesa de tensão (EMBRAPA,1997).
5.6.7 Resistência do solo à penetração
A determinação da resistência do solo à penetração foi realizada na
parede de trincheiras de 1,0 m x 0,30 m em cada parcela, com quatro repetições, totalizando
16 medições por tratamento em cada camada. A avaliação foi feita utilizando-se um
penetrômetro de bolso marca DIK, com leituras em kg cm-2
. Simultaneamente a esta operação,
38
foram retiradas amostras de solo para determinação do teor de água atual pelo método
gravimétrico (EMBRAPA, 1997).
5.7 Análises químicas
5.7.1 Carbono orgânico total do solo
O teor de carbono orgânico total (C) foi determinado pelo método
Walkley Black (RAIJ et al. 2001), baseado na oxidação do carbono orgânico pelo dicromato
de potássio.
5.7.2 Fracionamento químico da matéria orgânica do solo
Foram determinadas as frações carbono ligado aos ácidos fúlvicos
(AF), carbono ligado aos ácidos húmicos (AH) e carbono ligado à humina (HU) da matéria
orgânica do solo (Figura 10). A extração alcalina da matéria orgânica e a separação das
frações húmicas foram realizadas conforme método descrito por Kumada (1987), enquanto a
determinação dos AF e AH de acordo com a metodologia de Tatsukawa (1966).
As amostras de solo foram colocadas em tubos de centrífuga
resistentes ao calor, previamente identificados. Adicionou-se 30 mL de solução de NaOH 0,1
M e os tubos foram aquecidos em banho maria a 100ºC durante 30 minutos. Logo após a
retirada dos tubos do banho maria, acrescentou-se 1 g de Na2SO4 e deixou-se esfriar em cuba
com gelo. Depois do resfriamento os tubos foram levados à centrifuga por 5 minutos a 7000
rotações por minutos. Após a centrifugação, o sobrenadante foi transferido para erlenmeyer de
250 mL, devidamente identificado. Ao tubo contendo a terra sedimentada adicionou-se 20 mL
de uma solução mista de Na2SO4 e NaOH (30,0 + 4,0 g L-1
, respectivamente), agitou-se com
bastão de vidro para promover um melhor contato entre a terra e a solução. Centrifugou-se,
novamente, sob o mesmo tempo e rotação da primeira centrifugação, e o sobrenadante
transferido para o mesmo erlenmeyer. Repetiu-se o procedimento a partir da adição da solução
mista mais uma vez. Ao extrato coletado no erlenmeyer adicionou-se mais 10 mL da solução
39
mista e, imediatamente, mais 0,8 mL de H2SO4 concentrado. Agitou-se bem, tampou-se,
deixou-se descansar por 5 horas. Decorrido o período de repouso, o extrato foi filtrado
utilizando papel filtro qualitativo Whatman número 6, passando para balão volumétrico de 100
mL a fração solúvel em meio ácido, o C-AF e, ficando retidos no filtro os resíduos insolúveis
em meio ácido correspondentes às frações C-AH e C-HU. Completou-se o volume do balão
volumétrico contendo AF com solução 0,18 M de H2SO4. O filtro contendo os resíduos
insolúveis em meio ácido foi colocado em erlenmeyer de 250 mL ao qual adicionou-se 80 mL
de solução de NaOH 0,1 M, agitou-se bem e filtrou-se, novamente, passando o extrato para
balão volumétrico de 100 mL. Completou-se o volume, obtendo-se dessa maneira, a fração C-
AH.
Figura 10. Etapas do fracionamento químico da matéria orgânica: centrifugação e coleta do
sobrenadante (a); filtração e separação dos extratos com as frações C-AF e C-AH
(b) (Fotos: adaptado de PELÁ, 2005).
Foi realizada a leitura em absorbância, em espectrofotômetro a 645 nm
de comprimento de onda. Com soluções de glicose (0, 50, 100, 250 e 500 ppm de C)
construiu-se a reta padrão. Foram pipetados 1,5 mL de alíquota, tanto dos pontos da reta
padrão, quanto dos extratos contendo as frações C-AF e C-AH, transferiu-se para becker de
vidro de 50 mL, adicionou-se 3 mL de H2SO4 + K2Cr2O7 (3,175 g de K2Cr2O7 em 500mL de
H2SO4), aguardou-se desenvolver cor e diminuir a temperatura da amostra, para proceder a
leitura. A fração C-HU foi obtida pela diferença entre o C-total e C-AF + C-AH.
(a) (b)
40
5.8 Análise estatística
Os resultados foram submetidos à análise de variância e a comparação
entre as médias foi feita pelo teste de Tukey, a 5% de significância, utilizando o Sistema de
Análise Estatística – Winstat (MACHADO, 2001).
41
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 Descrição micromorfológica das lâminas delgadas
Na Tabela 2 é apresentada a descrição micromorfológica das lâminas
delgadas dos tratamentos e camadas estudados.
A análise micromorfológica das lâminas delgadas permitiu observar a
presença de estruturas modificadas pelo uso agrícola, principalmente em subsuperfície, com
alterações estruturais na geometria dos poros.
A camada superficial do solo sob mata apresentou microestrutura com
pedalidade moderada, formada por macro e microagregados granulares. Esses macroagregados
têm origem ligada aos altos teores de matéria orgânica presente nessa camada, sendo de
ocorrência comum em horizonte superficial de solos sob mata (SILVA et al. 1998). A camada
superficial dos tratamentos, semeadura direta e arado de discos, apresentou microestrutura
semelhante a do solo sob mata, com exceção da presença de macroagregados (Figura 11). Já,
na camada subsuperficial desses tratamentos, observa-se a coalescência de microagregados,
que resulta na modificação do espaço poroso, aumentando as cavidades e diminuindo os poros
de empacotamento, conforme o sugerido por Ringrose-Voase; Bullocck (1984).
42
Tabela 2. Descrição micromorfológica dos tratamentos e camadas estudadas.
Tratamentos
Atributos
Camada (m) Distribuição
Relativa c/f* Microestrutura Porosidade
Feições
Pedológicas
Mata 0,0 – 0,10 Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e formação
de estrutura secundária
(macroagregados/2-3
mm). Pedalidade
moderada.
Poros de
empacotamento,
canais,
cavidades e
fissuras.
Preenchimento
por agregados
e excrementos
solto contínuo
e descontínuo.
Mata 0,10 – 0,20 Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e
microagregados
coalescidos.
Pedalidade moderada.
Poros de
empacotamento,
canais,
cavidades e
fissuras.
Preenchimento
por agregados
e excrementos
solto contínuo
e descontínuo.
Semeadura
direta 0,0 – 0,10 Enáulica
Microagregados
granulares. Pedalidade
forte.
Poros de
empacotamento,
canais, câmaras
e fissuras.
Preenchimento
por agregados
solto contínuo.
Semeadura
direta 0,10 – 0,20
Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e
microagregados
coalescidos.
Pedalidade moderada.
Poros de
empacotamento,
canais,
cavidades e
fissuras.
Preenchimento
por agregados
solto contínuo.
Arado de
discos 0,0 – 0,10
Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e
microagregados
coalescidos.
Pedalidade moderada.
Poros de
empacotamento,
canais,
cavidades e
fissuras.
Preenchimento
por agregados
solto contínuo.
Arado de
discos 0,10 – 0,20 Porfírica
Microagregados
coalescidos.
Pedalidade fraca.
Cavidades e
fissuras. Não apresenta.
Grade pesada 0,0 – 0,10 Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e
predomínio de
microagregados
coalescidos.
Pedalidade fraca.
Cavidades e
fissuras. Não apresenta.
Grade pesada 0,10 – 0,20 Porfírica
Microagregados
coalescidos.
Pedalidade fraca.
Cavidades,
fissuras. Não apresenta.
Pousio 0,0 – 0,10 Porfiro -
enáulica
Microagregados
granulares e
predomínio de
microagregados
coalescidos.
Pedalidade fraca.
Canais,
cavidades e
câmaras.
Preenchimento
por agregados
solto contínuo.
Pousio 0,10 – 0,20 Porfírica
Microagregados
coalescidos.
Pedalidade fraca.
Canais,
cavidades e
fissuras.
Não apresenta
*c/f: relação entre o material grosseiro e fino, do inglês coarse/fine.
43
Figura 11. Microestrutura do solo sob (a) mata, (b) semeadura direta e (c) arado de discos, na
camada 0,0 – 0,10 m.
Em solos compactados ocorre deformação dos agregados originais,
parcial ou total e, dependendo do grau de compactação, agregados podem passar de uma
forma granular pequena a muito pequena, para uma estrutura mais contínua, ou seja, maciça
(CASTRO et al., 2003). Esse processo resulta na modificação da forma e do tamanho dos
agregados originais, pela sua coalescência crescente, e redução da porosidade original.
No solo sob pousio e no preparado com grade pesada, a coalescência
dos microagregados é predominante e observada desde a camada superficial. Os tipos de poros
predominantes nesses tratamentos passam a ser as cavidades e os planares, ou fissuras, sendo
ainda possível observar os contornos originais dos microagregados (Figura 12). Palocci et al.
(1999) afirmam que quanto mais evoluída a compactação, menos se reconhecem esses
contornos, e os poros policôncavos desaparecem pela transformação do material em uma
massa contínua.
Figura 12. Porosidade do solo sob (a) pousio e (b) sob preparo com grade pesada na camada
0,0 – 0,10 m.
(a) (b) (c)
1000µm 1000µm 1000µm
1000µm 1000µm
(a) (b)
44
Quando a compactação sobre microagregados arredondados é menos
evoluída, é possível identificar parte dos contornos originais dos microagregados, em razão do
menor grau de coalescência, evidenciado por uma porosidade policôncava fina, que resulta
numa distribuição relativa porfírica ou porfírica-enáulica, conforme Castro et al. (2003).
O desenvolvimento inicial de compactação, nos horizontes superficiais
com o cultivo de cana-de-açúcar, também foi observado por Silva et al. (1995), estudando as
modificações micromorfológicas ocorridas em Latossolos Amarelos argilosos.
Soares et al. (2005), avaliando as condições micromorfológicas de
perfis de Latossolo Vermelho submetidos a sistema de manejo tradicional intensivo, com as
culturas de citros e cana-de-açúcar , observaram que o uso agrícola do solo promoveu
alterações na forma e no tamanho dos agregados, fazendo com que um ambiente,
originalmente com forte pedalidade e porosidade conectada, apresente uma distribuição
relativa porfírica, com redução da macroporosidade, pela coalescência de agregados.
A compactação e a degradação da microestrutura granular de
Latossolos como, conseqüência do cultivo, têm sido frequentemente relatadas. Em solos
cultivados, os principais processos envolvidos na formação de uma microestrutura maciça são
a destruição de agregados maiores e a aproximação mecânica de agregados menores formando
grandes blocos. Além disso, mudanças no uso do solo também afetam a estrutura do mesmo,
devido à indução de mudanças na composição da macrofauna do solo (MARCELINO et al.,
2010).
No solo sob mata, a porosidade foi caracterizada principalmente por
poros de empacotamento e por canais. Alguns desses canais estão preenchidos por raízes em
vários estádios de decomposição, ocorrendo ainda preenchimentos relacionados à atividade da
fauna do solo (Figura 13).
Além disso, foi verificada a presença de excrementos, também
chamados de pelotas fecais, que se encontravam frescos, ou seja, praticamente intactos no
solo, indicando grande atividade da fauna do solo. Foram observados excrementos de dois
tipos (Figura 13), uns são organo-minerais, elipsoidais, lisos, produzidos por ácaros em poros
do tipo canais próximos de restos vegetais; outros são maiores, organo-minerais, com tecidos
vegetais reconhecíveis e são produzidos por minhocas, conforme descrição de Kooistra e
Pulleman (2010).
45
Figura 13. Feições pedológicas encontradas na camada 0,0 – 0,10 m do solo sob mata. (a)
secção de tecido vegetal, (b) presença de preenchimento de canal por agregados e
excrementos, (c) excrementos produzidos por ácaros e (d) excremento produzido
por minhoca.
Em todos os tratamentos também foram observados fragmentos
carbonizados (Figura 14). O carvão resulta da queima incompleta de resíduos vegetais e se
origina de material orgânico queimado na superfície do solo ou de materiais orgânicos
carbonizados em outros ambientes, e aplicado ao solo na forma de cinzas, sua incorporação é
realizada por bioturbação ou pelo preparo do solo (STOLT; LINDBO, 2010). Fragmentos de
carvão também podem ser depositados pela água ou pelo vento. Conforme Stolt e Lindbo
(2010), a cor preta, aparência opaca e bordas nítidas ajudam a diferenciar os fragmentos de
carvão de outros materiais orgânicos, e os fragmentos de tamanho grande permitem a
visualização da estrutura celular do material, o que foi observado no presente estudo.
(a)
(c)
(b)
(d)
500µm 500µm
500µm 500µm
46
Figura 14. Fragmentos de carvão observados nas lâminas delgadas de solo.
Curmi et al. (1994), estudando o efeito do uso agrícola na modificação
da estrutura e da porosidade do solo, verificaram que a compactação induzida pelo cultivo
afetou, de forma diferencial, cada classe de poro, sendo os poros oriundos da fauna e flora os
mais afetados. Resultados semelhantes foram observados no presente trabalho, pois o solo
preparado com grade pesada apresentou menos canais que o solo sob mata e semeadura direta.
6.2 Análise micromorfométrica
Na Tabela 3 é apresentada a análise da variância para os valores de
porosidade (% de área) quantificados pelo programa ImageJ.
Tabela 3. Análise da variância para os valores de porosidade (% de área) quantificados pelo
programa ImageJ, para 20 repetições por bloco.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 12835.172 3208.793 26,849*
Bloco 3 1434.1796 478.0599 4,001*
Camada (B) 1 26440.801 26440.8 221,24*
A x B 4 4331.2356 1,082.809 9,0602*
Resíduo 787 94056.261 119.5124 -
Total 799 139097.65 - -
Coeficiente de variação = 46,6 Desvio padrão = 10,9
* significativo a 5% de probabilidade.
1000µm
47
Com base nos resultados obtidos (Tabela 4), verificou-se que o
tratamento mata apresentou maior valor de porosidade na camada 0 – 0,10 m, porém não
diferindo do tratamento semeadura direta.
Tabela 4. Valores médios de porosidade (% de área) quantificados pelo programa ImageJ para
os tratamentos e camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
Pesada
m ______________________________________
% ______________________________________
0,00 - 0,10 34,09 a A 13,70 c A 30,19 ab A 27,16 b A 13,67 c A
0,10 - 0,20 25,15 a B 10,90 b A 14,84 b B 22,76 a B 14,41 b A
Média 29,62 a 12,30 c 22,51 b 24,96 b 14,04 c
Diferença mínima significativa (tratamento) = 5,66; Diferença mínima significativa (camada) = 4,06. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente pelo Teste de
Tukey a 5% de probabilidade.
A porosidade do solo sob preparo com grade pesada foi
estatisticamente menor que a porosidade do solo que sofreu preparo com arado de discos, nas
duas camadas. Esse resultado se deve a ação do implemento agrícola utilizado, que pulveriza
os horizontes superficiais promovendo desagregação com intensidade superior à do arado,
aumentando a densidade de acomodação do solo. Schaefer et al. (2001), estudando
características morfométricas da porosidade de um Argissolo Vermelho-Amarelo, também
encontraram diminuição da porosidade nos sistemas de preparo do solo que envolveram o uso
de grade pesada. Kamimura et al. (2009), estudando propriedades físicas de um Latossolo
Vermelho textura argilosa, também observaram que o preparo com grade pesada + grade
niveladora proporcionou menor macroprosidade e porosidade total.
Na camada 0,10 – 0,20 m o solo sob mata apresentou o maior valor de
porosidade (25,15%), não diferindo do tratamento arado de discos (22,76%). Albuquerque et
al. (2001) também verificaram maior valor para porosidade total em solo sob floresta
subtropical, em comparação aos tratamentos sob ação antrópica. Na condição de floresta
48
natural ou mata, o solo permanece constantemente coberto por material vegetal, ocorrendo
intensa atividade biológica, resultando em maior formação e estabilização de agregados.
A porosidade diminuiu da camada de 0,0 – 0.10 m para a camada de
0,10 – 0,20 m nos tratamentos mata, semeadura direta e arado de discos, indicando degradação
da estrutura do solo. O maior valor de porosidade na camada superficial (0,0-0,10 m) reflete
menor densidade do solo e pode ser atribuída ao acúmulo de material orgânico nessa camada
superficial, considerando o manejo do solo sem revolvimento.
O solo sob mata se enquadra na categoria de solos altamente porosos
(25-40%), enquanto que os solos manejados seriam classificados como moderadamente
porosos (10-25%), conforme classificação proposta por Pagliai (1988).
Na Figura 15, observa-se que o aumento do número total de poros da
camada superficial para a subsuperficial não refletiu em aumento da porosidade e sim em
redução, comportamento observado em todos os tratamentos estudados. Resultados
semelhantes foram encontrados por Pagliai et al. (1983), estudando o efeito do manejo sobre a
porosidade, ou seja, maior número de poros e menor porosidade total no solo sob semeadura
direta, quando comparado ao solo sob manejo convencional.
Com relação a distribuição do número de poros segundo a forma e
tamanho nota-se que os poros do tipo arredondado predominaram em todos os tratamentos e
nas duas camadas estudadas (Figura 15). A proporção desses poros arredondados variou entre
81,3% e 75,3%. A classe de poros complexos apresentou a segunda maior proporção entre os
tratamentos, variando de 20,7% a 16,4%, enquanto que a classe de poros alongados apresentou
a menor proporção, entre 4,2% e 1,9%.
Dentre os poros arredondados predominam os de tamanho < 156 µm2
(muito pequeno) e os entre 156 e 15600 µm2 (pequeno). Já dentre os alongados predominam
os de tamanho entre 15600 e 156000 µm2 (médio) e os > 156000 µm
2 (grande), enquanto que
dentre os complexos predominam os de tamanho entre 156 e 15600 µm2 (pequeno).
49
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Mata (0,0 - 0,10 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 151
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Mata (0,10 - 0,20 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 219
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Semeadura direta (0,0 - 0,10 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 173
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Semeadura direta (0,10 - 0,20 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 178
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Pousio (0,0 - 0,10 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 195
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Pousio (0,10 - 0,20 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 219
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Arado de discos (0,0 - 0,10 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 232
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Arado de discos (0,10 - 0,20 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 239
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Grade pesada (0,0 - 0,10 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 224
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Arr. Along. Comp.
Po
rcen
tag
em d
e p
oro
s
Grade pesada (0,10 - 0,20 m)
< 156 µm2 156 - 15600 µm2 15600 - 156000 µm2 > 156000 µm2
Número total de poros = 206
Figura 15. Distribuição do número total de poros do solo sob mata, semeadura direta, pousio,
arado de discos e grade pesada segundo a forma (Arr: arredondados; Along:
alongados; Comp: complexos) e o tamanho de poros.
(a)
(c)
(b)
(d)
(e) (f)
(g) (h)
(i) (j)
50
Os poros alongados representam maior porção da porosidade, em
todos os tratamentos e camadas (Figura 16). Além disso, quando se comparam as camadas e
os tratamentos, com exceção do tratamento com grade pesada, nota-se que a porosidade está
diretamente relacionada à área ocupada por poros alongados, pois quanto maior essa área,
maior é a porosidade. Segundo Pagliai et al. (1983), poros alongados são importantes do ponto
de vista agronômico pois são tipicamente poros de transmissão.
O solo sob preparo com grade pesada apresentou comportamento
distinto dos demais, pois a porosidade foi maior na camada subsuperficial (Figura 16i, j), o
que deve estar relacionado com pequenos aumentos na área ocupada por poros arredondados e
complexos ocorridos na camada 0,10 – 0,20 m.
Na Tabela 5 é apresentada a análise da variância para distribuição da
porosidade segundo a forma dos poros.
Comparando os tratamentos, a porção da porosidade ocupada por
poros arredondados, na camada superficial, foi maior para a mata e o arado de discos,
enquanto que na camada subsuperficial não houve diferenças entre os tratamentos (Tabela 6).
Os poros classificados como arredondados compreendem os canais e câmaras formados pela
atividade biológica (crescimento de raízes e movimento da fauna do solo) e as vesículas
formadas por ar aprisionado no solo.
Os tratamentos mata e semeadura direta apresentaram maior porção de
poros alongados que os demais tratamentos na camada superficial, enquanto que na camada
subsuperficial houve predominância desses poros nos tratamentos mata e arado de discos.
Quanto aos poros complexos, a porção da porosidade total ocupada por
eles na camada superficial foi menor no solo sob pousio. Na camada subsuperficial não houve
diferenças entre os tratamentos.
A compactação diminui a área ocupada por poros alongados e
complexos, ocasionando perda da conectividade dos poros.
51
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Mata (0,0 - 0,10 m)
Porosidade = 34,09%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Mata (0,10 - 0,20 m)
Porosidade = 25,15%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Semeadura direta (0,0 - 0,10 m)
Porosidade = 30,19%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Semeadura direta (0,10 - 0,20 m)
Porosidade = 14,84%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Pousio (0,0 - 0,10 m)
Porosidade = 13,70%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Pousio (0,10 - 0,20 m)
Porosidade = 10,90%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Arado de discos (0,0 - 0,10 m)
Porosidade = 27,16%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Arado de discos (0,10 - 0,20 m)
Porosidade = 22,76%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Grade pesada (0,0 - 0,10 m)
Porosidade = 13,67%
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
Arr. Along. Comp.
Po
ro
sid
ad
e (
%)
Grade pesada (0,10 - 0,20 m)
Porosidade = 14,41%
Figura 16. Distribuição da porosidade do solo sob mata, semeadura direta, pousio, arado de
discos e grade pesada segundo a forma (Arr: arredondados; Along: alongados;
Comp: complexos).
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
(g) (h)
(i) (j)
52
Tabela 5. Análise da variância para distribuição da porosidade segundo a forma dos poros.
Fontes de variação Valores do teste F
Arredondados Alongados Complexos
Trat. (A) 4,793* 32,84* 3,877*
Camada (B) 1,543ns
33,991* 0,231ns
A x B 10,861* 5,550* 0,605ns
Coeficiente de variação (%) 60,8 73,8 77,7
Desvio padrão 0,93 9,99 4,37
* significativo a 5% de probabilidade.
Tabela 6. Comparação entre as médias de distribuição da porosidade total segundo a forma
dos poros.
Tratamento Arredondado Alongado Complexo
______________________________________ %
______________________________________
Camada 0,0 - 0,10 m
Mata 2,33 a A 24,73 a A 7,04 a A
Pousio 1,29 b B 8,45 c A 3,94 b A
Semeadura direta 1,33 b A 23,04 ab A 5,81 ab A
Arado de discos 1,91 a A 18,54 b A 6,71 a A
Grade pesada 1,09 b A 7,43 c A 5,13 ab A
Camada 0,10 - 0,20 m
Mata 1,15 a B 17,88 a B 6,12 a A
Pousio 1,67 a A 4,60 c A 4,62 a A
Semeadura direta 1,19 a A 8,73 bc B 4,87 a A
Arado de discos 1,68 a A 14,71 ab A 6,37 a A
Grade pesada 1,69 a A 7,10 c A 5,61 a A
DMS (trat.) 0,57 6,12 2,68
DMS (cam.) 0,41 4,39 1,92
DMS: Diferença mínima significativa. Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna, dentro da mesma
camada, e médias seguidas de mesma letra maiúscula, entre as camadas, não diferem significativamente entre si
pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
53
6.3 Infiltração de água no solo
Na Figura 17 são apresentadas as curvas de capacidade de infiltração
de água no solo para os tratamentos estudados.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 1 2 3 4Ca
pa
cid
ad
e d
e in
filt
ra
ção (
mm
h-1
)
Tempo (h)
Pousio
Semeadura direta
Arado de discos
Grade pesada
Figura 17. Capacidade de infiltração de água no solo para os sistemas de manejo estudados.
A velocidade de infiltração básica de água no solo para os tratamentos estudados pode
ser observada na Tabela 7.
Tabela 7. Valores de velocidade de infiltração básica (VIB) de água no solo para os
tratamentos estudados.
Tratamento
Pousio
Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
VIB (mm h-1
) 17,88 b 29,20 a 19,01 b 19,92 b
Diferença mínima significativa = 5,27. Médias seguidas de mesma letra minúscula não diferem
significativamente entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Os valores obtidos para VIB, maiores no solo sob semeadura direta
(29,20 mm h-1
), podem ser explicados pelo tipo de microestrutura presente nesse solo e pela
54
nesse solo e pela porosidade resultante. Segundo a descrição micromorfológica, dos solos
manejados, o solo sob semeadura direta é o que apresenta melhor microestrutura com
pedalidade forte e distribuição relativa c/f enáulica, principalmente na camada superficial, com
poros do tipo empacotamento que promovem movimento de água ao longo do perfil do solo,
pois possuem alta conectividade (Figura 18a). Além disso, ocorrem feições pedológicas de
excrementos e agrotúbulos que evidenciam a atividade biológica contribuindo para a melhor
estruturação desse solo. O predomínio de poros alongados grandes e médios, observado na
análise micromorfométrica, também pode favorecer o maior movimento de água ao longo do
perfil, conforme o observado por Fox et al. (2004).
Figura 18. Porosidade do solo sob (a) semeadura direta, (b) arado de discos, (c) pousio e (d)
grade pesada, na camada 0,0 – 0,10 m.
A cobertura do solo proporcionada pelo sistema de semeadura direta
também resultou em condições mais favoráveis à infiltração de água no solo, reduzindo o
selamento superficial. Os valores encontrados estão de acordo com os obtidos por Schick et al.
(a) (b)
)
(c) (d)
1000µm 1000µm
1000µm 1000µm
55
(2000) confirmando que a presença de resíduos na superfície afeta positivamente a infiltração
de água no solo.
Os demais tratamentos apresentaram valores de VIB estatisticamente
menores que o tratamento semeadura direta, embora os valores de porosidade total e
macroporosidade desses tratamentos não tenham diferido estatisticamente da semeadura
direta. Porém, segundo a análise micromorfométrica, a porosidade do solo sob pousio e com
preparo com grade pesada foi estatisticamente menor que a porosidade do solo sob semeadura
direta, com diminuição de poros complexos e principalmente dos poros alongados. Já a
porosidade do solo sob arado de discos não diferiu estatisticamente da porosidade do solo sob
semeadura direta, mas o solo preparado com arado de discos apresentou diminuição da
porcentagem da porosidade ocupada por poros alongados, o que pode ter influenciado
negativamente a infiltração de água no solo, visto que esses poros são poros tipicamente de
transmissão.
6.4 Curva de retenção de água no solo
Na Tabela 8 é apresentada a análise da variância para os valores de
conteúdo de água nas diferentes tensões.
Tabela 8. Análise da variância para os valores de conteúdo de água nas diferentes tensões.
Fontes de variação Valores do teste F
Saturado 0,006 MPa 0,03 MPa 0,1 MPa 1,5 MPa
Trat. (A) 2,467ns
35,277* 13,526* 10,488* 8,1367*
Bloco 2,9929* 0,6356ns
2,2979ns
1,7613ns
0,89763ns
Camada (B) 29,273* 5,6365* 23,646* 22,022* 15,994*
A x B 2,0356ns
3,0542* 1,1879ns
1,9827ns
1,4441ns
Coeficiente de variação (%) 6,45 6,57 9,17 9,91 10,44
Desvio padrão 0,035 0,024 0,025 0,024 0,023
* significativo a 5% de probabilidade.
56
As diferenças entre as curvas de retenção de água, sob diferentes
tensões, evidenciam a influência dos sistemas de manejo neste atributo (Figura 19).
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
Co
nte
úd
o d
e á
gu
a d
m3
dm
-3
Tensão (MPa)
Camada 0,0 - 0,10 mMata
Pousio
Semeadura direta
Arado de discos
Grade pesada
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
Co
nte
úd
o d
e á
gu
a d
m3
dm
-3
Tensão (MPa)
Camada 0,10 - 0,20 mMata
Pousio
Semeadura direta
Arado de discos
Grade pesada
Figura 19. Curvas de retenção de água no solo para os tratamentos estudados.
O conteúdo de água variou de 0,598 a 0,494 dm dm-3
na condição de
solo saturado, não ocorrendo diferença entre os tratamentos estudados (Tabela 9) .
O solo sob mata, que apresentou o mais alto teor de matéria orgânica na camada 0,0 – 0,10 m,
apresentou também a menor retenção de água, em todas as tensões, quando comparado com a
57
camada inferior e com os demais manejos com menores teores de matéria orgânica. Esse
resultado pode ser atribuído à classe de textura do solo sob mata, na camada superficial, que é
média e, assim, possui maior teor de areia que o solo da área experimental, o que confere uma
menor porosidade de retenção de água no solo. Todavia, os demais manejos e a camada
inferior do solo sob mata apresentam maior densidade, o que promoveu um efeito positivo e
superior ao da matéria orgânica na retenção de água, conforme observado por Beutler et
al.(2002).
Tabela 9. Valores médios de conteúdo de água no solo (dm3 dm
-3) nas diferentes tensões para
os tratamentos e camadas estudados.
Tratamento Tensões MPa
Saturado 0,006 0,03 0,1 1,5
__________________________________ dm
3 dm
-3 __________________________________
Camada 0,0 - 0,10 m
Mata 0,589 a A 0,253 c B 0,212 b A 0,196 b A 0,179 b A
Semeadura direta 0,598 a A 0,370 b A 0,258 ab B 0,224 ab B 0,204 ab B
Arado de discos 0,579 a A 0,425 a A 0,258 ab A 0,221 ab B 0,203 ab B
Grade pesada 0,582 a A 0,364 b B 0,257 ab A 0,226 ab A 0,204 ab A
Pousio 0,541 a A 0,387 ab A 0,295 a A 0,268 a A 0,246 a A
Camada 0,10 - 0,20 m
Mata 0,496 a B 0,310 a A 0,234 b A 0,210 b A 0,192 b A
Semeadura direta 0,494 a B 0,381 a A 0,330 a A 0,298 a A 0,258 a A
Arado de discos 0,541 a A 0,402 a A 0,294 a A 0,265 a A 0,245 a A
Grade pesada 0,558 a A 0,400 a A 0,289 a A 0,257 ab A 0,235 ab A
Pousio 0,496 a A 0,396 a A 0,326 a A 0,287 a A 0,252 a A
DMS (trat.) 0,073 0,050 0,052 0,050 0,048
DMS (cam.) 0,035 0,035 0,037 0,035 0,034
DMS: Diferença mínima significativa. Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna, dentro da mesma
camada, e médias seguidas de mesma letra maiúscula, entre as camadas, não diferem significativamente entre si
pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
58
Na tensão 0,006 MPa (CC), o conteúdo de água variou de 0,425 a
0,253 dm dm-3
na camada superficial, e de 0,402 a 0,310 dm dm-3
na camada subsuperficial,
sendo esse maior no solo sob preparo com arado de discos, com diferença significativa apenas
na camada superficial, indicando que para os demais tratamentos houve menor retenção de
água após a drenagem natural. Rojas (1998) e Rojas e Van Lier (1999) também observaram
maior retenção de água no manejo convencional.
Na camada 0,0 – 0,10m, o solo sob pousio apresentou retenção de água
estatisticamente maior que o solo sob mata nas tensões mais altas. Para o solo sob pousio foi
observada uma microestrutura mais maciça decorrente da coalescência dos microagregados
com poros predominantes do tipo cavidades e fissuras (Figura 20), indicativos de processo de
compactação, que resultou em um maior desenvolvimento de microporos, que favorecem os
processos de retenção de água no solo.
Figura 20. Microestrutura do solo sob pousio na camada 0 – 0,10 m, com poros do tipo
cavidades e fissuras.
A mata apresenta retenção de água menor que todos os demais
tratamentos na camada de 0,10 – 0,20 m. O solo sob mata apresenta, na camada 0,10 – 0,20 m,
maior teor de areia (450 g kg-1
) e menor teor de argila (427 g kg-1
) que o solo da área
experimental, o que explica a menor capacidade de retenção de água desse solo.
1000µm
59
6.5 Conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa
Na Tabela 10 encontram-se os valores da análise da variância para os
valores de conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa, os quais foram
significativos para os tratamentos estudados.
Tabela 10. Análise da variância para os valores de conteúdo de água no solo entre as tensões
0,006 e 1,5 MPa.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 0,0374 0,0093 10,953*
Bloco 3 0,0025 0,0008 0,973ns
Camada (B) 1 0,0012 0,0012 1,443ns
A x B 4 0,0145 0,0036 4,247*
Resíduo 27 0,0231 0,0008 -
Total 39 0,0787 - -
Coeficiente de variação % = 19,90 Desvio padrão = 0,03
* significativo a 5% de probabilidade.
O conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa variou de
0,07 a 0,22 dm3dm
-3 (Tabela 11). Considerando que a capacidade ideal de armazenamento de
água entre essas tensões situa-se entre 0,15 e 0,20 dm3dm
-3, conforme sugerido por Reynolds
et al. (2002), o solo sob pousio, mata e a camada subsuperficial do sistema semeadura direta
apresentam armazenamento abaixo do considerado como ideal.
Os solos manejados com semeadura direta, grade pesada e pousio
apresentaram valores de água disponível intermediários, enquanto que o maior conteúdo de
água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa foi observado no solo preparado com arado de
discos. Os resultados de conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa estão
relacionados com os resultados de microporosidade. O solo preparado com arado de discos foi
o que apresentou maior microporosidade, o que resultou em maior teor de água disponível.
Rojas e Van Lier (1999) também observaram maior retenção de água na camada 0,0 – 0,20 m
de profundidade do solo em preparo convencional em relação à semeadura direta, resultado
60
que foi relacionado com ao aumento da microporosidade do solo. O solo sob pousio apesar de
ter apresentado maior retenção de água, conforme o observado pela curva de retenção de água
no solo, não apresentou maior conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa,
graças à maior tensão com que essa água está retida.
Tabela 11. Valores médios de conteúdo de água (dm3 dm
-3) no solo entre as tensões 0,006 e
1,5 MPa para os tratamentos e camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
dm3 dm
-3 ________________________________________
0,00 - 0,10 0,08 c B 0,14 b A 0,17 ab A 0,22 a A 0,16 b A
0,10 - 0,20 0,12 a A 0,14 a A 0,12 a B 0,16 a B 0,17 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,06; Diferença mínima significativa (Camada) = 0,04. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na camada 0,00 – 0,10 m, o solo sob mata apresentou conteúdo de
água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa significativamente menor que os demais
tratamentos, o que é explicado pelo menor teor de argila e maior teor de areia dessa camada.
Já na camada 0,10 – 0,20 m, não houve diferença significativa entre os
tratamentos estudados. No solo sob mata o conteúdo de água no solo entre as tensões 0,006 e
1,5 MPa na camada superficial foi significativamente menor que na camada subsuperficial,
que deve estar relacionado com o maior conteúdo de argila nessa camada aumentando a
microporosidade desse solo e, consequentemente, a retenção de água.
No solo manejado com arado de discos e semeadura direta ocorreu o
contrário, os conteúdos de água no solo entre as tensões 0,006 e 1,5 MPa foram maiores na
camada superficial.
61
6.6 Carbono orgânico total do solo
Na Tabela 12 é apresentada a análise da variância para os teores de
carbono orgânico total do solo.
Tabela 12. Análise da variância para os teores de carbono orgânico total do solo.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 138,15 34,5375 26,361*
Bloco 3 0,875 0,2917 0,223ns
Camada (B) 1 308,025 308,025 235,1*
A x B 4 237,35 59,3375 45,327*
Resíduo 27 35,375 1,3102 -
Total 39 719,775 - -
Coeficiente de variação% = 8,28 Desvio padrão = 1,14
* significativo a 5% de probabilidade.
Na camada 0,0 – 0,10 m, o teor de carbono orgânico total do solo sob
mata foi significativamente maior que o teor de carbono orgânico total dos demais tratamentos
(Tabela 13).
Tabela 13. Teores médios de carbono orgânico total do solo (g dm-3
) para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m __________________________________________
g dm-3 __________________________________________
0,00 - 0,10 25 a A 13 b A 15 b A 15 b A 14 b A
0,10 - 0,20 10 a B 11 a B 11 a B 12 a B 11 a B
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 2,36; Diferença mínima significativa (Camada) = 1,66. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
62
Na camada 0,10 – 0,20 m, não houve diferenças entre os tratamentos
estudados. A substituição da mata pelos sistemas de manejo e preparo do solo levou a uma
redução no teor de carbono orgânico total do solo, pois o uso agrícola altera o teor de carbono
orgânico do solo, ocasionando, normalmente, sua redução (PALADINI; MIELNICZUK,
1991). No entanto, em solos argilosos e mais intemperizados, como o Nitossolo estudado, as
taxas de decomposição da matéria orgânica são menos influenciadas pelos sistemas de preparo
do solo (BAYER, 1996).
Os tratamentos mata, arado de discos e semeadura direta apresentam
teores de carbono orgânico total altos na camada superficial, já o solo com preparo com grade
pesada e sob pousio apresentam teores médios, de acordo com a classificação apresentada por
Kiehl (1979). Na camada subsuperficial todos os tratamentos apresentam teores médios de
carbono orgânico.
6.7 Fracionamento químico da matéria orgânica do solo
Na Tabela 14 é apresentada a análise da variância para as frações
húmicas do solo.
Tabela 14. Análise da variância para os teores de carbono ligado aos ácidos fúlvicos (C–AF),
ácidos húmicos (C–AH), à fração humina (C–HU) do solo e para a relação C-
AH/C-AF.
Fontes de variação Valores do teste F
C-AF C-AH C-HU C-AH/C-AF
Trat. (A) 5,229* 6,412* 6,181* 10,575*
Bloco 2,982ns
0,322ns
0,468ns
0,621ns
Camada (B) 5,538* 0,002ns
1,398ns
1,078ns
A x B 8,959* 0,501ns
3,312ns
0,435ns
Coeficiente de variação (%) 13,25 74,16 7,62 74,99
Desvio padrão 1,98 5,79 5,92 0,44
* significativo a 5% de probabilidade.
63
Pelos resultados da Tabela 15, pode-se observar que houve efeito dos
sistemas de manejo e preparo do solo sobre os teores de carbono ligados aos ácidos fúlvicos
(C–AF), ácidos húmicos (C–AH) e humina (C–HU) nas camadas estudadas.
Tabela 15. Teores de carbono ligado aos ácidos fúlvicos (C–AF), ácidos húmicos (C–AH), à
fração humina (C–HU) do solo e relação C-AH/C-AF para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento C-AF C-AH C-HU C-AH/C-AF
---------------------- % ---------------------
Camada 0,0 - 0,10 m
Mata 8,87 c B 15,07 a A 75,72 a A 1,74 a A
Pousio 14,01 b A 5,74 a A 79,58 a A 0,40 b A
Semeadura direta 18,87 a A 8,02 a A 74,46 a A 0,42 b A
Arado de discos 14,34 b A 4,58 a A 82,88 a A 0,32 b A
Grade pesada 14,10 b A 5,85 a A 81,39 a A 0,44 b A
Camada 0,10 - 0,20 m
Mata 16,42 a A 18,74 a A 62,31 b B 1,25 a A
Pousio 13,97 a A 3,75 b A 81,98 a A 0,27 b A
Semeadura direta 14,97 a B 4,48 b A 80,77 a A 0,31 b A
Arado de discos 15,96 a A 4,13 b A 82,04 a A 0,25 b A
Grade pesada 16,15 a A 7,73 ab A 75,84 a A 0,51 ab A
DMS (trat.) 4,04 11,97 12,23 0,91
DMS (cam.) 2,84 8,40 8,59 0,64
DMS: Diferença mínima significativa. Médias seguidas de mesma letra minúscula na coluna, dentro da mesma
camada, e médias seguidas de mesma letra maiúscula, entre as camadas, não diferem significativamente entre si
pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na camada 0,0 – 0,10 m, o teor de C-AF do solo sob semeadura direta
foi maior do que o encontrado para os demais tratamentos. A fração C-AF é solúvel tanto em
meio ácido como em meio alcalino, podendo migrar para camadas inferiores do solo, o que é
dificultado quando a camada 0,0 – 0,10 m se torna mais densa, retardando o caminhamento
64
através dessa camada para a camada 0,10 – 0,20 m. Assim, essa fração ficaria, em sua maior
parte, retida na camada superficial. O solo sob semeadura direta apresentou aumento
significativo da densidade na camada subsuperficial, que pode ter ocasionado o maior
acúmulo dessa fração na camada superficial. A mata também apresentou aumento significativo
da densidade na camada subsuperficial, e ao contrário do solo sob semeadura direta, o teor de
C-AF foi o menor entre os tratamentos. Isso tem haver com a passagem mais rápida da fração
C-AF para a fração C-AH devido às condições mais favoráveis, sendo a mata o tratamento
com os maiores teores de C-AH. Não houve diferenças entre os sistemas de manejo para os
teores de C-AF na camada 0,10 – 0,20 m.
Os teores de C-AH apresentados pelos sistemas de manejo foram
menores em relação ao apresentado pelo solo sob mata, com diferença significativa apenas na
camada subsuperficial. O que ocorre, normalmente, é a degradação destas frações quando o
solo é submetido ao cultivo intensivo e, principalmente, ao revolvimento (MENDONÇA et al.,
1991).
Na camada superficial, os tratamentos não diferiram quanto aos teores
de carbono ligado à fração humina. O solo sob mata apresentou o menor teor de carbono
ligado à fração humina na camada subsuperficial.
Labrador Moreno (1996) propõe a utilização da relação C-AH/C-AF
na interpretação do fracionamento químico da matéria orgânica. A relação C-AH/C-AF é um
indicador de condensação da matéria orgânica, e seus valores normais seriam superiores a 1.
Para os resultados encontrados, as relações C-AH/C-AF foram menores do que 1, na maioria
dos tratamentos, o que também foi observado por Fontana et al. (2008) em Latossolos (Tabela
15). Valores de relação C-AH/C-AF menores do que 1 podem indicar evolução limitada da
matéria orgânica devido a fatores edáficos ou de manejo (LABRADOR MORENO, 1996). O
solo sob mata foi o único que apresentou relação C–AH/C-AF maior que 1 nas duas camadas
estudadas, correspondendo a 1,74 na camada 0,0 – 0,10 m e 1,25 na camada 0,10 – 0,20 m.
As proporções do carbono orgânico total distribuídas nas frações da
matéria orgânica, em cada uma das profundidades estudadas, permitem distinguir a fração
húmica predominante em cada camada (Figura 21).
65
cb
ab ba
a aa a
aa
a
aa
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade pesada
Dis
trib
uiç
ão
do
ca
rb
on
o lig
ad
o à
s
sub
stâ
ncia
s h
úm
ica
s (%
)
Camada 0,0 - 0,10 m
C - AF
C - AH
C - HU
aa a a aa
b b bab
b
aa a
a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade pesada
Dis
trib
uiç
ào
do
ca
rb
on
o lig
ad
o à
s
sub
stâ
ncia
s h
úm
ica
s (%
)
Camada 0,10 - 0,20 m
C - AF
C - AH
C - HU
Médias seguidas de mesma letra minúscula dentro de cada fração do carbono orgânico não diferem
significativamente entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Figura 21. Distribuição do carbono ligado às substâncias húmicas (%) nos tratamentos e
camadas estudados.
A fração humina predomina em todos os tratamentos e camadas
estudadas. Este acúmulo de humina pode ser devido a sua insolubilidade, a ligação mais
estável com a fração mineral do solo e a maior resistência a biodegradação (STEVENSON,
1994; SANTOS, 2003). O predomínio da fração humina, tanto nas camadas superficiais como
66
subsuperficiais, seguida dos ácidos fúlvicos também foi observada por Fontana et al. (2008)
quando estes autores estudavam Latossolos de várias regiões do Brasil.
Lichtfouse (1999) propõe que seus resultados acerca dos maiores
níveis de humina estão intimamente relacionados à suas estruturas estarem encapsuladas,
covalentemente ligadas, o que explica sua maior persistência nos solos.
O solo sob mata apresenta a distribuição das frações húmicas
diferenciada dos demais tratamentos, sendo a segunda fração predominante a fração
constituída por ácidos húmicos e não por ácidos fúlvicos como observado nos demais
tratamentos estudados. Segundo Cunha et al. (2005), os ácidos húmicos constituem a fração
intermediária no processo de humificação e, portanto, são marcadores da direção do processo
de humificação, refletindo a condição de manejo do solo. O predomínio dos ácidos húmicos
sobre os ácidos fúlvicos indica maior equilíbrio do sistema, pois a matéria orgânica se
encontra em formas mais estáveis.
6.8 Densidade do solo
Na Tabela 16, onde encontra-se a análise da variância para os valores
de densidade do solo, pode-se observar que não foram obtidas diferenças significativas entre
os tratamentos, apenas entre as camadas de solo estudadas.
Tabela 16. Análise da variância para os valores de densidade do solo.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 0,0852 0,0213 2,433ns
Bloco 3 0,0753 0,0251 2,868ns
Camada (B) 1 0,2544 0,2544 29,070*
A x B 4 0,0731 0,0183 2,089ns
Resíduo 27 0,2363 0,0088 -
Total 39 0,7243 - -
Coeficiente de variação % = 7,80 Desvio padrão = 0,09
* significativo a 5% de probabilidade.
67
Os valores de densidade do solo variaram de 1,06 a 1,22 kg dm-3
na
camada de 0,0 – 0,10 m e de 1,17 a 1,34 kg dm-3
na camada 0,10 – 0,20 m. Na camada
superficial os valores de densidade são considerados adequados, de acordo com os limites
médios sugeridos por Kiehl (1979) para solos argilosos de 1,0 a 1,25 kg dm-3
(Tabela 17). Já
na camada subsuperficial, os valores de densidade dos solos sob mata, semeadura direta e
pousio estão acima dos limites sugeridos.
Tabela 17. Valores médios de densidade do solo (kg dm-3
) para os tratamentos e camadas
estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m __________________________________
kg dm-3
____________________________________
0,00 - 0,10 1,09 a B 1,22 a A 1,06 a B 1,12 a A 1,11 a A
0,10 - 0,20 1,34 a A 1,34 a A 1,34 a A 1,21 a A 1,17 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,19; Diferença mínima significativa (Camada) = 0,14. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Não houve diferença significativa entre os tratamentos nas duas
camadas estudadas. Em muitos estudos são observados maiores valores de densidade do solo
na superfície do solo sob semeadura direta, em relação ao preparo convencional, sendo esses
relacionados ao adensamento natural devido à ausência de revolvimento, como também, à
compactação ocasionada pelo tráfego de máquinas (FALLEIRO et al., 2003). Entretanto, esse
comportamento não foi observado no solo em questão.
Os tratamentos de mata e semeadura direta apresentaram aumento
significativo de densidade do solo da camada 0,0 – 0,10 m para a camada 0,10 – 0,20 m,
correspondendo a 23% e 26% respectivamente, o que se deve aos maiores teores de matéria
orgânica na superfície que contribuem para melhor estruturação do solo. Resultados
semelhantes também foram observados por Assis e Lanças (2005) quando estudavam os
atributos físicos de um Nitossolo Vermelho distroférrico sob mata nativa, preparo
convencional e semeadura direta. A uniformidade dos valores de densidade em profundidade
68
dos solos preparados com arado de discos e grade pesada reflete a ação de revolvimento mais
profundo dos implementos.
6.9 Porosidade total do solo
Conforme pode ser observado na Tabela 18, houve diferença
significativa entre os valores de porosidade total do solo para as camadas estudadas.
Tabela 18. Análise da variância para os valores de porosidade total do solo.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 0,0117 0,0029 2,282ns
Bloco 3 0,0114 0,0038 2,970*
Camada (B) 1 0,0366 0,0366 28,589*
A x B 4 0,0105 0,0026 2,057ns
Resíduo 27 0,0346 0,0013 -
Total 39 0,1048 - -
Coeficiente de variação % = 6,54 Desvio padrão= 0,04
* significativo a 5% de probabilidade.
Os valores de porosidade total do solo variaram de 0,54 a 0,60 dm3
dm-3
na camada de 0,0 – 0,10 m e de 0,49 a 0,56 dm3 dm
-3 na camada de 0,10 – 0,20 m
(Tabela 19). Estes valores estão dentro dos limites de 30% e 60%, que contêm o intervalo
considerado adequado para solos minerais, não comprometendo o desenvolvimento das
culturas (HILLEL, 1980).
Os tratamentos mata e semeadura direta apresentaram diminuição
significativa da porosidade total da camada 0,0 – 0,10 m para a camada 0,10 – 0,20 m. A
porosidade total diminuiu 15% e 18% da camada superficial para a camada subsuperficial para
os tratamentos mata e semeadura direta, respectivamente. Segundo Spera et al. (2004), esse
maior valor de porosidade total na camada superficial reflete menor densidade do solo. O que
69
foi comprovado neste trabalho, pois a diminuição da porosidade total foi acompanhada por um
aumento na densidade dos solos sob mata e semeadura direta na camada subsuperficial.
Tabela 19. Valores médios de porosidade total do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
dm3 dm
-3 ________________________________________
0,00 - 0,10 0,59 a A 0,54 a A 0,60 a A 0,58 a A 0,58 a A
0,10 - 0,20 0,50 a B 0,50 a A 0,49 a B 0,54 a A 0,56 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,07; Diferença mínima significativa (Camada) = 0,05. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
6.10 Macroporosidade do solo
Na Tabela 20 encontram-se os valores da análise da variância para os
valores de macroporosidade do solo, os quais foram significativos para os tratamentos e
camadas estudados.
Tabela 20. Análise da variância para os valores de macroporosidade do solo.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 0,0880 0,0220 9,854*
Bloco 3 0,0140 0,0047 2,088ns
Camada (B) 1 0,0601 0,0601 26,899*
A x B 4 0,0226 0,0057 2,533ns
Resíduo 27 0,0603 0,0022 -
Total 39 0,2450 - -
Coeficiente de variação % = 26,51 Desvio padrão = 0,05
* significativo a 5% de probabilidade.
70
O solo sob mata apresentou macroporosidade significativamente maior
que os demais tratamentos na camada superficial devido à ausência de tráfego de máquinas e
também ao maior teor de matéria orgânica (Tabela 21), o que também foi observado por Silva
et al. (2008). Além disso, o fato desse solo apresentar textura média contribui para sua maior
macroporosidade. Na camada subsuperficial os tratamentos não diferiram significativamente
entre si, o que também foi verificado por Falleiro et al. (2003) em um Argissolo Vermelho-
Amarelo submetido por 16 anos a seis sistemas de preparo O efeito do preparo sobre os
valores de porosidade do solo pode ser pouco evidente, sendo mais comuns os efeitos na
forma e distribuição dos poros, ao longo do perfil do solo (SCHAEFER et al., 2001).
Tabela 21. Valores médios de macroporosidade do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
dm3 dm
-3 ________________________________________
0,00 - 0,10 0,34 a A 0,15 b A 0,23 b A 0,15 b A 0,22 b A
0,10 - 0,20 0,19 a B 0,10 a A 0,11 a B 0,14 a A 0,16 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,10; Diferença mínima significativa (Camada) = 0,07. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Os tratamentos de mata e semeadura direta apresentaram valores de
macroporosidade significativamente menores na camada 0,10 – 0,20 m, o que está relacionado
aos menores teores de matéria orgânica presentes nesta camada. A macroporosidade diminuiu
44% e 52% da camada superficial para a camada subsuperficial para os tratamentos mata e
semeadura direta, respectivamente.
71
6.11 Microporosidade do solo
Conforme pode ser observado na Tabela 22, houve diferença
significativa entre os valores de microporosidade do solo para os tratamentos e para as
camadas estudados.
Tabela 22. Análise da variância para os valores de microporosidade do solo.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 0,0839 0,0210 35,041*
Bloco 3 0,0010 0,0003 0,551ns
Camada (B) 1 0,0032 0,0032 5,413*
A x B 4 0,0075 0,0019 3,137*
Resíduo 27 0,0162 0,0006 -
Total 39 0,1118 - -
Coeficiente de variação % = 6,62 Desvio padrão = 0,02
* significativo a 5% de probabilidade.
Na camada 0,00 – 0,10 m, o solo sob mata apresentou
microporosidade significativamente menor que os demais tratamentos (Tabela 23).
Tabela 23. Valores médios de microporosidade do solo (dm3 dm
-3) para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
dm3 dm
-3 ________________________________________
0,00 - 0,10 0,25 c B 0,39 ab A 0,37 b A 0,43 a A 0,37 b A
0,10 - 0,20 0,31 b A 0,40 a A 0,38 a A 0,40 a A 0,40 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,05; Diferença mínima significativa (Camada) = 0,04. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
72
O maior conteúdo de areia apresentado por esse solo, em comparação
com o solo da área experimental, contribui para uma menor microporosidade.
O solo preparado com grade pesada e sob semeadura direta
apresentaram microporosidade maior que a do solo sob mata, porém menor que a do solo
preparado com arado de discos. A maior microporosidade foi observada no solo manejado
com arado de discos.
O solo sob mata também apresentou microporosidade
significativamente menor que os demais tratamentos na camada 0,10 – 0,20 m. Os demais
tratamentos não diferiram entre si nesta camada. A microporosidade do solo sob mata
apresentou aumento significativo da camada superficial para a subsuperficial, diferença que
não foi observada para os demais tratamentos. Isso pode ser explicado pelo aumento do teor de
argila e pelo menor teor de matéria orgânica na camada subsuperficial do solo sob mata.
6.12 Resistência do solo à penetração
Na Tabela 24 pode-se observar que houve significância em todas as
fontes de variação para a variável resistência do solo a penetração (RP).
Tabela 24. Análise da variância para os valores de resistência do solo à penetração.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 2,6722 0,6681 15,406*
Bloco 3 0,4003 0,1334 3,077*
Camada (B) 1 3,3931 3,3931 78,246*
A x B 4 0,7061 0,1765 4,070*
Resíduo 27 1,1708 0,0434 -
Total 39 8,3425 - -
Coeficiente de variação % = 27,39 Desvio padrão = 0,21
* significativo a 5% de probabilidade.
73
Os valores de RP variaram de 0,16 MPa a 0,82 MPa na camada
superficial (Tabela 25), valores que se encontram na classe de resistência baixa (ARSHAD et
al., 1996). O solo sob mata apresentou a menor RP na camada 0,0 – 0,10 m (0,16 MPa),
diferindo estatisticamente do solo preparado com arado de discos (0,82 MPa), que apresentou
a maior RP nesta camada. Os valores de RP do solo sob mata e sob preparo com arado de
discos não diferiram dos demais tratamentos.
Tabela 25. Valores médios de resistência do solo à penetração (MPa) para os tratamentos e
camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
MPa ________________________________________
0,00 - 0,10 0,16 b A 0,48 ab B 0,40 ab B 0,82 a B 0,49 ab B
0,10 - 0,20 0,43 c A 1,51 a A 1,10 ab A 1,20 ab A 1,03 b A
DMS (Tratamento) = 0,43; DMS (Camada) = 0,30. Médias seguidas de mesma letra, minúscula na linha e
maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Na camada 0,10 – 0,20 m, a RP variou de 0,43 MPa a 1,51 MPa, sendo
o menor valor apresentado pelo solo sob mata (0,43 MPa). Segundo Arshad et al. (1996), esses
valores de resistência do solo à penetração encontram-se na classe de resistência baixa à
moderada.
O solo sob pousio apresentou RP significativamente maior que a
observada para o solo preparado com grade pesada e para o solo de mata. Os tratamentos
arado de discos e semeadura direta apresentaram valores próximos dos tratamentos pousio e
grade pesada, não diferindo estatisticamente destes. Com exceção do solo sob mata, todos os
tratamentos apresentaram aumento significativo na resistência da superfície para a
subsuperficie.
Usualmente, maiores valores de resistência do solo à penetração têm
sido verificados em solos sob semeadura direta em relação ao preparo convencional
(TORMENA et al., 1999), o que não foi verificado no presente estudo.
74
Na Tabela 26 é apresentada a análise de variância para os valores de
umidade do solo no momento da medição da resistência do solo a penetração. Observa-se que
houve significância apenas para o fator camada.
Tabela 26. Análise da variância para os valores de umidade do solo no momento da medição
da resistência do solo à penetração.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 76,4053 19,1013 1,223ns
Bloco 3 29,3499 9,7833 0,627ns
Camada (B) 1 340,8808 340,8808 21,837*
A x B 4 65,7837 16,4459 1,053ns
Resíduo 27 421,4851 15,6106 -
Total 39 933,9048 - -
Coeficiente de variação % = 27,45 Desvio padrão = 3,95
* significativo a 5% de probabilidade.
Os valores de umidade do solo não variaram entre os tratamentos
estudados, as variações ocorreram apenas entre as camadas (Tabela 27).
Tabela 27. Valores médios de umidade do solo (%) no momento da medição da resistência do
solo à penetração para os tratamentos e camadas estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
% ________________________________________
0,00 - 0,10 11,16 a A 10,24 a B 12,19 a A 10,20 a B 13,60 a B
0,10 - 0,20 13,15 a A 18,19 a A 16,49 a A 19,39 a A 19,36 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 8,16; Diferença mínima significativa (Camada) = 5,73. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
75
Na camada subsuperficial os tratamentos arado de discos, pousio e
grade pesada apresentaram maiores valores de umidade, enquanto que os tratamentos
semeadura direta e mata não apresentaram variação da umidade em profundidade.
6.13 Argila dispersa em água
Para a argila dispersa em água houve significância em todas as fontes
de variação (Tabela 28).
Tabela 28. Análise da variância para os valores de argila dispersa em água.
Fontes de variação G.L. S.Q. Q.M. F
Trat. (A) 4 7610,900 19027,22 59,412*
Bloco 3 4752,275 1584,0920 4,946*
Camada (B) 1 4730,625 4730,6250 14,771*
A x B 4 3930 982,5000 3,068*
Resíduo 27 8646,975 320,2583 -
Total 39 98168,775 - -
Coeficiente de variação % = 7,53 Desvio padrão = 17,90
* significativo a 5% de probabilidade.
Os valores de argila dispersa em água variaram de 135,75 a 286 g kg-1
e de 173,25 a 281,50 g kg-1
, respectivamente, nas camadas de 0,0 – 0,10 e de 0,10 – 0,20 m
(Tabela 29). O solo sob mata apresentou o menor valor de argila dispersa em água tanto na
camada superficial quanto na subsuperficial. Isso pode ser explicado pela ausência de
revolvimento do solo, que é responsável pelo aumento da dispersão da argila (LEVY et al.,
1993), e pelos maiores teores de matéria orgânica no solo sob mata. Além disso, a matéria
orgânica apresenta-se mais humificada tendo efeito de cimentação mais pronunciado que o de
dispersão pelo aumento da carga líquida. O efeito da matéria orgânica sobre a floculação da
argila, em áreas de vegetação nativa, foi constatado por Carvalho Júnior et al. (1998).
76
Tabela 29. Valores médios de argila dispersa em água (g kg-1
) para os tratamentos e camadas
estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
g kg-1 ________________________________________
0,00 - 0,10 134 c B 286 a A 236 b B 238 b B 238 b A
0,10 - 0,20 173 b A 278 a A 282 a A 265 a A 246 a A
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 36,97; Diferença mínima significativa (Camada) = 25,96. Médias
seguidas de mesma letra, minúscula na linha e maiúscula na coluna, não diferem significativamente entre si pelo
Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
O solo sob mata apresentou o menor valor de argila dispersa em água
tanto na camada superficial quanto na subsuperficial. Esse resultado pode ser explicado pela
ausência de revolvimento do solo, que é responsável pelo aumento da dispersão da argila
(LEVY et al., 1993), e pelos maiores teores de matéria orgânica no solo sob mata. Além disso,
a matéria orgânica apresenta-se mais humificada, tendo efeito de cimentação mais
pronunciado que o de dispersão, pelo aumento da carga líquida. O efeito da matéria orgânica
sobre a floculação da argila, em áreas de vegetação nativa, foi constatado por Carvalho Júnior
et al. (1998).
Na camada superficial, os tratamentos semeadura direta, arado de
discos e grade pesada apresentaram valores intermediários, e o tratamento pousio apresentou o
maior valor de argila dispersa em água. Já na camada subsuperficial, não houve diferenças
entre os sistemas de preparo e manejo do solo, apenas o solo sob mata diferiu dos demais
tratamentos.
Os valores de argila dispersa em água aumentaram em profundidade
na maioria dos tratamentos, com exceção do solo sob pousio e do preparado com grade
pesada, provavelmente devido à ausência de preparo do solo, no caso do pousio, e do manejo
mais uniforme dos fertilizantes nas camadas, no tratamento com grade pesada. Em geral,
espera-se diminuição dos valores de argila dispersa em água com o aumento da profundidade
dos solos, conforme observado por Alleoni e Camargo (1994), devido à maior contribuição
dos óxidos de ferro em maiores profundidades nos solos mais intemperizados.
77
6.14 Distribuição de agregados por tamanho e diâmetro médio ponderado
Na Tabela 30 é apresentada a análise da variância para os valores de
distribuição de agregados em classes de tamanho e para os valores de diâmetro médio
ponderado dos agregados.
Tabela 30. Análise da variância para os valores de distribuição de agregados em classes de
tamanho (mm) e para os valores de diâmetro médio ponderado dos agregados.
Fontes de
variação
Valores do teste F
4,0-2,0 2,0-1,0 1,0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1- 0,05 < 0,05 DMP
Trat. (A) 10,391* 5,722* 18,078* 20,009* 10.730* 7,141* 9,395* 15,604*
Bloco 1,559ns
1,221ns
2,328ns
3,118* 1.816ns
0,382ns
0,512ns
1,888ns
Camada(B) 3,700ns
4,575* 7,022* 0,704ns
2.921ns
0,938ns
0,3951ns
2,033ns
A x B 5,732* 4,729* 5,007* 12,810* 6.687* 4,326* 4,785* 9,597*
C.V. (%) 17,33 17,27 10,95 14,86 20,10 38,41 25,80 8,79
D.P. 5,51 3,55 1,97 2,64 1,57 0,49 0,75 0,13
DMS (A) 11,38 7,33 4,07 5,45 3,25 1,01 1,59 0,27
DMS (B) 7,99 5,15 2,86 3,83 2,28 0,71 1,09 0,19
C.V.: Coeficiente de variação; D.P.: Desvio padrão; DMS: Diferença mínima significativa
* significativo a 5% de probabilidade.
Houve predomínio de macroagregados (> 0,25 mm) em todos os
tratamentos e camadas estudadas (Figura 22). Na camada superficial, o solo sob mata
apresentou 92% de macroagregados, o pousio 92%, a semeadura direta 89%, o arado de discos
84% e a grade pesada 84% de macroagregados. Na camada subsuperficial, o solo sob mata
teve a proporção de macroagregados diminuída para 86%, enquanto que nos demais
tratamentos esta proporção foi aumentada. O pousio aumentou para 93% de macroagregados,
a semeadura direta para 90%, o arado de discos para 88% e a grade pesada para 89% de
macroagregados.
Os tratamentos mata, pousio e semeadura direta apresentaram maior
proporção de agregados maiores que 2,00 mm. Esses tratamentos foram os que mostraram
78
maior atividade biológica, conforme relatado na descrição micromorfológica do solo. Para
Tisdall e Oades (1982), a concentração de agregados estáveis em água, na faixa de tamanho
superior a 2,00 mm, consiste de agregados e partículas mantidos juntos, principalmente, pela
rede fina de raízes e hifas, além da ação mecânica das raízes, que aproxima as partículas
unitárias do solo de produtos da excreção da fauna, com reconhecido poder cimentante.
0
10
20
30
40
50
4,00 - 2,00 2,00 - 1,00 1,00 - 0,50 0,50 - 0,25 0,25 - 0,10 0,10 - 0,05 < 0,05
Dis
trib
uiç
ão
de a
greg
ad
os
(%)
Classes de tamanho (mm)
Camada 0,0 - 0,10 m Mata
Pousio
Semeadura direta
Arado de discos
Grade pesada
0
10
20
30
40
50
4,00 - 2,00 2,00 - 1,00 1,00 - 0,50 0,50 - 0,25 0,25 - 0,10 0,10 - 0,05 < 0,05
Dis
trib
uiç
ão
de a
greg
ad
os
(%)
Classes de tamanho (mm)
Camada 0,10 - 0,20 m Mata
Pousio
Semeadura direta
Arado de discos
Grade pesada
Médias seguidas de mesma letra minúscula dentro de cada classe de tamanho não diferem significativamente
entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Figura 22. Comparação entre as médias de distribuição de agregados em diferentes classes de
tamanho (%) entre os tratamentos estudados.
Comparando-se as classes de agregados do solo sob mata, pousio e
semeadura direta com o solo preparado com arado de discos e grade pesada, nas duas camadas
estudadas, verifica-se, que para o solo sob os preparos convencionais, os agregados maiores
79
que 1,00 mm foram fracionados pelo cultivo em agregados com diâmetros menores, enquanto
a melhor estrutura do solo sob mata, pousio e semeadura direta pode ser comprovada por meio
da menor percentagem de agregados nas classes de menor diâmetro e maior nas de maior
diâmetro, para todas as camadas. Esses resultados concordam com os obtidos por Carpenedo e
Mielniczuk (1990), Campos et al. (1995) e Beutler et al. (2001).
Os tratamentos arado de discos e grade pesada não apresentaram
diferenças entre as quantidades de agregados menores que 1,00 mm, contrariando o resultado
encontrado por Carvalho Filho et al. (2007). Esses autores observaram que a grade pesada,
quando comparada com o arado de discos, proporciona maior quantidade de agregados de
pequenas dimensões, podendo gerar maior degradação nos solos.
Na Tabela 31 é apresentada a comparação entre as médias de diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados (mm) entre os tratamentos estudados.
Tabela 31. Comparação entre as médias de diâmetro médio ponderado dos agregados (mm)
entre os tratamentos estudados.
Tratamento
Camada Mata Pousio Semeadura
direta
Arado de
discos
Grade
pesada
m ________________________________________
mm ________________________________________
0,00 - 0,10 1,83 a 1,75 ab 1,49 bc 1,25 cd 1,21 d
0,10 - 0,20 1,33 bc 1,57 ab 1,66 a 1,27 c 1,40 abc
Diferença mínima significativa (Tratamento) = 0,27. Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha não
diferem significativamente entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Observa-se que, na camada 0,0 – 0,10m, o solo sob mata apresentou o
maior DMP, que foi semelhante ao do solo sob pousio, diferindo de todos os demais
tratamentos. O DMP do solo sob pousio também foi semelhante ao DMP do solo sob
semeadura direta, diferindo dos tratamentos com arado de discos e grade pesada. O solo sob
semeadura direta apresentou DMP diferente, estatisticamente, do DMP do solo sob mata e do
solo preparado com grade pesada, sendo este último o tratamento que apresentou menor DMP
na camada superficial. Na camada 0,10 – 0,20m, para o solo sob semeadura direta observou-se
80
o maior DMP, que foi semelhante ao do solo sob pousio e ao do solo preparado com grade
pesada, diferindo do solo sob mata e do solo preparado com arado de discos, que apresentaram
os menores DMPs desta camada.
O fato do solo sob pousio estar entre os tratamentos que apresentaram
maior DMP pode não estar relacionado a uma estabilidade natural e sim originada pela
compactação, que forma agregados artificiais, pois esse solo apresentou microestrutura mais
maciça, conforme o estudo micromorfológico. Klein et al. (2006), ao realizarem um
experimento sobre compactação de um Latossolo Vermelho, para determinar a estabilidade
dos agregados oriundos de núcleos compactados, demonstraram que há, efetivamente, uma
maior estabilidade dos agregados quanto maior for a densidade do solo.
Na Figura 23 é apresentada a comparação entre as médias de diâmetro
médio ponderado (DMP) dos agregados do solo entre as camadas estudadas.
AA
A
A BB
AA
AA
0
0.5
1
1.5
2
Mata Pousio Semeadura direta Arado de discos Grade pesada
DM
P (
mm
)
0,0 - 0,10 m
0,10 - 0,20 m
Diferença mínima significativa (camada) = 0,19. Médias seguidas de mesma letra maiúscula dentro do tratamento
não diferem significativamente entre si pelo Teste de Tukey a 5% de probabilidade.
Figura 23. Comparação entre as médias de diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados
do solo entre as camadas estudadas.
O DMP do solo sob mata diminuiu 27% em profundidade, condição
que pode ser atribuída ao maior acúmulo de material orgânico na camada superficial.
81
Inúmeros trabalhos mostram a importância da matéria orgânica para elevação do DMP dos
agregados estáveis em água (CARPENEDO; MIELNICZUK, 1990 e PALMEIRA, 1999).
O DMP do solo preparado com grade pesada aumentou 16% na
camada subsuperficial, resultado que pode ser atribuído a uma ação mais superficial do
implemento no solo. O solo sob pousio, semeadura direta e preparado com grade pesada não
apresentaram diferenças entre os DMPs das camadas estudadas.
De maneira geral, os solos apresentaram índices de agregação (DMP)
superiores a 0,5 mm, que, de acordo com Kiehl (1979), são relativamente mais resistentes ao
esboroamento e à dispersão, logo, pouco susceptíveis às alterações de suas características
pedológicas quando submetidos a um manejo bem conduzido.
82
7 CONCLUSÕES
A análise micromorfológica e micromorfométrica do solo permite
caracterizar o efeito do uso e manejo do solo sobre a estrutura e sobre a forma e o tamanho dos
poros, sendo eficiente para identificar diferenças na porosidade do solo entre sistemas de uso e
manejo.
Solos sob preparo com arado de discos, grade pesada e sob pousio
condicionam um arranjo mais denso da estrutura, com conseqüente alteração na forma e no
tamanho dos poros que influenciam a infiltração e a retenção de água no solo.
Há diminuição do teor de matéria orgânica na camada superficial do
solo sob pousio, semeadura direta, preparo com arado de discos e grade pesada em
comparação com o solo sob mata.
Os sistemas de uso e manejo afetam a evolução da matéria orgânica do
solo.
O estudo micromorfológico e micromorfométrico do solo mostra-se
mais eficiente na identificação de estágios iniciais de compactação do que os dados obtidos
pela análise de rotina.
83
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