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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA - FAAZ Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical CONDICÕES DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EUTRÓFICO SUBMETIDO À DIVERSOS SISTEMAS DE MANEJO NA CULTURA DO ALGODÃO (Gossypium hirsutum L.) DENIS TOMÁS RAMOS CUIABÁ - MT 2017

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA - FAAZ

Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical

CONDICÕES DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO

EUTRÓFICO SUBMETIDO À DIVERSOS SISTEMAS DE MANEJO NA

CULTURA DO ALGODÃO (Gossypium hirsutum L.)

DENIS TOMÁS RAMOS

CUIABÁ - MT

2017

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA - FAAZ

Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical

CONDICÕES DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO

EUTRÓFICO SUBMETIDO À DIVERSOS SISTEMAS DE MANEJO NA

CULTURA DO ALGODÃO (Gossypium hirsutum L.)

DENIS TOMÁS RAMOS

Engenheiro Agrônomo

Orientador: Profº. Dr. JOÃO CARLOS DE SOUZA MAIA

CUIABÁ - MT

2017

Tese apresentada à Faculdade de Agronomia e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso para obtenção do título de Doutor em Agricultura Tropical.

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Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.

Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).

Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.

R175c Ramos, Denis Tomás.Condições de um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico submetido à diversos

sistemas de manejo na cultura do algodão (Gossypium hirsutum L.) / Denis TomásRamos. -- 2017

89 f. ; 30 cm.

Orientador: João Carlos de Souza Maia.Tese (doutorado) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de

Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em AgriculturaTropical, Cuiabá, 2017.

Inclui bibliografia.

1. conservação do solo. 2. produtividade de algodão. 3. análise multivariada. 4.sistemas de manejo. I. Título.

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Dedico...

Aos meus pais, Vanilda Ramos Tomaz e João Tomaz Duarte, e ao meu irmão Fabrício Tomaz Ramos

por terem dado a melhor parte de si, para como auxilio

entender a como navegar nas maiores turbulências imposta ao meu caminho...

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AGRADECIMENTOS

Ao professor João Carlos de Souza Maia pela orientação, confiança e amizade

adquirida ao longo dos anos de parceria. Ele será sempre uma referência de pessoa

e profissional.

À Universidade Federal de Mato Grosso pela estrutura de laboratórios e seus

gestores que me proporcionaram, tanto no mestrado quanto no doutorado excepcional

auxílio nas análises executas.

Ao Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical, através dos

professores e funcionários, pela formação, logística a apoio durante o doutorado.

A Capes, pela concessão da bolsa de estudo ao longo do curso.

Ao Instituto Matogrossense do Algodão – IMA e a Empresa Brasileira de

Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA AGROSSILVIPASTORIL, pelo apoio ao

desenvolvimento do projeto.

Ao Engenheiro Agrônomo Elio Torre pelo apoio incondicional durante e após

coleta de dados junto ao IMA-MT de Primavera do Leste.

A todos os colegas do curso de Pós-graduação que sempre nos auxiliaram

mediante as nossas dúvidas nos mais variados campos de trabalho.

A todos amigos, estagiários e bolsistas que nos ajudaram nas coletas; o apoio

de vocês foi fundamental para o desenvolvimento do projeto.

A todos que direta ou indiretamente me ajudaram e comigo conviveram durante

estes anos.

A todos vocês, o meu muito obrigado!

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"O Presente Inexistente"

Nunca ficamos no momento presente. Lembramos o passado, antecipamos o

futuro que nos tarda, como para lhe apressar o curso; ou evocamos o passado que

nos foge, como para o deter: tão imprudentes, que andamos errando nos tempos

que não são nossos, e não pensamos no único que nos pertence; e tão vãos, que

pensamos naqueles que não são nada, e deixamos escapar sem reflexão o único que

subsiste. É que o presente, em geral, fere-nos. Escondemo-lo à nossa vista porque

nos aflige; e se nos é agradável, lamentamos vê-lo fugir. Tentamos segurá-lo pelo

futuro, e pensamos em dispor as coisas que não estão na nossa mão, para um tempo

a que não temos garantia alguma de chegar.

Examine cada um os seus pensamentos, e há-de encontrá-los todos ocupados

no passado ou no futuro. Quase não pensamos no presente; e, se pensamos, é apenas

para à luz dele dispormos o futuro. Nunca o presente é o nosso fim: o passado e o

presente são meios, o fim é o futuro. Assim, nunca vivemos, mas esperamos viver;

e, preparando-nos sempre para ser felizes, é inevitável que nunca o sejamos.

Autor: Blaise Pascal, em "Pensamentos"

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CONDICÕES DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EUTRÓFICO

SUBMETIDO À DIVERSOS SISTEMAS DE MANEJO NA CULTURA DO

RESUMO – O objetivo desse trabalho foi caracterizar as condições de um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico submetido à diferentes sistemas de manejo e sua interação com o desenvolvimento da cultura do algodão em região de cerrados de Mato Grosso. Foram avaliados quatro sistemas de manejo: SCSRA - Sistema convencional sem rotação do algodão com revolvimento do solo e semeadura sobre sucessão ao milheto; SCCR - Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SPDM - Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária Ochroleuca e SPDA - Sistema plantio direto algodão em resteva de Milho + Brachiaria Ruziziensis. Usou-se a análise fatorial para a identificação de indicadores chaves para distinção dos sistemas de manejo perante seus agrupamentos funcionais entre diferentes camadas, sendo que, os sistemas conservacionistas plantio direto apresentaram melhores índices de qualidade do solo em comparação aos sistemas convencionais de manejo (0,34 e 0,28 respectivamente), no qual, ambos sistemas apresentaram bom desempenho produtivo, porém, com capacidade funcional representando 66% abaixo de seu potencial funcional para os sistemas conservacionistas e 72% para os convencionais. A capacidade de retenção e disponibilidade de nutrientes apresentou maior potencial de ponderação do índice de qualidade do solo para a camada superficial 0 a 20 cm entre sistemas conservacionistas, enquanto que a quantidade de nutrientes disponíveis proporcionou melhor ponderação aos sistemas convencionais. Já capacidade de conservação e condução de água apresentou maior potencial de ponderação do índice nas camadas subsuperficiais 20-40 cm, representando 46,4% para sistemas conservacionista e 52,8% para convencionais. A utilização da rotação milho + Brachiaria Ruziziensis e algodão em plantio direto e a sucessão de milheto e algodão em sistema com revolvimento do solo, proporcionaram melhoria no índice de qualidade. Estes sistemas favoreceram de modo expressivo o teor matéria orgânica e a atividade microbiana no perfil, com efetiva contribuição na formação de agregados maiores (4 a 2 e 2 a 1 mm) e, subsequente obtenção de melhores médias frente a massa seca da parte aérea. O sistema SPDA apresentou menor relação de volume raízes em profundidade (20 a 40 cm). Já os sistemas com sucessão Crotalária / algodão sob plantio direto e soja / algodão sob sistema convencional não proporcionaram alterações significativas na distribuição de poros, na massa de agregados estáveis contidas na classe de macroagregados (4 -1 mm), havendo expressiva redução no teor de matéria orgânica no perfil e atividade microbiana e aumento na formação de microagregados (1- 0,25 mm), além de promover redução do volume de raízes e massa seca (g.cm3). Ainda a baixa saturação de potássio, fósforo e boro ocasionou a restrição no índice na qualidade funcional química do solo, ocasionando limitada responsividade e baixo desempenho da cultura do algodoeiro no cerrado independente do sistema de manejo implementado.

Palavras-chave: conservação do solo, produtividade de algodão, análise

multivariada, sistemas de manejo.

ALGODÃO (Gossypium hirsutum L.)

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ABSTRACT - The aim of this work was to characterize the conditions of a Eutrophic Yellow Red Latosol under different management systems and their interaction with the cotton crop development in the Cerrado region of Mato Grosso. Four management systems were evaluated: SCSRA - Conventional system with no cotton rotation, with soil turning and sowing over millet succession; SCCR - Minimum cultivation system with soybean / cotton rotation; SPDM - Cottonseed system in subsoil of Crotalaria Ochroleuca and SPDA – Cottonseed system in subsoil of Maize + Brachiaria Ruziziensis. Factor analysis was used to identify key indicators, in order to distinguish management systems from their functional clusters, between different layers. No-tillage systems presented better soil quality indexes compared to conventional management systems (0.34 and 0.28 respectively). Both systems presented good productive performance, but with functional capacity representing 66% below their functional potential for conservationist systems and 72% for conventional ones. The nutrient retention capacity and nutrient availability showed a higher potential of the soil quality index weighting between 0 to 20 cm for the surface layers in conservationist systems, while the amount of available nutrients provided better weighting in conventional systems. However, the capacity of conservation and conduction of water presented greater potential of weighting of the index in the subsurface layers 20-40 cm, representing 46, 4% for conservationist systems and 52,8% for conventional ones. The use of corn + Brachiaria Ruziziensis rotation and cotton in no - tillage and the succession of millet and cotton in a system with soil rotation improved the quality index. These systems strongly favored the organic matter content and the microbial activity in the profile, with effective contribution to the formation of larger aggregates (4 to 2 and 2 to 1 mm) and, subsequently, obtaining better averages compared to the dry mass of the aerial part. The SPDA system showed a lower ratio of volume roots to depth (20 to 40 cm). On the other hand, the systems with succession Crotalaria / cotton under no-tillage and soybean / cotton under conventional system did not provide significant distinction in the pore distribution, in the mass of stable aggregates contained in the class of macro aggregates (4 -1 mm). There was a strong decrease of organic matter in the profile and microbial activity and an increase in the formation of micro aggregates (1- 0.25 mm), besides promoting reduction of root volume and dry mass (g.cm3). The low saturation of potassium, phosphorus and boron caused a restriction in the index in the functional chemical quality of the soil, causing limited responsiveness and low performance of the cotton crop in the Cerrado, not mattering the management system implemented.

Keywords: Soil conservation, cotton productivity, multivariate analysis, management systems.

CONDITIONS OF A EUTROPHIC YELLOW RED LATOSOL SUBMITTED

TO DIFFERENT MANAGEMENT SYSTEMS IN COTTON CULTURE (Gossypium hirsutum L.)

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LISTA DE FIGURAS

Página

1. Descrição das funções do solo, e atributos relacionados. ..................................... 17

2. Inter-relação dos principais fatores que afetam a qualidade do solo. .................... 19

3. Representação do desenho experimental em campo. .......................................... 56

4. Esquematização da coleta de amostras de solo e raízes de algodoeiro herbáceo

em um Latossolo Vermelho-Amarelo Eutrófico. ........................................................ 58

5. Índice de qualidade geral do solo para diferentes sistemas de manejos e camadas

do perfil. .................................................................................................................... 63

6. Intervalos padronizados das variações da Massa seca e Diâmetro ponderado das

raízes de algodão herbáceo em profundidade sob sistema plantio direto algodão em

resteva de Crotalária (SPDM – A/B) e sistema plantio direto algodão em resteva de

gramíneas (SPDA – B/C). ......................................................................................... 73

7. Intervalos padronizados das variações da Massa seca (g.cm3) e diâmetro

ponderado (mm) radicular de plantas de algodão herbáceo em profundidade em

sistema de manejo do solo em rotação com soja precoce (SCCR). ......................... 74

8. Intervalos padronizados das variações da Massa seca (g.cm3) e diâmetro

ponderado (mm) radicular de plantas de algodão herbáceo em profundidade sob

Sistema convencional sem rotação do algodão com gradagem aradora e niveladora

(SCSRA).................................................................................................................... 75

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LISTA DE TABELAS

Página

1. Componentes e avaliação do Índice de Ameaça do Solo. .................................... 22 2. Histórico de rotação de culturas para os diferentes sistemas de manejos ao longo de nove anos agrícolas. ............................................................................................ 54 3. Resultados dos autovalores e seus coeficientes mediante a extração de fatores e variância total explicada pelos fatores. ...................................................................... 61 4. Funções principais e indicadores utilizados na avaliação da qualidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo. ............. 62 5. (Continua) Indicadores de qualidade para diferentes camadas em um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo............................... 64 6. Potencial ponderativo dos indicadores de qualidade utilizado na determinação da qualidade das funções principais de um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo. ................................................................................. 66 7. Distribuição das classes de tamanhos dos agregados estáveis em água, valores de perímetro, área, diâmetro de Feret e número de agregados nas classes de peneiramento 4 a 0,25 mm de um Latossolo Vermelho Amarelo, sob diferentes manejos no cerrado Matogrossense. ........................................................................ 70 8. Variações para os indicadores de desenvolvimento das plantas de algodão herbáceo em um Latossolo Vermelho-Amarelo no cerrado matogrossense submetido a diferentes sistemas de manejo. .............................................................................. 78

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SUMÁRIO

Página

RESUMO .................................................................................................................... 8

ABSTRACT ................................................................................................................ 9

1 INTRODUÇÃO GERAL.......................................................................................... 13

2 REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 15

2.1 Quais são as principais funções do solo e necessidades para sua avaliação?... 15

2.2 o que é, e o que representa a qualidade do solo no ambiente? .......................... 16

2.3 O que é propriedade de resposta e capacidade funcional do solo e como

influenciam no sistema agrícola? .............................................................................. 18

2.4 Definição e limites das condições da qualidade do solo: ameaças de degradação

do solo ....................................................................................................................... 20

2.5 Desenvolvimento sustentável no cerrado matogrossense, produtividade de pluma

de algodão e qualidade do solo ................................................................................. 22

2.6 Indicadores da qualidade do solo ........................................................................ 25

2.6.1 Indicadores físicos ....................................................................................... 27

2.6.2 Indicadores químicos ................................................................................... 29

2.6.3 Indicadores biológicos .................................................................................. 31

2.6.4 Indicadores agronômicos de produtividade do algodoeiro ........................... 33

2.7 Análise multivariada ............................................................................................ 34

2.7.1 Análise fatorial .............................................................................................. 34

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 38

CAPÍTULO 1. QUALIDADE DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO

EUTRÓFICO NO DESENVOLVIMENTO DO ALGODÃO HERBÁCEO ................... 48

RESUMO................................................................................................................... 48

ABSTRACT............................................................................................................... 50

4.1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 52

4.2 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................... 54

4.2.1 Local............................................................................................................. 54

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4.2.2 Amostragem do solo e análises ................................................................... 55

4.2.3 Tratamento dos dados e testes efetuados ................................................... 58

4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 60

4.4 CONCLUSÕES ................................................................................................... 79

4.5 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 81

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 87

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13

1 INTRODUÇÃO GERAL

A qualidade do solo é um dos finitos componentes dos agroecossistemas

(ANDREWS et al., 2002), cuja intensificação de esforços em pesquisas in loco nos

dias atuais é necessária, a fim de evidenciar as diferentes potencialidades de

ocupação ligadas à intensidade, ao tipo de preparo adotado em cada sistema de

manejo, determinando tanto a direção quanto a magnitude de suas funções (KARLEN

et al., 1997; TÓTH et al., 2007).

O estudo do solo deve transcender o pouco evolutivo modelo de gestão

agrícola, com uma aproximação da realidade, na qual as características do solo

devem ser avaliadas de acordo com as funções específicas dos atributos físicos,

químicos e biológicos, juntamente com a interação entre eles, de acordo com a

finalidade específica de interesse de avaliação, que podem ou não limitar o seu

desempenho.

É necessário aderir a um conjunto de modelos e referências que possam

auxiliar a interpretação e comparação das informações que compõem as propriedades

de resposta, de modo a facilitar as recomendações para o gerenciamento do sistema

produtivo.

Uma estratégia comumente sugerida consiste na agregação de indicadores em

um índice, a fim de proporcionar a simplificação de informações de natureza diversa

(SANDS; PODMORE, 2000). Com a adoção desse índice, é possível facilitar o

dimensionamento e a avaliação dos impactos ocasionados sobre os biomas

incorporados ao processo produtivo, apontando quais áreas estão sendo utilizadas

com prejuízo potencial ao desenvolvimento das plantas (acima do seu potencial de

uso) e subutilizadas (abaixo do seu potencial de uso), principalmente aquelas

responsáveis pelo alto investimento e retorno financeiro, como o caso a produção fibra

(pluma) de algodão herbáceo.

O uso da estatística multivariada torna-se uma ferramenta importante na

atualização dos procedimentos de avaliação do solo, pela redução do número de

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variáveis e retenção daquelas com alto poder de explicação da variância total (REIS,

2001). A identificação de indicadores chaves representativos de cada agrupamento

funcional proporcionará classificações e interpretações da qualidade do solo, de modo

a ajustar melhores orientações em médio e em longo prazo, como também a auxiliar

a definição das práticas de manejo agrícola que melhor se adequam aos solos dessa

região na produção de algodão herbáceo.

Nesse contexto, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de caracterizar

as condições de um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico submetido a diferentes

sistemas de manejo e sua interação com o desenvolvimento da cultura do algodão em

região de cerrados de Mato Grosso.

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15

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Quais são as principais funções do solo e necessidades para sua avaliação?

De acordo com Karlen et al. (1997), quando o solo desempenha funções com

seu máximo potencial para um determinado tipo de ocupação, este apresentará um

status de excelência perante sua qualidade. Caso contrário, o seu potencial pode ser

alterado pelo tipo de ocupação e manejo adotado, ou simplesmente possuir

naturalmente baixa qualidade. Dessa forma, medir a qualidade do solo significa

atribuir-lhe um valor em relação à sua capacidade de cumprir uma função específica

(VEZZANI; MIELNICZUK, 2009).

Sendo assim, a definição da qualidade do solo não poderá ser efetuada de

forma dissociada das respectivas funções e ou ocupação destinada (ALVARENGA,

2009). Segundo a FAO (1995), Blum (2006) e EC (2002; 2006 a, b), os solos

apresentam oito funções diferentes, com objetivos de desenvolvimento social e

econômico, separadas por funções ecológicas, e outras diretamente ligadas às

atividades humanas, classificadas em funções técnicas, industriais e sócio-

econômicas, sendo: produção de alimentos e outros tipos de biomassa,

armazenamento, filtragem e transformação de materiais, habitat de um grande

número de organismos vivos, regulação climática e hidrológica, fonte de matérias-

primas, reservatório de carbono, ambiente físico e cultural para a humanidade,

conservação do patrimônio geológico e arqueológico.

De forma geral, os solos e suas funções precisam ser protegidos da

degradação. Porém, esse conhecimento só poderá vir mediante avaliações precisas

e confiáveis de seus atributos. Neste contexto, nas últimas décadas, a qualidade do

solo em regiões tropicais, nas quais o rápido desenvolvimento proporciona o aumento

expressivo na produção de alimentos e outros tipos de materiais, é considerada pela

comunidade internacional uma engrenagem cada vez mais importante ao longo do

tempo em questões de desenvolvimento do mundo e segurança alimentar (WOOD et

al., 2000; SANCHEZ, 2002).

O rápido desenvolvimento destas regiões é economicamente importante para

a expansão das economias internas, no entanto, os agroecossistemas são

extremamente instáveis frente ao ritmo acelerado dessa evolução. Isso faz com que,

a cada dia, aumentem as ameaças (compactação, erosão, poluição, salinização,

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16

perda de matéria orgânica e perda de biodiversidade no próprio pedon) no ambiente

agrícola atual, por causa do despreparo de quem o maneja.

Assim, embora a avaliação da qualidade do solo agrícola esteja em franco

desenvolvimento, em todo o mundo, melhorar a avaliação da qualidade torna-se um

dos promissores campos da pesquisa agropecuária, com o intuito de desenvolver uma

agricultura mais sustentável.

O aperfeiçoamento das técnicas e ferramentas de análises, já existentes, em

outras partes do mundo para as condições tropicais irá auxiliar nos levantamentos de

informações da qualidade do solo, de modo a integrar significativamente as

estratégias de ações para determinados locais mediante específicas práticas de

operações agrícolas. Especificamente, os métodos de avaliação adequados e os

levantamentos adequados dos indicadores de qualidade do solo estão entre as mais

importantes considerações (DITZLER; TUGEL, 2002).

2.2 O que é e o que representa a qualidade do solo no ambiente?

Embora ainda não exista um conceito amplamente aceito, a expressão

“qualidade do solo” foi definida ao longo dos anos de 1990, em resposta ao uso

sustentável da terra, em nível mundial. Com isso, houve a necessidade de um enfoque

holístico, abrangendo um maior conjunto de funções no que respeita a fatores ligados

ao meio ambiente.

A primeira conceituação de qualidade do solo proposta por Doran e Parkin

(1994) evoluiu a partir de vários esforços, incluindo aqueles que incidiram sobre os

índices que avaliam a capacidade produtiva do solo (NEIL, 1979; PIERCE et al., 1983)

e da lavoura (SINGH et al., 1992). No entanto, com essa base conceitual, era

quantificado apenas o estado físico do solo, desconsiderando fatores do meio

ambiente, uma necessidade presente.

Em seguida, surgiu a necessidade de avaliar o estado de funcionamento dos

solos no que diz respeito às questões ambientais. Assim, cientistas do solo de todo o

mundo, nas últimas décadas, sugeriram uma série de teorias modernas sobre a

qualidade do solo (BOUMA, 1997a; KARLEN et al., 1997; SOJKA; UPCHURCH, 1999;

LOVELAND; THOMPSON, 2001; TÓTH et al., 2007). A Soil Science Society of

America (ASSS) havia proposto uma definição que levasse em consideração a

integração do conhecimento científico com a abordagem prática.

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17

Larson e Pierce (1994) propuseram diferentes funções básicas associadas à

boa qualidade do solo (Figura 1):

FIGURA 1. Descrição das funções do solo, item 1, e atributos relacionados, item 2.

Essa conceituação de qualidade foi adotada até o aperfeiçoamento efetuado

por Karlen et al. (1997), que se mantém até hoje como umas das definições mais

abrangentes, sendo descrita como: ''a aptidão de um tipo específico de solo para

funcionar dentro de sua capacidade e dos limites de um ecossistema natural ou

manejado, capaz de sustentar a produtividade das plantas e animais, manter ou

aumentar a qualidade da água e do ar e promover a saúde humana e a habitação ''.

Deste modo, a qualidade do solo estima sua capacidade de desempenhar e sustentar

funções sob diferentes ecossistemas concomitantes ao uso social (TÓTH et al. 2007).

Mediante esse conceito de qualidade do solo, podem-se estabelecer aplicações

práticas em relação ao serviço desempenhado e sustentado.

Aplicações direcionadas podem estar ligadas a funções específicas do solo,

como no caso da classificação de potencial produtivo, estoque de matéria orgânica e

seu potencial de sequestro de carbono, dentre outros. Em casos mais simplificados

de avaliação, pode ser utilizado como base apenas o potencial de resposta de uma

única função do solo, enquanto que, em casos mais complexos, a qualidade do solo

está interligada a vários outros fatores, devendo, assim, expressar a soma de suas

capacidades.

Nesse contexto, o conceito de qualidade do solo demonstra a importância da

avaliação comparativa das funções, pelas quais o avaliador deverá definir as

condições de avaliação mediante seu objetivo de trabalho, devendo lembrar-se da

dinâmica temporal/espacial do solo. Portanto, na estrutura de avaliação há de se

considerar dois elementos fundamentais da qualidade do solo: (1) capacidade

Promover a

atividade

biológica

Armazenar, suprir e

ciclar nutrientes

Armazenar

e suprir

água

Promover o

crescimento das

raízes

Qualidade

biológica

Qualidade

física

Qualidade

química

(1)

(2)

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18

funcional e (2) propriedades de resposta. Estes dois elementos estabelecem a

capacidade de executar uma função sob determinadas condições e o alcance da

capacidade de funcionamento em condições de alteração. No entanto, o papel relativo

de qualquer destes dois componentes pode variar de acordo com o objetivo da

avaliação.

Exemplo disto é a capacidade produtiva de uma cultura alterada pelo aporte de

fertilizantes e corretivos, com alterações na capacidade funcional (nível de referência)

expressando propriedades de resposta distinta para cada tipo de solo. Assim, a

capacidade funcional do solo para desempenhar qualquer uma das funções

identificadas (em determinados níveis) depende de seus atributos biológicos, físicos

e químicos (atributos "internos"), enquanto a realização do desempenho é

condicionada pela paisagem (por exemplo, declividade) e/ou por fatores

antropogênicos (por exemplo, drenagem), em que todos são dependentes do tempo.

2.3 O que é propriedade de resposta e capacidade funcional do solo e como

influenciam o sistema agrícola?

Propriedade de resposta do solo são características particulares que

determinam a dinâmica das reações do solo em função das influências ambientais ou

antrópicas (TÓTH et al., 2007). Essas propriedades ajudam a evidenciar os diferentes

potenciais de capacidade funcional do solo, determinando tanto a direção quanto a

magnitude como o solo reage a uma dada perturbação ou mudança. Deste modo, a

capacidade funcional do solo refere-se ao número e à composição das funções de um

dado tipo de solo e ao nível em que estas funções são exercidas (TÓTH et al., 2007)

sob condições externas estáveis.

As características intrínsecas do solo devem ser avaliadas de acordo com

funções específicas dos atributos físicos, químicos, biológicos e mineralógicos,

juntamente com a interação entre eles, de acordo com a finalidade específica de

interesse de avaliação, que pode ou não limitar o seu desempenho (Figura 2)

(ARSHAD; COEN, 1992).

A análise detalhada da capacidade funcional do solo pode ser realizada por

meio da identificação de características individuais dentro das classes de solos da

região, determinados como os mais importantes em se tratando de desempenho

relativo a propriedades e princípios reguladores de troca de energia e matéria.

Também podem ser utilizadas no processo avaliativo de outras características, mais

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facilmente mensuráveis (regras de pedotransferência) ou da sua importância

crescente em combinação com qualquer outra propriedade do solo (ARSHAD; COEN,

1992).

Esta prática de desenvolvimento de indicadores, bem como o processo de

avaliação, só pode ser realizada por meio de informações que já estejam disponíveis

em mapas de solos, bases de dados de monitoramento e/ou outros registros de

informação do solo. Desse modo, quaisquer conclusões para características

complexas do solo só podem ser elaboradas baseando-se em fontes de informações

adequadas.

FIGURA 2. Inter-relação dos principais fatores que afetam a qualidade do solo. Fonte: Arshad e Coen, (1992)

Para a elaboração de agrupamentos do solo, podem ser aplicados métodos

orientados a identificar características relevantes, que possam expressar um bom

conjunto de informações na estimativa do comportamento desse solo perante as suas

características funcionais (por exemplo, água e dinâmica de nutrientes). Assim, de

acordo com os diferentes papéis e características das classes do solo, fatores de

correção (fatores de ponderação que acentuam a importância das características para

a propriedade específica avaliada) podem ser atribuídos a cada um dos parâmetros

Atributos do solo - Propriedades físicas - Propriedades biológicas - Propriedades químicas

- Propriedades mineralógicas

Clima - Chuva - Temperatura - Umidade

Terra - Vegetação - Geologia - Drenagem

-Escoamento superficial

Intervenção antrópica - Uso da terra - Práticas de manejo - Políticas de incentivo - Mercado -- Preço de insumos

Qualidade do solo

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inerentes ao solo durante o processo de avaliação detalhada. Estes fatores de

correção, ou pesos, como em quaisquer processos quantitativos clássicos de

avaliação de terras, poderão modificar o índice médio determinado da classe de solo.

Os fatores de correção têm como papel controlar os parâmetros do modelo de

acordo com as classes individuais de cada solo. Portanto, conhecendo as

propriedades dinâmicas da classe de solo, estes fatores podem ser utilizados para

avaliar a complexidade da sustentabilidade mediante a qualidade do sistema.

Para facilitar as interpretações, tem-se o uso de escalas numéricas com o

objetivo de facilitar o dimensionamento da capacidade funcional dentro das condições

atuais para cada tipo de solo, desde solos com baixa qualidade até os de maiores

qualidades numa escala representativa.

2.4 Definição e limites das condições da qualidade do solo: ameaças de

degradação do solo

A degradação do solo tem como efeito a deterioração da sua qualidade parcial

ou total, por meio de danos em uma ou mais das suas funções (BLUM, 1988).

Processos de degradação que ocorrem em todo mundo são amplamente estudados

(BATJES; BRIDGES, 1993, VAN LYNDEN, 1994, 2000; EEA 2000; KIRKBY et al.,

2004; EC 2006c); no entanto, no Brasil, ainda não foram incorporadas políticas de

proteção nacional do solo, como ocorre nos Estados Unidos da América e no

continente Europeu (KRAEMER et al., 1999; EC 2006 a, b), que têm como base a

adoção de políticas de gestão, voltadas a proporcionar redução do risco de

degradação do solo.

Em função da recente preocupação com a qualidade do solo nas unidades

agrícolas situadas em clima tropical brasileiro, informações e dados técnicos são

incipientes no meio científico nacional. Diante de tal situação, a compreensão dos

níveis de degradação do solo baseia-se, inicialmente, em dados e informações

técnicas provenientes do exterior, que possuem excelência nas avaliações desse

gênero. Portanto, contribuem com o formato necessário para atendimento nacional.

Estudos realizados por Van Camp et al. (2004) fornecem substancial

conhecimento no sentido de identificar e descrever os riscos e ameaças para o solo.

Também Eckelman et al. (2006) resumem as metodologias de avaliação de risco

aplicáveis a estudos de degradação do solo e oferecem o conceito de ameaças para

representar os perigos que expõem o funcionamento de cada modelo de uso.

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A estratégia temática de proteção do solo (EC 2006a) declara que, para o

desenvolvimento sustentável, os solos precisam ser protegidos da degradação; assim,

as ameaças de perturbações definirão a condição e as estratégias de ação a serem

adotadas visando a sua sustentabilidade e qualidade.

As principais ameaças à capacidade de funcionamento do solo em unidades

agrícolas são identificadas como (1) diminuição no teor de matéria orgânica, (2)

erosão do solo, (3) compactação, (4) salinização e (5) contaminação por metais

pesados, dentre outros elementos. Por isso, há necessidade de maior exigência

quanto ao estudo de suas interações e complexidades, principalmente em ordem

espacial durante o planejamento da conservação desse solo (VAN CAMP et al., 2004).

Eckelmann et al. (2006) propuseram, em seu artigo denominado "Common

Criteria", a identificação dos riscos frente às principais ameaças de degradação do

solo. Cada ameaça é dependente da área; com isso, as seguintes condições foram

examinadas, a fim de definir critérios comuns de identificação de riscos: i) a

identificação dos fatores / perigos relacionados com a ameaça (fatores "externos"); ii)

caracterização do receptor (atributos internos); iii) especificação de desempenho por

meio da seleção de modelos matemáticos (com requisitos de dados). Neste contexto,

a fim de identificar e descrever as áreas que se encontram em situação de risco, os

autores propõem três tipos de abordagens: a) abordagem qualitativa: visa avaliar a

ocupação do solo: "solos sensíveis" em combinação com alguns outros critérios

proposto por algumas políticas; b) abordagem quantitativa: limiares; c) modelo de

abordagem: na ausência de dados de monitoramento, o potencial de degradação do

solo pode ser avaliado na presença de dados de monitoramento e em combinação

com uma abordagem regionalizada em grande escala com a plotagem de variados

dados.

Para as opções de aplicação do "Common Criteria", os limiares inicialmente

devem exigir que os valores razoáveis, para além dos quais a degradação das

propriedades do solo limita o seu funcionamento sustentável, estejam disponíveis.

Com isso, os dados armazenados do solo ou do monitoramento devem estar

disponíveis, a fim de coincidir com os valores observados nos limiares. Mesmo que os

limiares, estado e as tendências sejam baseados em modelos, os dados do inventário

e o monitoramento do solo ainda são necessários.

A abordagem do modelo tem de ser eventualmente integrada à abordagem

quantitativa: não só para a validação e calibração do modelo, mas também de modo

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a detectar a área e local em que a degradação realmente ocorre, observando a

tendência após a execução das medidas de degradação. Com isso, os modelos

auxiliam a abordagem e a regionalização das informações dos solos, desde o nível de

região, paisagem e polipedons. Ecklemann et al. (2006) propõem, ainda, uma lista de

exigências que devem ser cumpridas, a fim de se ter uma base comum para a

comparação do risco de degradação do solo nos Estados membros da União

Europeia, podendo-se utilizar, como base, o índice de ameaças para solo. Tal índice

é composto por indicadores relacionados com a degradação das propriedades de

resposta do solo, mediante fatores externos (clima, uso da terra) que expressam o

nível de risco a que o solo fica exposto e as principais ameaças de degradação (TÓTH

et al., 2007). Deste modo, o nível de risco dentro de uma abordagem geral de

avaliação é considerado "a combinação da probabilidade ou a frequência da

ocorrência de um determinado perigo definido e a magnitude das consequências pela

sua ocorrência", tal como definido pela Agência Europeia ambiental (EEA, 1999)

(Tabela 1).

TABELA 1. Componentes e avaliação do Índice de Ameaça do Solo.

Componentes do índice de degradação do solo

Processo de avaliação

1- Propriedades de resposta do solo (atributos do solo que identificam a vulnerabilidade)

Caracterização do receptor de degradação (Classificação de

degradações específicas)

2- Os fatores externos de degradação (clima, uso da terra)

Identificação de fatores de riscos (Quantificação do impacto /

exposição)

2.5 Desenvolvimento sustentável no cerrado mato-grossense, produtividade de

pluma de algodão e qualidade do solo

O Estado de Mato Grosso apresenta extensão territorial de 903.329,700 km2, o

que corresponde a 10,6% do território brasileiro, sendo que 39,6% (354.823 km2) são

compostos pelo bioma cerrado, que abrange as regiões sudeste, noroeste, centro-sul,

médio-norte e oeste do estado (SEMA, 2014).

Observa-se atualmente a redução do bioma cerrado no Estado de forma mais

acentuada, em decorrência, provavelmente, do avanço da agricultura. Isto é

perceptível pelas alterações na ocupação do solo e mudanças na cobertura vegetal.

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Observam-se estas mudanças a partir da década de 70, quando os programas

como Polocentro e Prodecer foram fundamentais no desenvolvimento da agricultura

no cerrado no Estado de Mato Grosso. Houve a inclusão de novas tecnologias e o

incentivo da migração de agricultores experientes, provenientes da região sul

(MORENO, 1999).

Diante disso, o montante de 42,32% de sua vegetação natural foi substituído

por áreas agrícolas, pastagens e urbanização, em que os índices de produtividade

equiparam-se aos das melhores regiões produtoras do país, sendo igualmente

competitivos os custos de produção (SILVA, 2009).

Já em 2013/2014, o cerrado mato-grossense foi ocupado pela cotonicultura (+-

592 mil hectares). Este crescimento foi devido ao desenvolvimento tecnológico que

contribuiu de forma significativa na sustentabilidade e expansão territorial desta

cultura (CONAB 2016). O desenvolvimento tecnológico deve ser entendido como um

processo contínuo e amparado por um sistema de pesquisa capaz de responder aos

novos desafios e dificuldades, continuamente apresentadas pelo setor produtivo. Por

outro lado, deve ter sempre em conta princípios que são norteados pelos conceitos

de sustentabilidades, ou seja, a tecnologia agrícola não é responsável somente pelas

soluções, mas também pelos problemas.

Cerca de 90 a 97% de toda a área de cultivo do algodão herbáceo no Estado

foi classificada como sendo sistema de manejo convencional e cultivo mínimo do solo.

Sabe-se que o estudo da qualidade do solo é essencial, pois reflete a ocupação, a

produtividade e a sustentabilidade espacial e temporal dos agrossistemas, sendo,

portanto, um indicador necessário quando se deseja fornecer informações sobre o

manejo do solo e assegurar a tomada de decisões para melhor utilização desse

recurso (SPOSITO, 2003).

Entretanto, observa-se uma diminuição da capacidade produtiva das unidades

agrícolas nos últimos anos, para culturas como milho, soja e, em específico, para o

algodão. Diante disto, uma preocupação eminente apresenta-se em relação aos

critérios que apontam estas deficiências e atenções especiais no que desrespeita

tanto à qualidade do solo quanto à sustentabilidade dos sistemas de manejo.

A qualidade do solo pode ser reduzida ou aumentada por mudanças nas

práticas do uso, por exemplo, em sistemas conservacionistas de manejo, como o caso

do sistema plantio direto - SPD (SILVA et al., 2000), que visa à manutenção da

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qualidade do solo por um longo período, e da sustentabilidade agrícola (VEZZANI,

2001), com alta produtividade para diferentes culturas.

O avanço da expansão do cultivo de algodão herbáceo sobre sistemas de

manejo conservacionista nas unidades agrícolas no Estado vem sofrendo desatenção

por parte dos cotonicultores da região, por conta de menores produções, deixando,

assim, de implementarem sistemas conservacionistas para obtenção de melhor

qualidade do solo. No entanto, ficam evidentes questionamentos como “até que ponto

a qualidade do solo é boa ou qual o melhor nível de qualidade do solo para esta

cultura? ”

Torna-se, portanto, necessário estudar o solo de forma integrada, a fim de obter

informações relevantes no que toca às práticas de manejo, de modo a otimizar a

ocupação e sustentar o rendimento final da cultura frente aos sistemas de manejos.

Desse modo, a seleção de índices qualitativos de ampla aplicação para definir o nível

da qualidade do solo é uma tarefa difícil, visto que cada ambiente em particular

apresenta características próprias (BASTIDA et al., 2008).

Nesse sentido, é notório que sempre haverá risco de que o crescimento

econômico prejudique o meio ambiente, haja vista a pressão sobre os recursos

naturais, mesmo com a adoção de um conjunto de ações, estratégias de

desenvolvimento e políticas ambientais, procurando atender as necessidades e

perspectivas das gerações presentes (SCHNEIDER, 2014).

Notadamente, a quantificação da qualidade do solo é uma tarefa ainda árdua e

passa pela adoção do método adequado, qualitativo ou quantitativo, que considere e

possa transformar a natureza complexa e específica de cada tipo de solo em atributos

mensuráveis, para refletir o seu real estado de funcionamento, possibilitando

avaliações sistemáticas independentes de seus múltiplos usos (KARLEN et al., 1997).

Nortcliff (2002) sugere uma proposta resumida baseada em definir

explicitamente as funções que determinam a qualidade do solo, identificar os atributos

de cada função e, então, selecionar um conjunto mínimo de indicadores físicos,

químicos, biológicos, mineralógicos e produtivos, sensíveis ao manejo e de fácil

determinação que, acompanhados ao longo do tempo, são capazes de detectar as

alterações na qualidade do sistema e, principalmente, da qualidade do solo em função

da ocupação e das práticas de manejo do solo.

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2.6 Indicadores da qualidade do solo

A qualidade do solo não pode ser avaliada de forma direta por uma única

variável, mas pode ser estimada a partir da avaliação de indicadores de qualidade do

solo (KARLEN; STOTT, 1994; KARLEN et al.,1997; ANDREWS et al., 2004).

Indicadores de qualidade são características mensuráveis (quantitativas ou

qualitativas) do solo ou da planta acerca de um processo ou atividade e que permitem

caracterizar, avaliar e acompanhar as alterações ocorridas num dado ecossistema

(KARLEN et al., 1994, 1997; ARSHAD; MARTIN, 2002).

A utilização de indicadores de qualidade do solo é recorrente nos EUA e no

continente Europeu (WIENHOLD et al., 2004), com ênfase na listagem de indicadores

e sua influência em dada propriedade do solo (HOOSBEEK; BOUMA, 1998;

SCHOENHOLTZ et al., 2000; REZAEI et al., 2006) do que propriamente na sua

utilização, em termos práticos, na mensuração da qualidade do solo (SNAKIN et al.,

1996; ANDREWS et al., 2004).

Os atributos indicadores da qualidade do solo são definidos como propriedades

mensuráveis que influenciam a capacidade do solo na produção das culturas ou no

desempenho das funções ambientais (DORAN; PARKIN, 1996). Para que esses

atributos sejam capazes de indicar as alterações na qualidade do solo, os mesmos

devem: i) correlacionar-se bem com processos dentro do agroecossistema; ii) ser

precisos e exatos em descrever uma função em particular que expresse mudança na

qualidade do solo e no ambiente (TÓTOLA; CHAER, 2002), sem serem influenciados

por alterações casuais; iii) ser aplicados de modo relativamente fácil sob condições

de campo; iv) poder ser avaliados tanto por especialistas como por produtores; v) ser

sensíveis a variações no manejo e no clima; vi) ser componentes de bancos de dados

já existentes (DORAN; PARKIN, 1996).

Os autores Islam e Weil (2000) consideram três grupos de atributos na

avaliação da qualidade do solo: o primeiro grupo está relacionado com os atributos

denominados efêmeros, que são aqueles que representam alterações em curto

espaço de tempo, dentre os quais podem ser citados temperatura, pH, conteúdo de

água, respiração do solo e teores de nutrientes; o segundo grupo engloba atributos

denominados intermediários, os quais são alterados com o manejo após alguns anos,

podendo ser citados a quantidade de matéria orgânica, resistência à penetração do

solo e permeabilidade do solo à água; e por último, há os atributos definidos como

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permanentes, aqueles inerentes ao solo e que não sofrem alterações em curto e

médio prazo.

A utilização de indicadores de qualidade do solo, relacionados à sua

funcionalidade, constitui uma maneira indireta de mensurar a qualidade dos solos,

sendo úteis para o monitoramento de mudanças no ambiente. Neste caso, as

características de funcionalidade estariam relacionadas, basicamente, àquelas

exercidas pela pedosfera no sistema solo-planta-atmosfera (SZABOLCS, 1994;

KARLEN; STOTT, 1994; LAL,1998).

Atualmente, há uma tendência em classificar os indicadores de qualidade/

degradação do solo em físicos, químicos e biológicos (DORAN; PARKIN, 1996;

SNAKIN et al., 1996; LAL, 1998), esquecendo-se da avaliação da mineralogia dos

solos, que alguns autores não aceitam ser variável. Reinert (1998), no entanto,

categoriza os indicadores em descritivos e analíticos. Os primeiros são de caráter

visual e, ou morfológico, como: cor, cobertura (composição botânica, por exemplo),

friabilidade, erosão, drenagem, espessura dos horizontes ou camadas, entre outros.

Os indicadores analíticos, por sua vez, são de natureza física, química, biológica e

mineralógica.

Deste modo, a escolha de determinados indicadores depende da finalidade a

que se propõe a utilização de determinado solo. De acordo com Tótola e Chaer (2002),

a qualidade “ideal” para um solo não é conhecida, e o ideal irá diferir entre os vários

tipos de solo e cultura que está ou será estabelecida. Portanto, é necessária a

determinação de referenciais que possam servir de base para a interpretação e

comparação.

Para se avaliar a qualidade do solo com maior precisão e exatidão, é necessária

a análise de inúmeras variáveis (DORAN; PARKIN, 1994; KARLEN et al., 2003),

tornando-se complicada a avaliação dos possíveis atributos indicadores de qualidade

do solo e sua efetiva identificação, pela multiplicidade dos fatores físicos, químicos,

biológicos e mineralógicos que controlam os processos biogeoquímicos e suas

variações no tempo, espaço e intensidade (DORAN; PARKIN, 1994).

Uma estratégia comumente sugerida consiste na agregação destes indicadores

em um índice, a fim de proporcionar a simplificação de informações de natureza

diversa (SANDS; PODMORE, 2000). Com isso, o índice irá facilitar o

dimensionamento e avaliação dos impactos ocasionados sobre os biomas

incorporados ao processo produtivo, apontando quais áreas estão sendo utilizadas

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com prejuízo potencial ao desenvolvimento das plantas (acima do seu potencial de

uso) e subutilizadas (abaixo do seu potencial de uso).

No entanto, conforme Freitas et al. (2012), o grande desafio da pesquisa, na

atualidade, está na identificação de indicadores do solo mensuráveis que possam ser

utilizados na composição de um índice de maneira simples e confiável. Alguns

pesquisadores consideram a necessidade da utilização de maior conjunto de

indicadores; porém, há aqueles que consideram que um número restrito de

indicadores-chaves pode expressar eficientemente a qualidade do solo (CASALINHO

et al., 2007; FREITAS et al., 2012).

Em meio a essa problemática, a metodologia a ser adotada torna-se uma

importante ferramenta na avaliação da qualidade do solo. Nesse processo, a análise

deve partir de um conjunto de técnicas estatísticas exploratórias, descritivas e

inferenciais adotadas para analisar situações que envolvem grande número de

variáveis simultaneamente, procurando contemplá-las de forma integrada, explorando

todas as suas inter-relações (HAIR et al., 2005; MINGOTI, 2005; FERREIRA, 2008).

2.6.1 Indicadores físicos

A matriz do solo é constituída por uma mistura de partículas primárias de

diferentes frações granulométricas (silte, argila e areia) e partículas secundárias

(agregados) formadas a partir da união das partículas primárias por agentes

cimentantes, cujo arranjo e ordenação definem a base estrutural dos solos (LIER,

2010).

Cada cultura apresenta seu potencial máximo perante diferentes constituições;

assim, empiricamente, o solo ideal fisicamente é aquele que forneça um bom suporte,

proporcione pouca resistência mecânica ao crescimento radicular, boa aeração para

trocas gasosas, boa capacidade de infiltração e retenção de água, habitat ideal para

atividade biológica (SZABOLCS, 1994).

A física de solos estuda e define, qualitativa e quantitativamente, as

propriedades e características físicas, bem como sua medição, predição e controle,

com o objetivo principal de entender os mecanismos que governam a funcionalidade

dos solos e seu papel na biosfera (REINERT; REICHERT, 2006). A importância prática

de se entender o comportamento físico do solo está associada a sua ocupação e

manejo apropriado. Com isso, a qualidade física do solo é um importante elemento da

sustentabilidade, sendo uma área de estudo em plena expansão (KARLEN et al.,

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1997; LAL, 2000; REYNOLDS et al., 2002; STURZ; CHRISTIE, 2003), na qual podem

ser avaliados diferentes atributos indicadores, como aqueles citados no tópico (8),

para analisar o nível dos impactos antrópicos sobre o solo e suas respectivas funções.

O manejo/preparo do solo é essencial para proporcionar condições físicas

favoráveis ao crescimento e desenvolvimento das culturas, estando dependente da

sua textura e mineralogia, as quais influenciam sua resistência e resiliência perante

determinadas práticas agrícolas (ARGENTON et al., 2005; CARDOSO et al., 2011;

FREITAS et al., 2012).

Dentre as propriedades físicas do solo, a estrutura é uma característica

extremamente sensível ao manejo e pode ser analisada segundo variáveis

relacionadas à sua forma (ALBUQUERQUE et al., 1995) e/ ou à sua estabilidade

(CAMPOS et al., 1995). De uma forma geral, com o aumento do cultivo, tem sido

observada alteração na qualidade física do solo, pela diminuição no tamanho dos

agregados (CARNEIRO et al., 2009).

Pode-se avaliar a estrutura, por meio dos índices de agregação do solo,

mediante mensuração do diâmetro médio geométrico (DMG) e diâmetro médio

ponderado (DMP), os quais, além de refletir o estado de estruturação do solo,

permitem inferir sua suscetibilidade ou resistência aos processos erosivos, sendo

também sensíveis às práticas de manejo de solo, como o preparo periódico, tráfego

de máquinas e o pisoteio animal, que acentuam o processo de compactação, assim

como em sistemas com baixo aporte de matéria orgânica, como encontrado em

diversos trabalhos (CASTRO FILHO et al., 1998; PALMEIRA et al., 1999; BEUTLER

et al., 2004; HEUSCHER et al., 2005; MARCOLAN; ANGHINONI, 2006; MENDES et

al., 2006).

A alteração da estrutura do solo pelo processo de compactação promove

alterações de forma imediata no solo, como o aumento da densidade, com redução

da porosidade total entre e intra-agregados (macro, meso, microporosidade), redução

da difusão de oxigênio, redução da capacidade de infiltração de água e condutividade

hidráulica, aumento na resistência à penetração, que altera o padrão de crescimento

radicular pelo comprometimento na disponibilidade de água, fornecimento de

nutrientes, além do aumento do potencial erosivo do solo (ALBUERQUE et al., 1995;

BATEY; MCKENZIE, 2006; GIAROLA et al., 2007; TAVARES FILHO; RIBON, 2008),

com consequência direta na redução da produtividade.

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Além dos indicadores físicos discutidos, recentemente têm sido desenvolvidos

parâmetros físicos que integram propriedades físicas do solo, como o intervalo hídrico

ótimo (IHO) (SILVA et al., 1994; RAMOS et al, 2012), a densidade relativa, a umidade

máxima e o grau de compactação do solo (KLEIN, 2006; KLEIN; MARCOLIN, 2011) e

o parâmetro S (DEXTER, 2004). Neste contexto, o estudo da qualidade física do solo

se torna fundamental para a predição da sustentabilidade dos sistemas agrícolas,

devendo ser avaliada por meio de atributos que descrevem o seu comportamento.

Segundo Li et al. (2011), a medição de todos esses atributos pode consumir muito

tempo e, portanto, é desejável obter um parâmetro simples para avaliação e

quantificação das alterações provocadas pelos diferentes sistemas de manejo.

2.6.2 Indicadores químicos

O conhecimento dos atributos químicos do solo permite melhor compreensão

da dinâmica dos nutrientes na matriz desse solo e sua disponibilidade nas plantas,

além de proporcionar informações relevantes à adequação das práticas agrícolas, de

modo a aumentar o seu rendimento.

A fertilidade do solo é extremamente complexa em solos sob condições

tropicais (OSTERTAG, 2001). O seu manejo baseia-se nos teores médios dos

nutrientes, partindo-se das técnicas de amostragem do solo, de modo que possam

representar a máxima variabilidade dentro da área amostral (SOUZA et al., 2007).

O conhecimento da variabilidade dos atributos químicos do solo torna-se

fundamental para adequação das práticas de manejo de acordo com sua real

necessidade, de forma que a aplicação de fertilizantes e corretivos ocorra em taxas

variáveis (SILVA et al., 2007). O estudo dos atributos químicos é importante, também,

na detecção de elementos em excesso, especialmente aqueles cuja

A expressão “reação do solo” indica as condições em que o solo se encontra,

em termos de acidez ou alcalinidade. A reação do solo é controlada pelo potencial

hidrogeniônico (pH) do solo, responsável direto dentre vários processos físicos e

biológicos. Também influindo na disponibilidade de nutrientes às raízes das plantas,

propiciando condições favoráveis ou de toxidez, concorre para favorecer o

desenvolvimento de micro-organismos que operam em transformações úteis para

melhorar as condições do solo, bem como para fornecer meio propício à proliferação

de micro-organismos patogênicos na produção agrícola (NOVAIS et al., 2007).

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A capacidade do solo em manter os elementos essenciais disponíveis às

plantas é governada pela CTC, expressa pela quantidade total de cátions retidos nos

colóides minerais e orgânicos do solo (NOVAIS et al., 2007). Da mesma forma, os

teores de nitrogênio total, o fósforo disponível e as formas trocáveis de K, Ca e Mg

indicam se as reservas do solo atenderão às necessidades nutricionais das plantas.

Os atributos químicos do solo são largamente explorados na literatura especializada

e bastante citados como indicadores de fertilidade e qualidade do solo (CORRÊA et

al., 2002; PRADO, NATALE, 2003; SILVA et al., 2007; SOUZA et al., 2007; FREITAS

et al., 2012).

De modo geral, a maioria dos trabalhos aponta menores valores médios de

saturação de alumínio e aumento no pH, no teor de fósforo (P), potássio (K), cálcio

(Ca), magnésio (Mg), C orgânico e na CTC na camada mais superficial do solo para

o sistema plantio direto (PRADO; NATALE, 2003; SOUZA; ALVES, 2003; OLIVEIRA

et al., 2004; ZANATTA et al., 2008), além de melhoria expressiva em sua propriedade

física e biológica (FALLEIRO et al., 2003). Esse comportamento pode ser atribuído à

menor mobilização do solo, e adições frequentes de fertilizantes contendo estes

elementos, e à maior deposição de resíduos orgânicos na superfície (FALLEIRO et

al., 2003; ALMEIDA et al., 2005).

No entanto, segundo Bayer e Mielniczuk (1997), os sistemas de preparo do solo

com revolvimento mais intensivo proporcionam uma distribuição mais uniforme dos

nutrientes na camada arável, tornando os seus métodos de preparo não limitantes,

frente às alterações na concentração e distribuição dos nutrientes no perfil do solo.

Para solos tropicais, principalmente aqueles inseridos no bioma cerrado, a

fração orgânica, apesar de pouca contribuição em termos de massa total em solos

minerais (em torno de 5%), pode exercer acentuada influência nas propriedades

físicas, químicas e biológicas do solo, bem como nos processos de funcionamento do

ecossistema (STEVENSON, 1994; BALDOCK; NELSON, 2000).

A matéria orgânica do solo (MOS) refere-se a todo material orgânico contido no

solo, incluindo a liteira, as frações leves, a biomassa microbiana, as substâncias

orgânicas solúveis em água e a matéria orgânica estabilizada, comumente

denominada de húmus (STEVENSON, 1994).

A matéria orgânica do solo tem sido proposta como indicador primário da

qualidade do solo, especialmente por se concentrar na sua superfície, e

principalmente em virtude de sua suscetibilidade de alteração em relação às práticas

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de manejo, e por correlacionar-se com a maioria das propriedades do solo

(MIELNICKZUK,1999). A quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo são

resultantes do balanço entre as taxas de adição e decomposição do material orgânico

e da atividade microbiana (SILVA; MENDONÇA, 2007). Todavia, segundo estes

autores, no solo estes mecanismos atuam simultaneamente e dependem

principalmente do manejo de solo, das condições climáticas e do tipo de solo.

Considera-se que quase a totalidade do carbono que entra em um solo agrícola

é resultante de resíduos de plantas cultivadas, e sãos seus constituintes que

determinam a proporção dos componentes que participarão do processo de

decomposição. Entretanto, o manejo intensivo do solo proporciona elevação nos

níveis de perda da matéria orgânica contida na fração biodegradável, pela alta taxa

de mineralização (MARCHIORI; MELO, 2000; FIGUEIREDO et al., 2010). Portanto,

quando há alterações nos sistemas de manejo do solo, a dinâmica do sistema da

matéria orgânica também sofre alterações frente ao estoque e qualidade

(CONCEIÇÃO et al., 2005) e um novo estado de ordem é atingido (VEZZANI;

MIELNICZUK, 2009).

Assim, o estudo de atributos químicos é fundamental para compor um índice

de qualidade do solo, pois são estes elementos químicos constituintes dos solos e

suas reações que formam a base para o desenvolvimento e rendimento das culturas

agrícolas.

2.6.3 Indicadores biológicos

Em função do rápido potencial de resposta perante os efeitos de perturbação,

ocasionados pelas alterações das práticas de manejo e ocupação do solo, a avaliação

de atributos indicadores biológicos torna-os viáveis de serem utilizados como

indicadores de qualidade (KENNEDY; PAPENDICK, 1995; DORAN; ZEISS, 2000).

Os atributos microbiológicos têm sido amplamente discutidos na literatura como

indicadores de qualidade (CARTER, 1986; SPARLING, 1992; KENNEDY;

PAPENDICK, 1995; TÓTOLA; CHAER, 2002; MATSUOKA et al., 2003; ARAÚJO;

MONTEIRO, 2007; FRANCHINI et al., 2007; ZANATTA et al., 2008). Contudo,

mediante a difícil missão de avaliação em laboratório, torna-se quase inviável, de

modo que é necessário efetuar a identificação mediante observações de quais

indicadores venham a melhor representar o sistema avaliado, por meio da adoção de

um número reduzido de variáveis.

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Entre as variáveis biológicas mais frequentemente analisadas para avaliação

de solos submetidos a sistemas agrícolas, encontram-se: a biomassa microbiana do

solo, o nitrogênio da biomassa, a respiração microbiana do solo, a atividade

enzimática e o quociente metabólico, fosfatase ácida e a densidade de fungos

micorrízicos, variáveis estas que são importantes tanto no que se refere à ciclagem

dos nutrientes quanto na estimativa da capacidade do solo para o crescimento

vegetal.

A biomassa microbiana corresponde à parte viva da matéria orgânica do solo,

incluindo bactérias, fungos, protozoários, algas e macrofauna. Excluindo-se raízes de

plantas e animais do solo maiores do que 5,1 µm, a biomassa microbiana representa

em média, de 2 a 5% do C orgânico do solo (JENKINSON; LADD, 1981) e de 1 a 5%

do N total do solo (SMITH; PAUL, 1990). Sua avaliação é útil para obter informações

rápidas sobre mudanças nas propriedades orgânicas do solo, sendo classificada

como indicador do estado e das mudanças da matéria orgânica total do solo

(TÓTOLA; CHAER, 2002).

A respiração microbiana vem de forma direta avaliar a influência do clima e as

práticas de manejo sobre a liberação de CO2 do solo (C-CO2). Com isso, a atividade

dos micro-organismos é considerada um atributo positivo para a qualidade do solo,

sendo a respiração um indicador sensível da decomposição de resíduos, do giro

metabólico do carbono orgânico do solo e de distúrbios do ecossistema (PAUL et al.,

1999).

O quociente microbiano (qMIC), que corresponde à relação entre o carbono da

biomassa microbiana (CBM) e o carbono orgânico total (COT), reflete processos

importantes relacionados às adições e transformações da matéria orgânica, assim

como à eficiência de conversão de C desta em C microbiano (SPARLING, 1992). Em

circunstâncias de desequilíbrio ambiental ou em situação em que a biomassa

experimenta algum fator de estresse (deficiência de nutrientes, acidez, déficit hídrico

etc.), a capacidade de utilização de C é diminuída e, neste caso, o qMIC tende a

diminuir (WARDLE, 1992).

Os constituintes da matéria orgânica do solo estão sendo continuamente

alterados para outras formas químicas pelos microrganismos e enzimas do solo.

Assim, por exemplo, enzimas como as fosfatases são importantes no processo de

mineralização de fosfato orgânico (FRIGHETTO; MONTEIRO, 2000) e as β-

glucosidases no ciclo do carbono (DICK et al., 1996). Por outro lado, em ecossistemas

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estáveis, nos quais predominam condições favoráveis, há uma tendência de aumento

da atividade microbiana e, em consequência, o qMIC tende a crescer até atingir um

equilíbrio (POWLSON et al., 1987). Desse modo, em ambientes preservados, em

estado de equilíbrio, o valor desta relação pode ser usado como padrão para avaliar

quanto um solo se encontra degradado.

As enzimas do solo são mediadoras diretas no catabolismo biológico do solo

orgânico e dos componentes minerais (NIELSEN; WINDING, 2002), por isso têm sido

sugeridas como potenciais indicadores da qualidade do solo.

2.6.4 Indicadores agronômicos de produtividade do algodoeiro

A resposta diferenciada de genótipos nos diferentes ambientes, conhecida

como interação genótipos x ambientes (G x E), é um fenômeno natural que faz parte

da evolução das espécies (EBERHART; RUSSELL, 1966). Vencovsky e Barriga

(1992) afirmam que essa interação é de natureza genética, em decorrência de

instabilidade das manifestações genotípicas entre ambientes.

Com o objetivo de obter sucesso quanto ao lançamento de novas cultivares de

algodão herbáceo no mercado, os programas de melhoramento procuram entender

durante toda a fase de pesquisa o máximo das interações entre G x E, a fim de realizar

a seleção simultânea dos caracteres de importância econômica, além de estimar a

magnitude da interação e os ganhos com a seleção (FUZZATO, 1999).

Uma cultivar tida como ideal é aquela que apresenta características

agronômicas e industriais, em níveis ótimos, revelando estabilidade fenotípica e

adaptabilidade ampla, tanto com respeito à produtividade como em relação à

qualidade de fibra (KANG, 1998). Porém, os programas de melhoramento visam

apenas às avalições de adaptabilidade em nível de variação regional/local, deixando

de buscar respostas de estabilidade fenotípica para os diferentes sistemas de manejo

do solo, que também fazem parte do ambiente físico de cultivo.

Dentro da problemática existente atualmente no cultivo da cultura do algodoeiro

em sistema conservacionista sobre o bioma cerrado no Estado de Mato Grosso, torna-

se necessário avaliar algumas características agronômicas, a fim identificar o nível de

estabilidade das cultivares para os diferentes sistemas de manejo.

Lin e Binns (1986) classificaram a estabilidade em três categorias: tipo 1, a

cultivar será considerada estável se sua variância entre ambientes for pequena; tipo

2, a cultivar será considerada estável se sua resposta ao ambiente for paralela ao

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desempenho médio de todos os materiais avaliados no experimento; tipo 3, a cultivar

é estável se o quadrado médio dos desvios que avalia a estabilidade for pequeno.

Para tanto, podem ser avaliados altura de planta, número, tamanho e densidade de

maçãs, quantidade de capulhos por planta (terço superior, médio e inferior),

dimensionamento do sistema radicular, produtividade e qualidade de fibra.

2.7 Análise multivariada

A análise multivariada, cada vez mais, vem apresentando fundamental

importância para a tomada de decisões nos mais variados campos do conhecimento

(FERREIRA, 2008). Essa análise refere-se a um conjunto de técnicas estatísticas

exploratórias, descritivas e inferenciais adotadas para analisar situações que

envolvem grande número de variáveis simultaneamente. Procura contemplar todas as

variáveis de uma forma integrada, explorando todas as suas inter-relações (ligações,

semelhanças e diferenças) (HAIR et al., 2005; MINGOTI, 2005; FERREIRA, 2008), e

é isso que torna o conjunto de técnicas que compõem a análise multivariada uma

metodologia com grande potencial de uso em estudos no campo agrícola.

A mensuração da qualidade do solo determina a necessidade de se avaliar e

estudar inúmeras variáveis. Isso torna a avaliação dos possíveis atributos indicadores

de qualidade do solo e sua efetiva identificação complicada, pela multiplicidade dos

fatores físicos, químicos, biológicos e mineralógicos, que controlam os processos

biogeoquímicos e suas variações no tempo, espaço e intensidade (DORAN; PARKIN,

1994; KARLEN et al., 2003).

Cabe aos pesquisadores, não somente aos especialistas em solos, buscar um

novo conhecimento através do aperfeiçoamento da evolução técnica fornecida pelas

análises multivariadas, pois essa ferramenta, além de simplificar a interpretação de

um complexo de dados, permite identificar e quantificar os indicadores que causam

influência significativa sobre os diferentes manejos nos atributos físicos, químicos e

biológicos na produção de algodão herbáceo no cerrado. Assim, permite o

desenvolvimento de um índice de qualidade do solo representativo, que possa ser

correlacionado diretamente com o desenvolvimento da cultura do algodoeiro.

2.7.1 Análise fatorial

Para Ferreira (2008), a análise fatorial (AF) é uma técnica multivariada que

busca identificar um número relativamente de pequenos fatores comuns que podem

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ser utilizados para representar relações entre um grande número de variáveis inter-

relacionadas. Mingoti (2005) destaca que a análise fatorial tem como objetivo principal

descrever a variabilidade original do vetor aleatório ʺXʺ, em termos de um número

menor de ʺmʺ variáveis aleatórias, chamadas de fatores comuns e que estão

relacionadas com o vetor original ʺXʺ a partir de um modelo linear. Os fatores serão

denominados de constructo, que é uma variável não observada, uma escala, um item,

ou uma medida de qualquer espécie (FERREIRA, 2008).

A análise de fatores apresenta outros objetivos que são similares àqueles da

análise de componente principal (ACP). A ideia básica é que pode ser possível

descrever um conjunto de variáveis em termos de um número menor de índices ou

fatores, sem uma perda significativa de informação contida nos dados originais e, no

processo, obter uma compreensão da melhor correlação destas variáveis (HAIR et al.,

2005).

Na análise fatorial, as variáveis originais são descritas por um número reduzido

de fatores obtidos pela análise das inter-relações entre as primeiras. Então, o alvo

principal da AF é quantificar os fatores, ou variáveis não observáveis (latentes), pela

atribuição de escores nas respostas de variáveis altamente correlacionadas,

presentes no conjunto de variáveis originais (MAROCO, 2010). A partir das

correlações observadas entre as variáveis originais, a AF estima os fatores comuns

que são subjacentes a elas e não diretamente observáveis (HAIR et al., 2009).

Em princípio na AF, a variância de cada variável pode ser decomposta em duas

partes: uma parte comum e uma parte única. A primeira é a parte da sua variação

partilhada com outras variáveis, enquanto a segunda é específica da sua própria

variação. Dessa forma, a diferença entre os métodos da AF e ACP reside no montante

de variância analisada, dado que na ACP considera-se a variação total presente no

conjunto das variáveis originais, enquanto que na AF, só é retida a variação comum,

partilhada por todas as variáveis (REIS, 2001).

O objetivo da ACP não é explicar as correlações existentes entre as variáveis,

mas encontrar funções matemáticas, entre as variáveis iniciais, que expliquem o

máximo possível da variação existente nos dados e permita descrever e reduzir essas

variáveis (VICINI, 2005). Já a AF explica a estrutura das covariâncias, entre as

variáveis, utilizando um modelo estatístico casual e pressupondo a existência de ʺpʺ

variáveis não observadas e subjacentes aos dados. Os fatores expressam o que

existe de comum nas variáveis originais (REIS, 2001).

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Porém, antes de aplicar AF, devem-se levar em consideração certas premissas:

(i) analisar a distribuição de frequência das variáveis através de testes de ajuste da

normalidade e linearidade (Kolmogorov-Smirnov), ou, até, fazer um simples exame de

curvas da distribuição (HAIR et al., 2005). O pesquisador pode, ainda, fazer um gráfico

de dispersão (scatterplot), fazendo um contraste em relação aos valores observados

com os esperados numa distribuição normal, com o intuito de identificar a existência

de outliers; (ii) analisar a matriz de correlação, com intuito de medir o nível de

associação linear entre as variáveis X e Y, por meio do coeficiente de correlação de

Pearson (>0,30) (HO, 2006; FERREIRA, 2008; HAIR et al., 2009); (iii) realizar o teste

de Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) com intuito de se medir a homogeneidade das variáveis

(VICINI, 2005); (iv) aplicar o teste de esfericidade de Bartlett para se verificar a

probabilidade de que a matriz de correlação tenha correlações significantes para

algumas variáveis e, por último, (v) analisar a matriz anti-imagem na obtenção de

indícios de necessidade de eliminação de determinada variável do modelo (HAIR et

al., 2009).

Os métodos de extração dos fatores devem, em princípio, maximizar as fontes

independentes de variância nas matrizes de correlações (HAIR et al., 2009).

Basicamente, há dois métodos utilizados na obtenção de fatores, sendo eles a análise

de componentes principais e análise de fatores comuns. Para Hair et al. (2005), a

escolha do método de extração depende do objetivo do pesquisador. Além da ACP e

AF, Reis (2001) destaca os métodos de máxima verossimilhança, mínimos quadrados

ordinários e generalizados e Alpha.

Ambos os métodos de extração não exigem o pressuposto da aderência à

normalidade, nem teste de significância. Mas podem ser aplicados no intuito de reduzir

o número de variáveis, de forma a identificar padrões (GOMES et al., 2004) de

variáveis não correlacionadas (HAIR et al., 2009).

Segundo Hair et al. (2005) e Hair et al. (2009), quando um grande conjunto de

variáveis é transformado em fatores, o primeiro método extrai as combinações em

grupos que explicam a maior variação possível, sendo esse percentual reduzido com

as combinações formadas. Neste sentido, o autor alerta que devemos decidir quantos

fatores devemos reter e, assim, podemos adotar os seguintes critérios: (i) critério da

raiz latente (critério de Kaiser); (ii) critério a priori; (iii) critério do gráfico Screeplot e o

(iv) critério do percentual de variância. No entanto, Hair et al. (2009) afirmam que o

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critério da raiz latente é o mais amplamente utilizado, por reter o fator que explica uma

quantidade de variação menor que a variância de uma única variável.

Para ter-se uma melhor visualização das variáveis, que melhor representem

cada fator, é realizada uma rotação nos eixos, pois a AF busca colocar os fatores em

uma posição mais simples, com respeito às variáveis originais, que ajudam na

interpretação de fatores (VICINI, 2005). Essa rotação coloca os fatores em posições

em que serão associadas só às variáveis relacionadas distintamente a um fator.

Então, o efeito final de rotacionar a matriz fatorial é redistribuir a variância dos

primeiros fatores para os últimos, com o objetivo de atingir um padrão fatorial mais

simples e teoricamente mais significativo (HAIR et al., 2005).

Os métodos de rotação podem ser ortogonais ou oblíquos. Os métodos

ortogonais produzem fatores que não estão correlacionados entre si, chamados de

fatores ortogonais, sendo interpretados a partir de suas cargas (loadings) (FERREIRA,

2008). Na rotação oblíqua, os fatores estão correlacionados e, para a interpretação

da solução, torna-se necessária a consideração simultânea das correlações e das

cargas.

Nos métodos rotacionais ortogonais, merecem destaque o Varimax, o

Quartimax e o Equamax, de acordo com Reis (2001), Hair et al. (2005) e Fávero et al.

(2009).

Os métodos de rotação oblíquos mais conhecidos são o Direct Oblimin e

Promax, nos quais as comunalidades são preservadas, porém os fatores gerados

apresentam-se mais fortemente correlacionados (MAROCO, 2010). Vale destacar que

a rotação não afeta a qualidade de ajuste do modelo fatorial, as comunalidades e o

total da variância explicada pelos fatores. Entretanto, o percentual de variância

explicada em cada fator muda após a rotação (FERREIRA, 2008).

Segundo Ferreira (2008), a AF, em seus resultados, apresenta alguns

conceitos que devem ser entendidos, para que haja uma interpretação correta dos

dados: (i) autovalores e a variância total, que pode ser explicada pelo fator; (ii)

autovetores que definem as direções dos eixos da máxima variabilidade; (iii)

comunalidade, que é quanto da variância de uma variável é explicada pelos fatores

derivados pela análise fatorial e (iv) matriz de correlação entre as variáveis originais e

os fatores encontrados.

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CAPÍTULO 1.

QUALIDADE DE UM LATOSSOLO VERMELHO AMARELO EUTRÓFICO NO

DESENVOLVIMENTO DO ALGODÃO HERBÁCEO

RESUMO - Objetivou-se determinar o índice de qualidade de um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico submetido a diferentes sistemas de manejo por meio do uso de agrupamentos funcionais e, sua interação direta à atributos agronômicos das plantas de algodão herbáceo. Foram avaliados quatro sistemas de manejo: SCSR - Sistema convencional sem rotação do algodão com revolvimento do solo e semeadura sobre palhada de milheto; SCCR - Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SPDM - Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária Ochroleuca e SPDA - Sistema plantio direto algodão em resteva de milho + Brachiaria Ruziziensis. A análise fatorial permitiu identificar indicadores do solo que possibilitaram a distinção dos sistemas de manejo, bem como o ordenamento e constituição de três agrupamentos funcionais (CCA - Conservação e condução de água; SN - Suprimento nutricional; SP - Sustentar a produtividade) entre as profundidades, sendo que, os sistemas conservacionistas sob plantio direto apresentaram melhores índices de qualidade do solo em comparação aos sistemas convencionais de manejo (0,34 e 0,28 respectivamente). Verificaram-se limitações nos índices de qualidade funcional (IQf) para os sistemas mediante estratificação da camada, indicando variações dos valores participativos das funções principais na constituição do IQS dos sistemas, em que, para a camada de 0 a 10 cm o agrupamento funcional SN apresentou maior potencial de ponderação do índice de qualidade para sistemas conservacionistas (SPDM – 52,9% e SPDA – 43,7%), enquanto que na 10 a 20 cm prevaleceu SP (53,9 e 43,7%), na 20 a 30 cm constatou-se participação semelhante entre SP/SN (36,4 %) em SPDM e CCA/SN/SP (33,3 %) para SPDA e em 30 a 40 cm, CCA (54%) para SPDM e SN/CCA (41,1%) em SPDA. Já para os sistemas convencionais, as funções SP/SN (39,3 e 47,3%) apresentaram participação semelhante entre sistemas em 0 a 10 cm, enquanto que em 10 a 20 cm, SN/SP (39,8 %) para SCCR e SP (59,5%) para SCSRA, em 20 a 30 cm, CCA (49,4 e 45,2%) e em 30 a 40 cm, CCA/SN (39,8%) em SCCR e CCA (70%) em SCSRA. A utilização da rotação milho + Brachiaria Ruziziensis e algodão em plantio direto e a sucessão de milheto e algodão em sistema convencional com revolvimento do solo, proporcionaram melhoria no índice de qualidade com aumento do número de agregados maiores com melhor relação diâmetro real, área e perímetro. No entanto, os sistemas conservacionistas apresentaram a formação de agregados com diâmetro menor e redução da macroporosidade nas camadas 20 a 40 cm, e com o comprometimento do teor de boro absorvido no desenvolvimento do

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tecido meristemático apical, houve maior desenvolvimento das plantas em altura, com deformações nas zonas de crescimento radicular e consequente redução do crescimento das raízes e massa seca (g.cm3), gerando aumento do diâmetro ponderado das raízes e comprometimento significativo da massa seca das maçãs pela menor absorção de potássio, enquanto que, as plantas em sistemas convencionais com baixa disponibilidade de fósforo e alta concentração de cálcio em subsuperfície apresentaram o menor desenvolvimento em altura, estabelecendo modificações da morfologia radicular, com a produção de raízes mais finas, aumento da densidade e comprimento dos pêlos radiculares, atingindo maior massa seca total nas camadas subsuperficiais 20 a 40 cm.

Palavras-chave: capacidade funcional, propriedades de resposta, análise fatorial, produtividade de algodão.

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QUALITY OF A EUTRÓFICO YELLOW RED LATOSOL OF THE IN THE

DEVELOPMENT OF HERBACEOUS COTTON

ABSTRACT - The aim of this study was to determine the quality index of a Eutrophic Yellow Red Latosol submitted to different management systems using functional clusters and its direct interaction with the agronomic attributes of herbaceous cotton plants. Four management systems were evaluated: SCSR - conventional system with no cotton rotation with soil turning and sowing on corn haystacks; SCCR - Minimum cultivation system with soybean / cotton rotation; SPDM - Cottonseed system in Crotalaria Ochroleuca subsoil and SPDA - No-till system of cottonseed in corn + Brachiaria Ruziziensis subsoil. The factor analysis allowed the identification of soil indicators that permitted the differentiation of the management systems, as well as the organization and constitution of three functional groupings (CCA - Conservation and water conduction; SN – Nutritional Supplement; SP – Sustain the productivity), between the deep layers. The conservationist systems, under no-tillage, presented better soil quality indexes compared to conventional management systems (0.34 and 0.28, respectively). There were limitations in the functional quality indexes (IQf) for the systems upon layer stratification. Indicating variations of the participatory values of the main functions in the constitution of the IQS of the systems, in which, for the layer of 0 to 10 cm, the functional grouping SN presented greater potential for index quality weighing for conservationist systems (SPDM - 52.9% and SPDA - 43.7%). While in 10 to 20cm prevailed SP (53.9 and 43.7%), in the 20 to 30 cm, there was a similar participation between SP / SN (36.4%) in SPDM and CCA / SN / SP (33.3%) for SPDA and in 30 to 40 cm, CCA (54%) for SPDM and SN / CCA (41.1%) in SPDA. On the other hand, for conventional systems, the SP / SN functions (39.3 and 47.3%) presented similar participation between systems at 0 to 10 cm. Meanwhile at 10 to 20 cm SN / SP (39.8%) for SCCR and SP (59.5%) for SCSRA, at 20 to 30 cm, CCA (49.4 and 45.2%) and at 30 to 40 cm, CCA / SN (39.8%) in SCCR and CCA 70%) in SCSRA. The use of corn + Brachiaria Ruziziensis rotation and cotton in no - tillage and the succession of millet and cotton in a conventional system with soil turning, improved the quality index with an increase in the number of larger aggregates with better relation between effective diameter, area and perimeter. However, the conservationist systems presented the formation of aggregates with smaller diameter and reduction of macro porosity in the layers 20 to 40 cm. And with of the boron content absorbed compromised in the development of apical meristematic tissue, there was greater development of the plants in height, with deformations in the root growth zones and consequent reduction of root growth and dry mass (g.cm3). Therefore, generating an increase in the diameter weighted of the roots and a significant reduction in the dry

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mass of the apples due to the lower absorption of potassium. Whereas the plants in conventional systems, with low phosphorus availability and high calcium concentration on the subsurface, showed the lowest development in height, establishing modifications of the root morphology, with the production of finer roots, increase of the density and length of the root hair, reaching higher total dry mass in the 20 to 40 cm subsurface layers.

Keywords: Functional capacity, response properties, factorial analysis, cotton productivity.

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4.1 INTRODUÇÃO

O desenvolvimento tecnológico das últimas décadas ocupa a base fundamental

da consolidação e da expansão da cotonicultura sobre o cerrado mato-grossense. No

entanto, sabe-se que o avanço técnico não é o principal responsável pelas soluções,

nem pelos problemas. Diante disto, o destaque especial a determinadas práticas de

manejo do solo contribui diretamente na conservação e no equilíbrio do sistema dentro

de uma hierarquia de sustentabilidade do agroecossistema, por um longo período

(VEZZANI, 2001). Logo, a compreensão e a quantificação do impacto dos diferentes

tipos de ocupação e manejo do solo, em relação à qualidade, são fundamentais no

desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis (DORAN; PARKIN, 1994). Desse

modo, aplicações direcionadas podem ser ligadas a funções específicas do solo e, até

mesmo em casos particulares, ao direcionamento de avaliações que sejam

correlacionadas ao potencial de resposta de uma única estrutura da planta.

Porém, a ideia de solo ideal é falha, pois o “ideal” irá diferir, entre os diferentes

tipos de solo, para cada cultura que está ou será inserida no sistema de manejo. Isso

reflete uma ascendente preocupação pela expansão da atividade agrícola frente às

grandes culturas, principalmente aquelas responsáveis pelo alto investimento e

retorno financeiro, como o caso da produção de fibra (pluma) de algodão herbáceo,

na região Centro-Oeste do Brasil.

No Estado de Mato Grosso, cerca de 90 a 97% de todo o cultivo do algodão

herbáceo está inserido em áreas classificadas como sistema de manejo convencional,

com variações na taxa de mobilização da massa de solo, na rotação e sucessão de

culturas. Isso reflete pouco avanço do cultivo de algodão em sistemas de manejo

conservacionista de alta estabilidade, como sistema plantio direto.

É evidente que incógnitas como “até que ponto a qualidade do solo é boa?” ou

“qual o melhor nível de qualidade do solo para a cultura do algodão?” sejam

questionados em função dos diferentes tipos de manejo e suas respectivas

capacidades conservacionistas.

Mediante estas perguntas, torna-se necessária a obtenção de informações

relevantes para adequação das práticas de manejo, de modo a otimizar a sua

ocupação e sustentar o rendimento final da cultura do algodão frente aos diferentes

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sistemas de manejos, para determinar tanto a direção quanto a magnitude de suas

funções.

A quantificação da qualidade do solo é uma tarefa ainda árdua e passa pela

adoção do método adequado, qualitativo ou quantitativo, que considere e possa

transformar a natureza complexa e específica de cada tipo de solo em atributos

mensuráveis, a fim de refletir o seu real estado de funcionamento, possibilitando

avaliações sistemáticas independentes de seus múltiplos usos (KARLEN et al., 1997).

Torna-se necessária a reestruturação das metodologias já existentes

(NORTCLIFF, 2002), que consideram o uso da estatística multivariada uma

importante ferramenta na atualização dos procedimentos de avaliação da qualidade

do solo, em função do potencial de selecionar um conjunto mínimo de indicadores

“chaves” físicos, químicos, biológicos e produtivos, sensíveis ao manejo, capazes de

detectar as alterações na qualidade do sistema, pela sua máxima relação com os

componentes constituintes das funções específicas do solo.

Ajustar melhores orientações em médio e longo prazo, como também auxiliar a

definição das práticas de manejo agrícola que melhor se adequem aos solos desta

região na produção de algodão herbáceo, é um dos grandes desafios do manejo do

solo.

O presente estudo teve como objetivo determinar o índice de qualidade do solo

para um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico submetido a diferentes sistemas de

manejo e sua interação direta ao desenvolvimento das plantas de algodão herbáceo.

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4.2 MATERIAL E MÉTODOS

4.2.1 Local

O experimento foi conduzido no ano agrícola de 2013/2014, no campo

experimental do Instituto Mato-grossense do algodão – IMA, localizado no município

de Primavera do Leste, mesorregião sudoeste do Estado de Mato Grosso, com

altitude local de 636 m.

O solo foi classificado como Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico textura

argilosa (EMBRAPA, 2013), com 4% de declividade, submetido a variações de

uso/ocupação entre os anos agrícolas para diferentes sistemas de manejo (Tabela 4).

TABELA 1. Histórico de rotação de culturas para os diferentes sistemas de manejos

ao longo de nove anos agrícolas.

¹ SCSRA: sistema convencional sem rotação do algodão; SCCR: sistema cultivo mínimo com rotação

soja/algodão; SPDA: sistema plantio direto algodão em resteva de gramíneas; SPDM: Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária; ² Algodão S: algodão em sistema de cultivo safra; Algodão 2S: algodão em sistema de cultivo segunda safra/safrinha.

O clima da região, pela classificação de Köppen, é do tipo Aw, caracterizado

como tropical úmido, com estação chuvosa no verão e seca no inverno, temperatura

média de 24º C e precipitação média anual de 2.000 mm.

SCSRA¹ SCCR SPDA SPDM

2005/2006 Algodão S² Soja Algodão Milho

2006/2007 Algodão S Algodão Soja Algodão

2007/2008 Algodão S Soja Milho Soja

2008/2009 Algodão S Algodão Algodão Milho

2009/2010 Algodão S Soja Soja Algodão

2010/2011 Algodão S Algodão Milho Soja

2011/2012 Algodão S Soja Algodão Milho

2012/2013 Algodão S Soja » Milho 2S Soja C. ochroleuca » Soja

2013/2014 Algodão S Soja » Algodão 2S Milho + B.ruziziensis» Algodão S Algodão S

Ano agrícolaSistemas de manejo

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4.2.2 Amostragem do solo e análises

As amostragens foram realizadas em 28.06.2014, em unidades experimentais

de 180 m² (9 x 20 m), compostas por subparcelas de 90 m² (9 x 10 m), submetidas ao

cultivo das variedades de algodão herbáceo FM966LL e FM951LL (Figura 1). O

delineamento experimental utilizado foram blocos casualizados com oito tratamentos

e quatro repetições, em esquema 4 x 2 x 4. Foram coletadas amostras deformadas e

indeformadas de solo em quatro profundidades (0 a 10, 10 a 20, 20 a 30 e 30 a 40

cm), utilizando-se de 7 pontos amostrais (repetições) por subparcela, perfazendo 14

pontos por parcela em 4 repetições, totalizando-se 56 pontos amostrais por

tratamento.

As unidades experimentais avaliadas foram submetidas aos seguintes manejos

no ano agrícola 2013/2014:

(i) Sistema plantio direto com semeadura do algodão, em 15.12.2013, em

espaçamento de 0,90m sobre resteva de Crotalária ochroleuca semeada em

10.02.2013 (SPDM).

(ii) Sistema plantio direto com semeadura do algodão, em 15.12.2013, em

espaçamento de 0,90m sobre a palhada do milho + Brachiaria Ruziziensis, com

semeadura em 10.02.2013 (SPDA).

(iii) Sistema convencional com rotação soja – algodão (SCCR), com semeadura

de soja precoce, em 15.10.2013, e semeadura, em 25.01.2014, do algodão segunda

safra, em espaçamento 0,76 m.

(iv) Sistema Convencional sem rotação do Algodão (SCSRA), caracterizado

pelo uso de grade pesada com discos ABNT 28 e duas passagens de grade leve, com

semeadura subsequente de milheto, em 01.10.2013, posterior semeadura do algodão

sobre a palhada do milheto, em espaçamento de 0,90m, em 15.12.2013.

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*Obs.: Subparcelas com as variedades V1: FM966LL e V2: FM951LL; : Parcelas com tratamentos não utilizados nas avaliações.

FIGURA 1. Representação do desenho experimental em campo.

Posteriormente, as amostras foram submetidas a diferentes análises físicas,

químicas e biológica, sendo:

- Propriedades físicas: argila, silte, areia (<0,125; 0,125 a 0,250; 0,250 a 0,5;

0,5 a 1 e 1 a 2 mm), densidade do solo, grau de compactação, umidade máxima,

densidade máxima, densidade de partículas, índice de vazios, porosidade do solo

(macro e microporosidade), poros bloqueados, umidade gravimétrica, ponto de

murcha permanente, limite de liquidez, limite de plasticidade, índice de plasticidade,

índice de consistência, estabilidade de agregados (> 0,125; 0,125 a 0,250; 0,250 a

0,5; 0,5 a 1; 1 a 2 e 2 a 4 mm), diâmetro médio ponderado e diâmetro médio

geométrico, taxa de infiltração, condutividade hidráulica saturada (ABNT- 6459, 1984;

ABNT- 7182, 1986; YEOMANS; BREMNER, 1988; EMBRAPA, 1997; LIBARD, 2000;

GUBIANI et al., 2006; ORTIGÃO, 2007; MARCOLIN; KLEIN, 2011).

- Propriedades químicas: pH, teores de Zn, Cu, Fe, Mn, B, S, Ca, Mg, K, Al, H,

P disponível, matéria orgânica do solo e os cálculos de soma de bases (SB),

capacidade de troca de cátions efetiva (t) e potencial (T), percentagem de saturação

por bases (V%), atividade da argila (Targ) e retenção de cátions (RC)

(CAMBARDELLA; ELLIOT, 1992; ABNT- 13600, 1996; EMBRAPA, 1997).

- Propriedades biológicas: carbono da biomassa microbiana, nitrogênio da

biomassa microbiana, respiração basal do solo, quociente metabólico, quociente

microbiano, uréase, fosfatase ácida, colonização micorrízica, atividade enzimática e

densidade de fungos micorrízicos arbusculares (GERDERMANN; NICOLSON, 1963;

TABATABAI; BREMNER, 1972; JENKINSON; POWLSON, 1976; GIOVANNETTI;

MOSSE, 1980; JENKINSON; LADD, 1981; BROOKES et al., 1985; VANCE et al.,

Blocos

V2 V2 V2 V2

V1 V1 V1 V1

V2* V2 V2 V2

V1 V1 V1 V1

V2 V2 V2 V2

V1 V1 V1 V1

V2 V2 V2 V2

V1 V1 V1 V1

SCCR

SCSR

A

SCSR

A

SPD

ASC

SRA

SCCR

SCCR

SPD

M

SPD

MSC

SRA

SPD

A

SPD

ASC

CRSP

DA

SPD

M

Tratamentos

4

1

2

3

SPD

M

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1987; ANDERSON; DOMSCH, 1993; ALEF; NANNIPIERI, 1995; DICKI et al., 1996;

DE-POLLI; GUERRA, 1999).

Para a análise morfológica dos agregados, foram coletadas amostras em

blocos monólitos com estrutura preservada em quatro profundidades (0 a 10, 10 a 20,

20 a 30 e 30 a 40 cm) utilizando-se de três colunas de monólitos com largura total de

90 cm (Figura 4). As amostras foram secas ao ar e submetidas a peneiramento em

malha 4,76 mm, com posterior separação de 50g e submissão à agitação, utilizando-

se um conjunto de peneiras com malhas de 2; 1; 0,50; 0,25; e 0,105 mm de diâmetro

em um agitador orbital (tamisador), a uma velocidade de trabalho em escala cinco, de

forma contínua, durante cinco minutos, para obtenção de proporções de classes de

agregados de tamanhos 4–2; 2–1; 1–0,5; 0,5–0,25; 0,25–0,105; e < 0,105 mm de

diâmetro.

Foi contabilizado o número de agregados por amostra entre classes com a

utilização de lupa eletrônica e, em seguida, foram separados 50 agregados para

obtenção de imagens digitais com uso de uma caixa analítica (GALLON, 2012) e

processamento pelo software Matlab, versão free trial. Avaliaram-se os parâmetros:

perímetro (Pm) – corresponde ao comprimento da projeção do limite exterior do

agregado; comprimento do menor eixo (CME) – comprimento de uma linha traçada

perpendicularmente ao menor eixo do agregado; comprimento do maior eixo (CMA) –

comprimento de uma linha traçada na maior distância no agregado; área do agregado

(Ar) – calculada a partir da fórmula Ar: 𝜋 (CMA.CME); aspecto (AS) – fornece o

resultado entre 0 e 1 e, quanto maior o valor, maior o grau de arredondamento, sendo

calculado a partir da fórmula (4x p x área)/perímetro2; rugosidade (RU) – expressa

estrias do agregado, sendo que, quanto mais liso, mais próximo de 1; e diâmetro de

Feret (DF) – calculado a partir da fórmula DF = √4𝐴𝑟/𝜋 (HICKMANN et al., 2011).

Para avaliação do desenvolvimento da cultura, utilizaram-se apenas as

subparcelas com a variedade FM951LL, efetuando-se a coleta de sete plantas inteiras

e os sistemas radiculares em camadas de 5 em 5 cm (0 a 40 cm) de profundidade,

utilizando-se três colunas de monólitos, com largura total de 90 cm por subparcela,

em 4 repetições, totalizando-se 28 pontos amostrais para cada sistema de manejo,

avaliando-se altura de planta em centímetros (AP), número de maçãs (NM), massa

seca da parte aérea em gramas (MSPA), massa seca das maçãs em gramas (MSM),

massa seca das raízes em g.cm3 (MSR) e o diâmetro médio ponderado das raízes em

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milímetros (DPR). As amostragens do volume de raízes compreenderam o ponto

central de uma entrelinha de plantio para outra e o ponto central do espaçamento de

uma planta para outra na linha (Figura 2).

FIGURA 2. Esquematização da coleta de amostras de solo e raízes de algodoeiro

herbáceo em um Latossolo Vermelho-Amarelo Eutrófico.

4.2.3 Tratamento dos dados e testes efetuados

Todos os indicadores foram submetidos à padronização, proporcionando a

todos os valores o mesmo intervalo de escala de amplitude, e submetidos, quando

necessário, à transformação conforme técnica de Yeo e Johnson (2000), para

aderência à normalidade de distribuições e homogeneidade de variância.

Para efeito da aplicação da análise fatorial multivariada, consideraram-se todas

as variáveis não inter-correlacionadas, utilizando-se para a retenção de fatores o

critério de Kaiser, conforme Hair et al. (2005), enquanto que a garantia de significância

prática se deu pela escolha dos indicadores constituintes de cada fator com cargas

fatoriais acima de 0,60 (HAIR et al., 2009). Posteriormente, todas as variáveis de solo

retidas no conjunto de fatores foram submetidas à análise multivariada de variância,

e as médias, comparadas pelo teste Tukey (p < 0,05), enquanto que as variáveis de

desenvolvimento de planta foram submetidas ao teste t de Student (p < 0,05).

A avaliação da qualidade funcional do solo foi efetuada pela metodologia

sugerida por Melo Filho et al. (2007), adaptada de Karlen e Stott (1994). Os resultados

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foram enquadrados de acordo com a classificação proposta por Souza (2005), em que

IQS ≤ 0,50 = ruim; 0,50 < IQS ≤ 0,70 = regular; 0,70 < IQS ≤ 1,00 = ótima.

Dentre as variáveis retidas no conjunto de fatores, foram identificados

indicadores que apresentaram maior associação à capacidade funcional do solo em

diferentes níveis. O conjunto de indicadores selecionados definiram os principais

agrupamentos funcionais do solo, em que pesos numéricos foram atribuídos de

acordo com o nível de contribuição de cada qual para o seu grupo, levando como base

o coeficiente de escore fatorial.

Pesos numéricos foram atribuídos às funções principais, mediante a medida de

seus indicadores, de acordo com o seu grau de importância para o funcionamento do

solo, no desempenho da função para a qual o índice está sendo calculado. O

somatório das ponderações tanto dos grupos funcionais como dos seus indicadores

constituintes possui o valor de índice igual a 1,0. O valor do índice representa a

qualidade (IQ) de um solo ideal em relação ao objetivo avaliado, sendo que a redução

deste refere-se à ocorrência de limitações com redução da qualidade, não havendo

qualidade alguma quando o valor for igual a zero.

Os valores dos escores das variáveis selecionadas foram submetidos a uma

nova padronização, com o objetivo de enquadrá-los em uma escala única, variando

entre 0 e 1, conforme (GLOVER et al., 2000). O cálculo do índice de qualidade do solo

(IQS) foi baseado na contribuição parcial de cada função principal para o valor total,

em função dos valores dos indicadores perante os pesos relativos atribuídos a cada e

seus ponderadores, conforme Karlen e Stott (1994) e Melo Filho et al. (2007).

Para identificar se os indicadores selecionados pela análise fatorial em relação

à contribuição funcional na distinção da variação entre sistemas de manejo perante

sua qualidade influenciam diretamente os parâmetros de desenvolvimento do algodão

herbáceo, foram realizadas análise canônicas. Em tais análises, o conjunto de

variáveis relacionadas ao rendimento da cultura foi submetido a uma comparação

direta de médias com os indicadores de qualidade do solo selecionados. As análises

multivariadas foram feitas com o XLSTAT versão 2016 (trial) e SAS versão 8.2 (SAS,

2002).

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4.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os diferentes modos de preparo do solo apresentaram interação com a

dinâmica físico, química e biológica, de modo que os pesos das cargas fatoriais

auxiliaram a identificar dois fatores com variância total média 78,75%, associados ao

conjunto de dados da variação entre as camadas avaliadas (Tabela 2).

A análise da importância relativa de cada indicador na constituição de cada

fator, e na contribuição da interação entre as diferentes funções do solo, permitiu a

formação de três importantes agrupamentos funcionais no solo, classificados entre os

sistemas de manejo investigados entre as camadas na profundidade de 0 a 40 cm

(Tabela 3).

A função conservação e condução de água (CCA) teve como base constituinte

a indexação de indicadores de ordem física, sendo que a ponderação da camada 0 a

10 cm foi delimitada em 20%, de modo que as demais entre 10 e 40 cm receberam

atribuições de peso de 33,33%. Entre os indicadores químicos, houve a constituição

dos agrupamentos funcionais classificados como capacidade de sorção e suprimento

nutricional (SN) e capacidade de sustentar o desenvolvimento das plantas (SP), em

que a camada superficial 0 a 10 cm recebeu maiores ponderações (40%), enquanto

para as demais camadas o conjunto de atributos recebeu ponderações de mesma

amplitude de importância e peso frente à variação de 33,33%.

Deste modo, o conjunto de práticas de manejo adotadas proporcionou

alterações significativas nas propriedades química, física e biológica (Tabela 4), com

variação direta na ponderação do índice geral de qualidade do solo (IQS). Os

resultados mostram que os valores da composição geral do IQS entre as camadas

avaliadas se enquadram abaixo do valor crítico 0,5, considerados como ruins,

conforme classificação proposta por Karlen e Stott (1994), Filho et al. (2004), Souza

(2005) e Melo Filho et al. (2009). Os valores de índice de qualidade inferiores a 0,5

conferem ao solo, independentemente do sistema de manejo adotado, baixa

qualidade para produção vegetal; logo, refletem nos resultados para o IQS entre os

sistemas de manejo, nos quais os valores também foram classificados como ruins

(Figura 3).

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TABELA 2. Resultados dos autovalores e seus coeficientes mediante a extração de

fatores e variância total explicada pelos fatores.

1SCF – Coeficiente do score fatorial; 2 AGG2-agregado 4-2 mm; AGG 0,5- agregado 1–0,5mm; AGG0,25- agregado 0,5-0,25

mm; DMP- diâmetro médio ponderado; AG- areia grossa; AM- areia média; Ma – macroporosidade; Ko – condutividade hidráulica

(mm.h-1); pH: potencial hidrogeniônico; M.O. – matéria orgânica; t- capacidade efetiva de troca de cátions; T- capacidade potencial

de troca de cátions; V – saturação por bases; RC – retenção de cátions; Targ – atividade da argila; Atz – atividade enzimática.

Verifica-se, avaliando-se a qualidade, que mesmo o IQS calculado tendo sido

relativamente baixo mediante estratificação das camadas, os valores observados para

os sistemas conservacionistas foram 25% superiores aos sistemas convencionais,

nos quais o sistema de manejo SPDA obteve índice de 0,35 e SPDM (0,34), ao passo

que SCCR (0,27) e SCSRA (0,28). Na composição geral do IQS, as funções principais

ligadas à fertilidade SN (capacidade de sorção e suprimento nutricional) e SP

(capacidade de sustentar o desenvolvimento das plantas) apresentaram maior

Autovalores (λ) e Variâncias após rotação entre camadas (cm)

0-10 10-20 20-30 30-40

Fator 1 Fator 2 SCF1 Fator 1 Fator 2 SCF Fator 1 Fator 2 SCF Fator 1 Fator 2 SCF

Variância

Explorada

(%)

9,41 2,90

-

13,74 4,91

-

9,57 3,10

-

11,32 2,69

-

Variância

Total (%) 58,86 18,13

- 62,49 22,34

- 56,35 18,24

- 62,90 14,99

-

Variância

acumulada

(%)

58,86 76,99

- 62,49 84,83

-

56,35 74,59

- 62,90 77,89

-

AGG 22 - - - - - - - 0,92 -0,29 - -0,96 -0,35

AGG 0,5 - - - - - - - 0,83 0,26 - 0,88 0,32

AGG 0,25 - - - - - - - 0,85 0,27 - - -

DMP - - - 0,99 - 0,07 - 0,90 -0,28 - -0,96 -0,35

AG - - - 0,86 - 0,06 - - - - - -

AM - - - 0,99 - 0,07 - - - - - -

Silte - - - 0,79 - 0,05 - - - - - -

Ma - - - 0,72 - 0,05 - - - - - -

Ko - -0,84 -0,28 - - - - - - - - -

pH 0,88 - 0,10 0,96 - 0,06 0,78 - 0,08 0,88 - 0,07

P - - - - 0,80 0,15 0,73 - 0,07 0,78 - 0,06

k - 0,89 0,29 0,99 - 0,07 - - - - - -

Ca+Mg - - - - - - 0,95 - 0,09 - - -

Ca 0,95 - 0,10 - 0,92 0,18 0,92 - 0,09 0,95 - 0,08

Mg 0,85 - 0,11 - - - - - - 0,92 - 0,08

Al - - - 0,98 - 0,07 - - - - - -

H+Al -0,78 - -0,10 0,95 - 0,07 - - - - - -

M.O. 0,84 - 0,08 - - - - - - 0,94 - 0,08

t 0,98 - 0,11 - 0,73 0,14 0,96 - 0,10 0,98 - 0,08

T 0,94 - 0,10 0,99 - 0,07 0,86 - 0,09 0,94 - 0,08

V 0,93 - 0,10 - - - 0,78 - 0,08 0,88 - 0,07

RC 0,85 - 0,09 - 0,72 0,13 0,90 - 0,09 0,97 - 0,08

Targ 0,72 - 0,07 - 0,68 0,14 0,78 - 0,08 0,85 - 0,07

Zn - - - - 0,94 0,19 0,85 - 0,09 0,96 - 0,08

Cu - - - 0,99 - 0,07 0,79 0,08 0,77 - 0,06

Fe 0,63 - -0,05 0,70 - -0,04 - - - - - -

Mn 0,78 - 0,07 - 0,95 0,19 0,89 - 0,09 0,96 - 0,08

B - -0,85 -0,27 0,98 - 0,07 - - - - - -

S - - - 0,98 - 0,07 0,81 - -0,08 - - -

Atz - - - 0,93 - 0,06 - - - - - -

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participação na ponderação do IQS entre os sistemas conservacionistas, com média

de 39,2% para SN, e 33,4 % em SP, enquanto que para os sistemas convencionais,

além de SN e SP, houve forte interação com a função conservação e condução de

água (CCA). Por sua vez, comparando-se as camadas individualmente, verificou-se

que houve variação dos valores participativos das funções principais na constituição

do IQS, na qual, para os sistemas conservacionistas, a função SN na camada a 0 a

10 cm apresentou maior participação, enquanto que na 10 a 20 cm prevaleceu SP, 20

a 30 cm, participação semelhante entre SP/SN em SPDM e CCA/SN/SP para SPDA,

e em 30 a 40 cm, CCA para SPDM e SN/CCA em SPDA. Já para os sistemas

convencionais, as funções SP/SN apresentaram participação semelhante em 0 a 10

cm, enquanto que 10 a 20 cm SN/SP para SCCR e SP para SCSRA, e 20 a 30 cm

CCA e 30 a 40 cm CCA/SN em SCCR e CCA em SCSRA.

TABELA 3. Funções principais e indicadores utilizados na avaliação da qualidade de

um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo.

1 AGG2-agregado 4-2 mm; AGG 0,5- agregado 1-0,5mm; AGG0,25- agregado 0,5-0,25 mm; IEA – índice de estabilidade de

agregados; AG- areia grossa; Ds- densidade do solo; DMG- diâmetro médio geométrico de agregado; Ma – macroporosidade;

Ko – condutividade hidráulica (mm.h-1); pH: potencial hidrogeniônico; M.O. – matéria orgânica; t- capacidade efetiva de troca

de cátions; T- capacidade potencial de troca de cátions; V – saturação por bases; RC – retenção de cátions; RB – respiração

basal; Atz – atividade enzimática.

Agrupamento

Funcional

Indicador de

qualidade

Camada (cm)

Ponderador de

Indicador

Ponderador

do

agrupamento

Ponderador do Indicador Ponderador

do

agrupamento

0-10 10-20 20-30 30-40 10 - 40

Conservação

e condução

de água

(CCA)

Ko¹ 0,76 - - -

MO 0,24 - - 0,08

IEA - 0,24 0,26 0,31 AG - 0,19 - -

DMG - 0,20 0,24 - - 0,333

DS - 0,17 - -

AGG2 - - 0,26 0,32 AGG0,5 - - 0,24 0,29

AGG0,25 - - 0,24 -

Ma - 0,16 - -

Capacidade

de sorção e

suprimento nutricional

(SN)

pH 0,13 0,09 0,15 0,14

H+Al 0,12 0,09 - - Al - 0,09 - -

MO 0,11 - - 0,15

t 0,14 0,40 0,19 0,19 0,15 0,333

T 0,15 0,09 0,17 0,14 V 0,15 - 0,15 0,14

RC 0,11 0,18 0,18 0,15

RB 0,09 0,18 0,16 0,13

Atz - 0,09 - -

Capacidade

de sustentar a produtividade

(SP)

P - 0,14 0,12 0,14

K 0,32 0,07 - - Ca+Mg - - 0,16 -

Ca 0,11 0,17 0,15 0,18

Mg 0,12 - - 0,17

Zn - 0,40 0,18 0,15 0,18 0,333 Cu - 0,07 0,14 0,15

Fe 0,06 0,05 - -

Mn 0,09 0,18 0,15 0,18 B 0,3 0,07 - -

S - 0,07 0,13 -

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FIGURA 3. Índice de qualidade geral do solo para diferentes sistemas de manejos e camadas do perfil. Obs.: ¹ SCSRA (Sistema convencional sem rotação do algodão),

SCCR (Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão), SPDA (Sistema plantio direto algodão em resteva de gramíneas), SPDM (Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária); ² CCA (Conservação e condução da água), SN (Capacidade de sorção e suprimento nutricional) e SP (Capacidade de sustentar a produtividade); 3Sistemas com mesma letra minúscula indicam médias gerais do Índice de qualidade do solo (IQS) que não diferem pelo teste de Tukey (P < 0,05).

Ambos os sistemas de manejo apresentaram valores de seus indicadores

medidos no campo abaixo dos limites críticos estabelecidos, refletindo limitações nos

índices de qualidade funcional (IQf) para os sistemas mediante estratificação da

camada, considerados como baixos e ruins. Avaliando-se esta classificação, apenas

a função SN na camada 0 a 10 cm e 20 a 30 cm entre os sistemas SPDM e SPDA, e

a função SP para camada de 20 a 30 cm em SPDM apresentaram índices de

qualidade funcional acima do limite crítico sugerido, porém, considerados regulares

(Tabela 5). O valor médio absoluto do IQ calculado para SN na camada de 0 a 10 cm

foi de 0,51 para os sistemas conservacionistas e 0,37 para convencionais,

representando 27% superior e 8% inferior ao valor esperado de 40%,

respectivamente. Já entre as camadas de 10 a 40 cm, os valores absolutos, que

deveriam ser responsáveis por 33,3%, apresentaram variação de 26 a 54% em SPDM,

26 a 38% em SPDA, 15 a 30% em SCCR e 13 a 24% em SCSRA.

b

a

b b

aa

b

a

a

b

cc

a

a a

b

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

SPD

M

SPD

A

SCC

R

SCSR

A

SPD

M

SPD

A

SCC

R

SCSR

A

SPD

M

SPD

A

SCC

R

SCSR

A

SPD

M

SPD

A

SCC

R

SCSR

A

0.10 10.20 20.30 30.40

IQS

Camada em profundidade (cm)

SN SP CCA

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TABELA 4. (Continua) Indicadores de qualidade para diferentes camadas em um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo.

1SPDM: Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária; SPDA: Sistema plantio direto algodão em resteva de gramíneas; SCCR: Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SCSRA: Sistema convencional sem rotação do algodão com gradagem aradora e niveladora; ²AGG2-agregado 4 -2 mm; AGG 0,5- agregado 1 – 0,5mm;

AGG0,25- agregado 0,5 - 0,25 mm; DMP- diâmetro médio ponderado; DMG – diâmetro médio geométrico; IEA – índice de estabilidade de agregados; AG- areia grossa; AM- areia média; Mi- microporosidade; Ma – macroporosidade; PT – porosidade total; RSP – resistência a penetração; Ds – densidade do solo; Ko – condutividade hidráulica (mm.h-1); pH: potencial hidrogeniônico; M.O. – matéria orgânica; t- capacidade efetiva de troca de cátions; T- capacidade potencial de troca de cátions; V – saturação por bases; RC – retenção de cátions; Targ – atividade da argila; Atz – atividade enzimática; MSR- massa seca de raízes; ³Médias seguidas de mesma letra na linha não se diferem pelo teste de Tukey (P < 0,05).

Camada (cm)

Atributos 0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40

SPDM¹ SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA

AGG 2² 0,41b³ 0,84a 0,42b 0,18c 0,15a 0,12a 0,12a 0,09a 10,22b 12,43ab 13,39a 12,47ab 16,00ab 17,78a 16,67a 15,86b

AGG 0,5 1,34a 1,45a 1,41a 1,43a 1,34ab 1,37a 1,28b 1,35ab 11,34a 10,67a 10,75a 11,08a 8,95a 9,37a 9,14a 9,29a

AGG0,25 11,40a 11,54a 11,58a 11,23a 10,88a 10,98a 10,60a 10,92a 11,07a 11,50a 11,32a 10,99a 10,80a 10,51a 10,49a 11,60a

DMP 0,31a 0,40a 0,30a 0,25a 0,23ab 0,55a 0,22b 0,21b 0,23b 0,25ab 0,26a 0,25ab 0,31a 0,29a 0,30a 0,30a

DMG 11,12a 8,72a 6,11b 4,53 b 4,02a 5,6 a 4,05a 4,05a 3,93b 4,42ab 5,63a 5,93a 4,64b 5,58ab 6,95ab 7,11a

IEA 81,22a 85,94a 83,33a 76,31a 78,44a 83,31a 81,37a 80,03a 79,92a 85,20a 81,46a 78,96a 82,78a 86,11a 81,49ab 75,42b

AG 0,22a 0,21a 0,20a 0,20a 0,15a 0,22a 0,18a 0,21a 0,23b 0,29a 0,20b 0,19b 0,19a 0,16a 0,07b 0,23a

AM 1,32a 1,31a 1,42 1,30a 1,32a 1,83a 1,29a 1,34a 1,35a 1,35a 1,31a 1,31a 1,46a 1,43a 1,34a 1,41a

Silte 4,07b 7,37a 5,04b 5,03b 9,97a 9,73b 9,55b 8,42c 7,24a 8,22a 8,75a 8,49a 8,28a 3,24b 3,00b 5,22ab

Areia 58,75a 57,68b 58,57a 58,23a 57,40a 57,14a 57,16a 52,85b 58,25a 57,13a 57,72a 55,98a 55,13a 54,62a 56,69a 54,87a

Argila 42,08a 43,21a 41,79a 42,53a 48,07a 47,09a 40,65b 37,41b 35,14a 35,24a 39,15a 36,18a 37,00b 42,73a 40,96ab 40,41ab

Mi 0,36a 0,40a 0,29a 0,29a 0,41ab 0,48a 0,38ab 0,36b 0,41a 0,42a 0,38a 0,40a 0,37a 0,22a 0,26a 0,30a

Ma 0,10a 0,16a 0,07a 0,20a 0,10ab 0,13a 0,09b 0,10ab 0,08a 0,08a 0,10a 0,08a 0,11b 0,21a 0,14b 0,18b

PT 0,46a 0,56a 0,37a 0,49a 0,51ab 0,61a 0,47ab 0,46b 0,49a 0,51a 0,48a 0,48a 0,48a 0,43a 0,40a 0,48a

PB 0,05 a 0,04 a 0,02 a 0,04 a 0,03 a 0,04 a 0,05 a 0,04 a 0,03 b 0,03 b 0,04 ab 0,06 a 0,04 a 0,02 b 0,04 a 0,02 b

RSP 2,95a 2,25bc 2,03b 1,93c 3,01a 3,09a 2,13b 2,44b 2,24b 2,24b 2,85a 2,36b 2,50a 2,86a 2,60a 2,22a

Ds 1,28a 1,23a 1,59a 1,40a 1,37b 1,17b 1,46ab 1,65a 1,41a 1,38a 1,57a 1,54a 1,42a 1,36a 1,45a 1,35a

Ko 48,55c 91,84b 49,47c 109,47a 151,05a 174,06a 103,60b 75,88b 143,47a 150,38a 125,59a 60,67b 203,05a 217,18a 160,10a 147,45a

pH 5,34b 5,56a 4,93d 5,12c 4,89ab 5,00a 4,81b 4,54b 5,06a 4,77b 4,75b 4,65c 4,89ab 5,00a 4,81b 4,54c

P 7,93b 23,62a 20,45a 25,76a 13,30b 9,67c 4,30d 17,42a 5,55a 3,25b 0,66c 2,82b 4,29b 8,86a 3,16c 2,77c

k 0,11c 0,15b 0,12c 0,32a 0,11b 0,38a 0,08c 0,20ab 0,08a 0,07a 0,09a 0,09a 0,09a 0,09a 0,10a 0,07a

Ca+Mg 5,376a 6,00a 2,87b 3,46b 3,13 2,26 2,07 2,97 1,92a 1,43b 1,23c 1,20c 2,30c 7,75b 13,13a 12,70a

Ca 3,34ab 3,46a 2,14c 3,00b 1,98ab 1,85b 1,28c 2,33a 1,23a 0,88b 0,65d 0,74c 1,22b 1,79a 1,16b 0,56c

Mg 1,52a 1,57a 1,05b 0,81c 1,02 0,62 1,03 0,74 1,10a 0,87ab 0,64b 0,70ab 0,58bc 0,80b 1,02a 0,45c

Al 0b 0b 0,02a 0b 0,13ab 0,12b 0,06c 0,15a 0,06a 0,09a 0,10a 0,06a 0,13a 0,12a 0,04b 0,15a

H+Al 1,77b 1,57b 2,02a 1,99a 2,26ab 1,91b 2,43a 2,10b 2,57a 2,62a 2,37a 2,42a 2,36a 1,98a 2,56a 2,03a

M.O. 15,94ab 17,38a 15,18b 10,20c 10,39a 11,38a 9,97a 7,02b 8,35a 9,28a 8,08ab 7,9b 1,95ab 2,28a 1,93ab 1,76b

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TABELA 4. (Continuação) Indicadores de qualidade para diferentes camadas em um Latossolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de

manejo.

1SPDM: Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária; SPDA: Sistema plantio direto algodão em resteva de gramíneas; SCCR: Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SCSRA: Sistema convencional sem rotação do algodão com gradagem aradora e niveladora;²Targ – atividade da argila; COT: carbono orgânico total; Atz

– atividade enzimática; RB: respiração basal; qCO2: quociente metabólico; qmic: quociente microbiano; MSR- massa seca de raízes; ³Médias seguidas de mesma letra na linha não se diferem pelo teste de Tukey (P < 0,05).

Camada (cm)

Atributos 0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40

SPDM SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA

t 5,02a 5,18a 3,33c 4,13b 3,11ab 2,83b 2,38c 3,39a 4,43a 4,23b 3,74c 3,64c 2,02b 2,81a 2,34ab 1,24c

T 6,74a 6,75a 5,33c 6,12b 5,58ab 8,40a 4,35b 5,07ab 5,88a 4,98b 3,48c 3,94c 4,15a 4,60a 4,71a 3,18b

V 69,23b 75,14a 59,69c 66,74b 58,70 55,09 54,09 63,39 45,32a 35,02b 35,20b 35,41b 40,35bc 50,18a 46,27ab 36,37c

RC 16,80a 15,63ab 8,70c 13,27b 10,02a 9,69a 5,71b 8,94a 12,70a 12,47b 9,14d 10,06c 5,23b 7,24a 5,85ab 3,11c

Targ¹ 22,98a³ 20,86ab 13,87c 19,49b 17,94a 15,08b 10,43d 13,38c 12,70a 12,46a 9,14c 10,06b 10,93a 12,36a 11,95a 7,98b

Zn 9,87a 6,72b 4,66c 7,29b 3,97a 2,24b 0,54c 3,70a 1,30a 1,10b 0,21d 0,43c 1,76a 2,06a 2,44a 0,29b

Cu 1,76a 1,09b 1,01b 1,22b 1,30ab 5,25a 0,29b 0,47b 0,63a 0,49b 0,40c 0,37c 0,96a 0,54ab 0,81a 0,34b

Fe 75,73b 79,14ab 84,26a 71,82c 101,70a 98,62 a 103,09a 91,20b 109,64a 925,49a 80,37a 86,72a 112,40a 112,23a 73,914b 87,50b

Mn 16,49ab 17,76a 9,40c 14,84b 9,13a 5,63b 2,02c 8,71a 2,79a 2,32b 1,58d 1,90c 4,18a 5,72a 4,81a 1,77b

B 0,31c 0,53b 0,63a 0,20d 0,23b 0,90a 0,44ab 0,17b 0,29c 0,42b 0,56a 0,29c 0,17b 0,34a 0,35a 0,15b

S 12,60a 16,14a 6,98b 12,99a 8,39ab 25,37a 5,75b 10,99ab 12,96d 22,45c 29,61b 36,96a 19,06b 12,94b 23,81b 54,43a

COT 0,98 b 1,16 a 0,88 c 0,57 d 0,72 a 0,66 a 0,68 a 0,63 a 0,48 ab 0,53 a 0,46 b 0,45 b 0,58 a 0,62 a 0,44 ab 0,41 b

Atz 0,68a 0,70a 0,68a 0,45a 0,57b 0,92a 0,48b 0,55b 0,73a 0,58a 0,45a 0,48a 0,64a 0,45a 0,39b 0,70a

RB 185,44b 386,25a 316,61a 118,43b 441,5 a 509,43a 169,81b 73,71 c 324,62a 333,24a 305,66b 285,28b 57,22a 58,83a 52,01ab 50,91 b

qCO2 0,50b 0,40b 0,50b 1,00a 0,37b 0,36b 0,40ab 0,57a 0,41c 0,43c 0,51b 0,64a 0,48b 0,48b 0,52b 0,66a

qmic 50,00ab 65,30a 44,50bc 36,90c 76,84b 104,00a 73,21bc 53,52c 91,73b 168,18a 67,75bc 54,55c 81,22ab 117,13a 48,34b 49,88b

MSR 0,60a 0,52a 0,61a 0,75a 0,78a 0,52a 0,63a 0,75a 1,37a 1,10a 1,05a 1,70a 0,67ab 0,27b 0,42b 1,19a

DPR 0,71 a 0,49 a 0,65 a 0,47 a 0,61 a 0,72 a 0,56 a 0,65 a 0,62 a 0,53 a 0,52 a 0,59 a 0,66 b 0,96 a 0,51 ab 0,64 a

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Estas variações mostram que o funcionamento do solo submetido aos manejos

conservacionistas em plantio direto apresentou valor médio acima do limite crítico para

função SN, além de indicar a sensibilidade mediante ajuste de menores índices

participativos das outras funções estudadas.

TABELA 5. Potencial ponderativo dos indicadores de qualidade utilizado na

determinação da qualidade das funções principais de um Latossolo

Vermelho-Amarelo submetido a diferentes sistemas de manejo.

¹AGG2-agregado 4-2 mm; AGG 0,5- agregado 1-0,5mm; AGG0,25- agregado 0,5-0,25 mm; IEA – índice de

estabilidade de agregados; AG- areia grossa; Ds- densidade do solo; DMG- diâmetro médio geométrico de

agregado; Ma – macroporosidade; Ko – condutividade hidráulica (mm.h-1); pH: potencial hidrogeniônico; M.O. –

matéria orgânica; t- capacidade efetiva de troca de cátions; T- capacidade potencial de troca de cátions; V –

saturação por bases; RC – retenção de cátions; RB – respiração basal; Atz – atividade enzimática;

Observa-se que os maiores índices para a função principal SN ocorreram na

camada 0 a 30 cm nos sistemas conservacionistas, enquanto que na camada 30 a 40

cm esta função apresentou maior índice entre os sistemas SPDA e SCCR. Em geral,

as maiores contribuições para esta função se relacionam à capacidade de retenção

0.10 10.20 20.30 30.40 0.10 10.20 20.30 30.40 0.10 10.20 20.30 30.40 0.10 10.20 20.30 30.40

pH¹ 12,81 2,54 14,09 21,45 15,46 4,34 11,18 18,77 10,41 3,75 17,17 17,03 11,03 2,96 12,13 21,78H+Al 11,16 3,36 - - 8,88 4,69 - - 21,47 4,40 - - 15,33 2,08 - -

Al - 0,04 - - - 1,72 - - - 0,51 - - - - - -Mat.Org 8,48 - - 11,55 9,48 - - 10,68 4,33 - - 9,26 8,92 - - 4,75

t 15,39 24,79 20,05 8,56 15,32 22,55 16,97 11,09 13,75 29,36 18,95 9,87 13,69 33,46 16,81 4,93T 17,44 1,17 18,94 18,39 16,72 2,65 22,46 16,11 16,60 1,09 19,13 19,89 16,62 1,10 15,69 24,11V 18,91 0,00 15,66 16,07 20,66 0,00 11,69 17,38 23,05 - 19,49 18,14 20,54 - 19,74 27,25

RC 8,74 19,97 15,95 9,55 7,66 20,20 17,05 11,95 5,87 15,14 13,11 10,24 7,56 20,13 17,58 5,75RB 7,07 45,63 15,32 14,43 5,82 39,08 20,65 14,02 4,52 42,04 12,14 15,57 6,30 37,41 18,04 11,43Atz - 2,51 - - - 4,77 - - - 3,71 - - - 2,86 - -

IQ funcional 0,50 0,28 0,54 0,26 0,52 0,26 0,38 0,35 0,32 0,15 0,23 0,30 0,43 0,24 0,23 0,13

P - 11,98 11,53 9,05 - 11,94 5,05 13,21 - 11,58 2,01 18,05 - 15,32 5,70 13,56K 19,95 0,37 - - 22,78 1,92 - - 17,64 0,69 - - 58,93 27,11 - -

Ca+ Mg - - 21,24 - - - 13,83 - - - 16,05 - - - 11,31 0,00Ca 19,41 23,08 22,36 28,20 14,96 28,11 14,34 29,98 9,60 35,87 10,91 15,24 12,67 0,69 12,33 16,32Mg 19,04 - - 23,90 14,51 - 0,00 24,10 11,04 0,00 0,00 29,64 7,04 0,00 - 38,70Zn - 26,48 17,87 19,49 - 19,56 17,30 14,75 - 8,81 3,11 15,87 0,00 23,33 7,46 5,52Cu - 0,24 22,08 16,56 - 1,37 18,58 5,40 - 0,11 24,33 7,94 0,00 0,07 17,14 11,45Fe 6,58 9,32 - - 5,41 12,05 - - 7,35 27,92 - 0,00 4,25 7,71 - 0,00Mn 9,39 27,92 20,74 19,36 7,52 21,75 17,37 17,95 4,29 12,61 11,58 13,26 6,21 25,16 14,76 14,45B 25,63 0,31 - - 34,83 1,81 - - 50,08 1,88 - - 10,90 0,22 - -S - 0,31 5,43 - - 1,49 13,53 - - 0,53 32,00 - - 0,41 31,31 -

IQ funcional 0,33 0,40 0,51 0,11 0,44 0,30 0,36 0,17 0,38 0,14 0,22 0,18 0,44 0,43 0,28 0,04

KO 61,43 - - - 72,85 - - - 92,11 - - - 12,93 - - -MO 38,57 - - 3,74 27,15 - - 4,79 7,89 - - 3,48 87,07 - - 0,80IEA - 7,77 16,62 32,40 - 15,02 25,64 30,10 - 6,01 26,65 31,64 - 8,33 26,04 32,11AG - 17,05 - - - 16,36 - - - 26,12 - - - 27,41 - -

DMG - 19,33 - - - 19,35 - - - 18,35 - - - 22,38 - -DS - 24,67 - - - 26,00 - - - 19,05 - - - 7,31 - -

AGG2 - - 29,37 29,80 - - 19,71 27,13 - - 20,84 28,46 - - 19,66 27,99AGG0,5 - - 31,11 34,06 - - 24,71 37,98 - - 24,13 36,41 - - 26,00 39,10

AGG0,25 - - 22,89 - - - 29,94 - - - 28,39 - - - 28,30 -Ma - 31,19 - - - 23,27 - - - 30,47 0,00 - - 34,56 - -

IQ funcional 0,24 0,07 0,39 0,43 0,40 0,13 0,42 0,42 0,38 0,07 0,44 0,42 0,10 0,05 0,43 0,40

Indicadores

Funcionais

Pontecial ponderativo dos indicadores de qualidade entre camadas (%)

Capacidade de sustentar o desenvolvimento das plantas

Capacidade de sorção e suprimento nutricional

Conservação e condução de água

SPDM SPDA SCCR SCSRA

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de cátions (CTC) básicos em relação ao total de cargas do solo em plantio direto.

Apesar de pequeno o acúmulo de matéria orgânica (MOS), usualmente, SPDM e

SPDA apresentaram valores superiores pela estreita relação entre a CTC e a acidez

ativa e não trocável, na qual o aumento na CTC efetiva variou de 3 a 37%, e na CTC

potencial, de 3 a 46%, sendo os maiores incrementos verificados na camada

superficial 0 a 10 cm e 20 a 40 cm. Logo, nos sistemas convencionais, além de

apresentarem menor concentração de MOS e, possivelmente, conforme Bayer et al.

(2002) e Milori et al. (2006), incremento na proporção de estruturas orgânicas

recalcitrantes, com redução das cargas negativas no sítio de troca, em função da

menor dissociação H+ dos grupos COOH da MOS e coloides dos minerais, há

consequente redução da interação organomineral e de sua capacidade efetiva de

troca de cátions (Tabela 4).

Outro parâmetro influenciador importante na variação do potencial de troca de

cátions foi a maior atividade metabólica da biomassa microbiana, expressa pela

respiração basal (C-CO2) e atividade enzimática nos sistemas com utilização de

forrageiras em rotação ou sucessão. Há maior liberação de C-CO2 detectada entre as

camadas de solo, notadamente nos sistemas plantio direto, porém constata-se maior

bioatividade do solo e microrganismos no sistema SPDA, o qual não diferiu

significativamente do sistema convencional SCCR na camada de 0 a 10 cm. Sistemas

em fase inicial da sucessão de culturas possuem uma tendência, segundo Baldrian et

al. (2008), de aumento da biomassa microbiana, possivelmente estimulada pela

deposição de substratos orgânicos no sistema, além de efetiva contribuição do

sistema radicular das gramíneas no fornecimento de MOS, conforme reportado por

Salton (2005), Silva et al. (2010) e Lourente et al. (2010) em sistemas com o uso do

milho e B. Ruziziensis.

Por sua vez, o sistema plantio direto SPDM na profundidade 0 a 10 cm

apresentou menor produção de C-CO2, equiparando-se ao sistema SCSRA, indicando

que o resultado de maior sensibilidade à atividade metabólica esteja associado à

quantidade e qualidade dos resíduos senescentes adicionados pela cultura

antecessora, como a crotalária, e pelo preparo do solo com revolvimento da camada

0 a 20 cm. Os resultados permitem confirmar a influência da ação da MOS na camada

30 a 40 cm, apresentando significativa redução e valores abaixo dos limites críticos

estabelecidos, de modo a acarretar diminuição do tamanho, bem como alterações na

composição de comunidades microbianas. Os escores padronizados de mesma

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amplitude entre CTC potencial e atividade enzimática contribuíram para a redução do

índice de qualidade entre sistemas nessa camada, indicando que a MOS é um bom

indicador para refletir alterações e a atividade enzimática representa restrição como

indicador para constatação de alterações quando são baixos os níveis de MOS no

sistema. Além do mais, as camadas em profundidade em combinação com sistemas

conservacionistas e de culturas antecessoras de elevada capacidade de adições de

fitomassa, como Brachiaria e Milho, promoveram aumento no estoque de MOS,

carbono orgânico total (COT) e estabilidade em perfil. Bayer et al (2006), Dick et al.

(2009), Lanna et al. (2010) e Campos e Vieira (2015) exemplificam a influência da

dinâmica da matéria orgânica no estímulo aos microrganismos e potencialização da

atividade da biomassa microbiana, na qual o revolvimento da camada superficial e

menor aporte de resíduos em profundidade refletiram na constatação das menores

taxas de produção de C-CO2 nas camadas 20 a 30 e 30 a 40 cm para o sistema

SCSRA.

Os valores para a função CCA foram os mais restritivos entre os agrupamentos

funcionais na ponderação do IQS, exceto para o sistema SCCR, apresentando maior

participação. Em valores relativos, contribuem, aproximadamente, como esperado,

para a composição do IQf, na qual somente o sistema convencional SCSRA na

camada 0 a 10 cm e ambos os sistemas na camada 10 a 20 cm apresentaram valores

abaixo do esperado. Estes resultados indicam que o agrupamento sofreu algum

distúrbio quando valores ficaram abaixo do esperado ou que outra função principal

apresentou limitações dentro de seus indicadores constituintes, levando ao aumento

de contribuição de CCA acima do esperado (Figura 3 e Tabela 5).

Ambos os indicadores retidos na análise fatorial se apresentaram com índice

de qualidade individual abaixo do valor estipulado e nível de participação na função

principal entre as camadas avaliadas. Verifica-se que a condutividade hidráulica

saturada (Ko) para a camada 0 a 10 cm entre os sistemas SPDM, SPDA e SCCR

representou participações de 61 a 92%, enquanto que para SCSRA, apenas 7,8%,

uma vez que a MOS apresentou 87%, e baixa contribuição para o índice da função

entre os demais sistemas. Tratando-se da camada superficial, conforme Melo Filho al.

(2007), esses resultados não corresponderam ao esperado entre indicadores, cujo

teor de MOS tenderia ter à maior quantidade em sistemas conservacionistas e, por

essa razão, maior participação na ponderação do IQf, enquanto que em sistemas com

alta taxa de revolvimento da massa de solo a condutividade apresentaria maior

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ponderação. Contudo, sugere-se ressaltar que os valores relacionados apontaram

para indicadores de ordem inversa de contribuição, ou seja, esses resultados

mostraram indicadores com severa restrição ou limitações; logo, embora tenham sido

baixos seus ponderadores participativos, verifica-se que SCSRA apresentou maior

Ko, enquanto os sistemas SPDM, SPDA e SCCR, maior quantidade de MOS em

superfície (Tabelas 4 e 5)

Tratando-se de camadas subsuperficiais, valores médios na quantidade de

MOS abaixo do limite crítico e aumento do COT em camadas superficiais são

esperados; o solo submetido aos sistemas conservacionistas na camada 0 a 20 cm

resultou em maiores quantidades de MOS devido ao não revolvimento da massa de

solo e aporte de fitomassa. Em geral, as maiores contribuições para esta função se

relacionam diretamente aos diferentes graus de organização estrutural do solo entre

sistemas, visto que o índice geral de estabilidade de agregados não apresentou

diferença significativa entre sistemas de manejo. Porém, permite confirmar a influência

dos sistemas no estado de agregação, de forma que o número de macroagregados 4

a 2 mm não apresentou diferença significativa entre sistemas de manejo, exceto em

SPDA, com média superior na camada de 10 a 20 cm, enquanto que o número de

microagregados de 1 a 0,25 mm apresentou variação significativa na camada

superficial 0 a 10 cm e subsuperficial 30 a 40 cm (Tabela 6).

De modo geral, o não revolvimento do solo possibilitou melhorias no grau de

agregação dos sistemas conservacionistas, no entanto verifica-se que, mesmo com o

não revolvimento, a utilização de dicotiledônea “crotalária” no cultivo de inverno em

SPDM não proporcionou melhora no estado de agregação dos agregados contidos na

classe de 4 a 2 mm em relação ao sistema SCCR. Segundo Bastos et al. (2005) e

Calonego et al. (2008), considerando-se o conceito de hierarquização da agregação

no solo, a utilização de intercalação de plantas de importância econômica, como

milho, e plantas de cobertura com elevada produção de fitomassa, como a B.

Ruziziensis, resultou em papel essencial para o aumento da energia de ligação entre

microagregados que constituíam agregados de maior tamanho (4 a 2 mm), de modo

a apresentarem maior relação ao seu diâmetro real, área e perímetro (Tabela 6).

Conforme Silva e Mielniczuk (1997), em função de as gramíneas apresentarem

intensivo desenvolvimento e renovação de seu sistema radicular nas camadas

superficiais, proporcionam efeito direto por promover maior contato entre as partículas

do solo mediante maior pressão, além de um efeito indireto com a liberação de

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compostos orgânicos na cimentação das partículas, resultando no aumento da

atividade microbiana no solo, atuando na estabilidade e formação de agregados,

conforme Oades (1984) e Moreira e Siqueira (2006).

TABELA 6. Distribuição das classes de tamanhos dos agregados estáveis em água,

valores de perímetro, área, diâmetro de Feret e número de agregados nas

classes de peneiramento 4 a 0,25 mm de um Latossolo Vermelho

Amarelo, sob diferentes manejos no cerrado mato-grossense.

1SPDM: Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária; SPDA: Sistema plantio direto algodão

em resteva de gramíneas; SCCR: Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SCSRA: Sistema

convencional sem rotação do algodão com gradagem aradora e niveladora; 2Médias seguidas de

mesma letra na linha não se diferem pelo teste de Tukey (P < 0,05).

Além do mais, a redução dos teores de MOS nas camadas subsuperficiais,

conjuntamente com a redução da produção de C-CO2, do quociente microbiano, e

aumento do quociente metabólico e da taxa de decomposição da matéria orgânica

favoreceram a redução na formação de agregados maiores no sistema SCSRA e

maiores proporções na formação de agregados menores 1 a 0,25 mm. Segundo Sá

et al. (2000a, 2000b), Inda Júnior et al. (2007) e Sousa Neto et al. (2009), essa

variação no aumento do número de microagregados estáveis não está interligada

0-10 10-20 20 -30 30 - 40 0-10 10-20 20 -30 30 - 40 0-10 10-20 20 -30 30 - 40 0-10 10-20 20 -30 30 - 40

SPDM¹ 61,57a² 53,57ab 54,85a 53,75a 129,14a 134,28a 134,78a 130,28a 139,28a 121,57a 136,35a 126,21b 130,57a 165,57a 147,60a 156,14aSPDA 64,42a 59,85a 56,00a 65,57a 136,42a 137,85a 139,60a 132,32a 121,71b 126,57a 121,64a 126,33b 117,57b 145,14a 128,25a 145,39aSCCR 66,92a 50,42b 54,21a 54,64a 132,71a 139,00a 137,46a 131,89a 126,14ab 120,00a 137,96a 146,64a 141,28ab 125,42a 140,85a 52,00b

SCSRA 37,32a 48,62c 135,17a 51,85a 140,85a 130,00a 133,59a 135,17a 159,57a 138,42a 130,00a 40,37c 145,14ab 157,42a 130,00a 151,50a

SPDM 15,59ab 10,20a 15,75a 15,55a 8,57a 8,20a 9,64a 8,86a 8,25a 11,53a 10,07a 9,43ab 9,89ab 13,12a 10,50a 7,07aSPDA 27,09a 15,83a 11,18a 15,38a 6,07a 7,09a 8,45a 3,31a 6,15b 10,87a 13,46a 10,36a 6,15b 10,87a 13,46a 9,50aSCCR 14,50ab 11,70a 16,02a 17,33a 9,29a 8,98a 9,70a 9,95a 10,49a 12,45a 10,33a 7,49b 10,53ab 13,56a 10,88a 10,40a

SCSRA 12,44b 9,50b 9,71b 19,45a 8,55a 8,49a 8,05a 8,32a 9,50a 12,01a 10,11a 9,05ab 11,28a 11,20a 10,69a 10,35a

SPDM 19,77 b 26,20 a 22,01 a 21,00 a 14,19 a 10,48 ab 13,85 a 13,98 a 3,62 a 2,39 b 2,13 b 2,72 b 1,56 a 1,08 a 1,40 a 1,03 bSPDA 28,65 a 23,26 a 21,16 a 21,26 a 13,87 a 14,19 a 12,56 ab 12,11 b 3,43 a 4,35 a 3,27 a 2,84 b 1,25 a 1,43 a 1,06 a 1,33 abSCCR 19,08 b 29,58 a 18,97 a 21,57 a 12,83 a 12,76 a 10,67 b 9,26 a 3,59 a 3,11 ab 3,06 a 3,04 a 1,54 a 1,22 a 1,43 a 1,43 ab

SCSRA 20,09 b 22,54 a 24,96 a 18,28 b 11,88 a 8,58 b 12,26 ab 8,97 b 3,47 a 2,62 b 3,08 a 3,24 a 1,08 a 1,54 a 1,46 a 1,46 a

SPDM 48,32a 51,16a 34,61ab 33,31a 13,89a 8,80ab 11,03ab 6,35b 0,81a 0,53b 0,71a 0,56a 0,19a 0,11a 0,16a 0,10aSPDA 42,88a 65,25a 37,51b 34,71a 13,00a 13,92a 12,90a 13,35a 0,75a 1,08a 0,38a 0,58a 0,13a 0,17a 0,12a 0,14aSCCR 28,51b 41,17b 27,00b 36,43a 11,49ab 12,20a 7,74b 10,12ab 0,87a 0,64ab 0,69a 0,60a 0,19a 0,14a 0,17a 0,17a

SCSRA 30,79ab 39,37b 47,72a 26,28b 9,77b 5,67b 10,81ab 6,41b 0,76a 0,52b 0,64a 0,75a 0,10a 0,19a 0,17a 0,17a

SPDM 33,35b 42,85a 35,70a 34,58b 33,28a 25,54ab 32,02a 28,59a 17,68a 11,00c 15,42a 13,00c 8,57a 6,19a 7,86a 6,06b

SPDA 44,17a 48,04a 34,57a 36,07a 33,34a 33,40a 29,61ab 32,74a 16,94a 20,28a 15,62a 16,97a 6,69a 7,81a 5,6.0a 7,46ab

SCCR 32,31b 38,90a 31,73a 35,11a 30,37ab 30,93a 24,72b 21,77b 18,06a 15,49b 16,97a 14,40b 8,59a 8,65a 8,10a 8,08a

SCSRA 33,02b 37,66a 41,58a 30,83b 27,87b 20,44b 29,31ab 22,02b 17,10a 13,92b 11,41a 13,98b 6,00a 7,00a 8,00a 8,00a

Diâmetro de Feret (mm) 

Área (mm²) 

1 - 0,5 mm 0,5 - 0,25 mm4-2 mm 2-1 mm

Sistemas

de

manejo

Camada (cm)

Agregados estáveis  

Número de agregados 

Perímetro (mm) 

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71

apenas com MOS, em que, por sua vez, em concentrações elevadas nos sistemas de

manejo, o cálcio apresentou importante papel na floculação da fração argila, de forma

a contribuir com os resíduos do sistema radicular do algodão para maior agregação e

estabilidade dos microagregados nas camadas subsuperficiais.

Isso mostra que a estrutura dimensional formada pela massa de solo está

relacionada com propriedades do solo de importância, como porosidade,

condutividade e infiltração de água, proteção física da matéria orgânica do solo.

Nessas propriedades, observa-se que a ação mecânica das grades (aradora e

niveladora) sobre o sistema SCSRA promoveu a ruptura da estrutura física pela

desagregação e quebra de agregados, gerando acréscimo no volume de macroporos

na profundidade 0 a 20 cm e redução significativa na proporção de porosidade total

em profundidade. Isso indica que a redução do diâmetro real dos agregados e o

aumento do conteúdo de partículas finas “soltas” ocasionaram a reestruturação

equivalente a poros de menor diâmetro e o acréscimo efetivo do número de poros

bloqueados.

Os valores da macroporosidade em média entre as camadas se apresentaram

próximos ao limite crítico inferior proposto por Carter (2002), em que o sistema SCCR

nas camadas superficiais 0 a 20 cm apresentou a menor concentração de

macroporos, enquanto que na camada 20 a 30 cm todos os sistemas apresentaram

restrição em sua macroporosidade e aumento na distribuição percentual de poros

menores. Os valores relativos à porosidade (Tabela 4) remetem à densidade do solo,

que, por sua vez, apresenta valores ainda totalmente influenciados pelos manejos

culturais adotados.

A densidade do solo variou, em média, de 1,25 para sistemas

conservacionistas a 1,50 mg.m3 para os sistemas convencionais, sem diferença entre

os sistemas (Tabela 1) na camada 0 a 10 cm, aumentando em profundidade, na qual

os sistemas convencionais apresentaram maiores médias, passando de 1,27 a 1,55

mg.m3 na camada 10 a 20 cm, de 1,39 a 1,55 mg.m3 na camada 20 a 30 cm e de 1,4

mg.m3 na subsuperficial de 30 a 40 cm. Esses valores estariam abaixo do limite crítico

somente para o sistema conservacionista SPDA de 1,28 mg.m3, com restrição

potencial ao desenvolvimento radicular, conforme proposição de Tormena et al. (1998)

e Tormena (2009) na cultura do algodoeiro no cerrado. Com base neste resultado,

verifica-se que a resistência do solo à penetração (RP100kP) apresentou-se limitante,

pois os valores estão muito acima do limite crítico de 2,00 MPa (TAYLOR et. al., 1966).

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72

Na camada superficial 0 a 10 cm, o valor da RP100kPa, de 1,93 MPa apresentou-se

abaixo do limite crítico para o sistema SCSRA, indicando que a intensidade de

revolvimento do solo favoreceu a desagregação, gerando acréscimo no volume de

macroporos e baixa resistência do solo à penetração e severa limitação ao

crescimento radicular em subsuperfície (Figuras 4 a 6).

Dentro disso, a condutividade hidráulica do solo saturado (Ko) foi

estatisticamente diferente entre as camadas superficiais (Tabela 4), nas quais o

sistema convencional SCSRA apresentou valor superior aos demais sistemas; porém,

com o incremento da profundidade, este sistema apresentou as menores médias entre

as camadas de 10 a 30 cm. Embora a interação sistema de manejo x profundidade

não tenha sido significativa pelo teste de Tukey, as médias do perfil apresentaram

diferenças (teste F) em ambos os casos, manifestadas pelos coeficientes de variação,

demonstrando que a condutividade hidráulica foi maior no solo em pousio; porém,

conforme Freeze e Cherry (1979) e Fetter (1994), os valores ko apresentados podem

ser enquadrados na classe de alta condutividade. Tendo em vista seu efeito na

redistribuição e importância para o armazenamento de água, este resultado indica a

inexistência de dificuldade do solo em prover o fornecimento de água para as plantas

durante os longos períodos sem recarga, refletindo, certamente, as melhorias no nível

estrutural do solo, resultantes das práticas de manejo conservacionistas.

Observa-se relação linear significativa entre a massa seca de raízes de algodão

em SPDM em função do teor de areia grossa (P-valor <0,05), em que o aumento do

seu teor na camada 25 a 35 cm promoveu alterações na morfologia dos agregados e

do solo, havendo a presença maior de macroporos e consequentemente levando ao

aumento no volume e massa seca de raízes (Figura 4 A e C). Já para o sistema SPDA,

verifica-se uma relação com o teor de areia fina (P-valor <0,05 e R² 0,90); sobre isso,

Pinheiro et al. (2004) e Salton et al. (2008) alertam que a atividade do sistema radicular

das gramíneas possui efetiva contribuição na formação de agregados maiores, com

aumento da macroporosidade, e aumento do espaço ativo no desenvolvimento

radicular do algodão (Figura 4 B e D). Santos e Ribeiro (2000) e Netto e Fernandes

(2005) também relataram correlação entre as porcentagens de areia grossa para o

aumento da macroporosidade em solo submetido ao sistema de pousio, enquanto

Ribeiro (2009), trabalhando com vinhaça, observou o potencial de agregação da

matéria orgânica para o aumento da estabilidade e do número de agregados maiores,

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73

de modo promover o incremento do porcentual de macroporos no sistema ao longo

do perfil.

FIGURA 4. Intervalos padronizados das variações da Massa seca e Diâmetro

ponderado das raízes de algodão herbáceo em profundidade sob

sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária (SPDM – A/B) e

sistema plantio direto algodão em resteva de gramíneas (SPDA – B/C).

Obs.: 1DPR (Diâmetro ponderado de raízes), MSR (Massa seca de raízes); 2

Barras indicam o erro padrão da média.

Ao considerar apenas o volume de solo em estruturas contidas na classe de

peneiramento 0,5 a 0,25 mm e agregados com diâmetro real 0,25 a 0,125 mm, verifica-

se que, em termos gerais, o sistema SCCR apresentou relação negativa linear

significativa (R 0,94) perante a MSR e o DPR frente à maior quantidade de massa de

solo organizada nesta classe de microagregados (Figura 5 A e B), com aumento da

resistência à penetração (Tabela 4). O percentual de poros bloqueados, por sua vez,

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Pro

fun

did

ade

(cm

)

A.

DPR MSR AG

Intervalo padronizado

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Pro

fun

dia

de

(cm

)

C.

DPR MSR AF

Intervalo padronizado

y = 1,2655x* - 0,0974R² = 0,6597

y = -1,5664x* + 1,2595R² = 0,9862

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

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

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Areia Grossa

B.MSR DPR

y = 0,4455x* + 0,329R² = 0,9077

y = -0,6982x* + 0,8521R² = 0,8813

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Areia Fina

D.MSR DPR

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y = 0,6623x* + 0,334R² = 0,981

y = -0,5282x* + 0,6959R² = 0,9313

0,3

0,5

0,7

0,9

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Poros bloqueados

C. MSR DPR

gerou uma relação linear positiva significativa, cujo acréscimo proporcionou o

aumento da MSR (R: 0,98) na camada 20 a 25 cm e a redução de DPR (R: 0,94)

(Figura 5 A, C).

FIGURA 5. Intervalos padronizados das variações da Massa seca (g.cm3) e diâmetro

ponderado (mm) radicular de plantas de algodão herbáceo em

profundidade em sistema de manejo do solo em rotação com soja precoce

(SCCR). Obs.: 1 DPR (Diâmetro ponderado de raízes), MSR (Massa seca de

raízes), PB (Poros bloqueados), DF (Diâmetro real de agregados 0,5 a 0,125

mm.

Já o sistema SCSRA apresentou relações lineares perante o modelo para as

variáveis relacionadas ao padrão textural, sendo que os teores de areia muito grossa,

areia fina e argila evidenciaram potencial significativo para predição do volume de

raízes em função da MSR entre camadas, além da efetiva contribuição na

parametrização do modelo, com a inserção dos valores da atividade microbiana pela

respiração basal (Figura 6 A). Ao considerar apenas as variáveis com alto poder de

correlação, o teor de argila e taxa da respiração basal forneceram estimativas de

qualidade do crescimento radicular pela qualidade do solo, pois a elevação destes

implica melhor desenvolvimento radicular (Figura 6 B e C).

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,5 1

Pro

fun

did

ade

(cm

)

A.

DPR MSR PB DF

Intervalo padronizado

y = -0,7273x* + 0,9938R² = 0,9405

y = -1,8217x* + 1,6392R² = 0,946

0,3

0,8

0,5 0,55 0,6 0,65

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Diâmetro de Feret (0,25 - 0,125 mm)

B.MSR

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FIGURA 6. Intervalos padronizados das variações da Massa seca (g.cm3) e diâmetro

ponderado (mm) radicular de plantas de algodão herbáceo em

profundidade sob Sistema convencional sem rotação do algodão com

gradagem aradora e niveladora (SCSRA). Obs.: 1 DPR (Diâmetro ponderado

de raízes), MSR (Massa seca de raízes), RB (Respiração basal); 2 Barras

indicam o erro padrão da média.

Outro fator importante interligado ao desenvolvimento radicular são os

indicadores relacionados à capacidade de sustentar o desenvolvimento das plantas,

apresentado como segundo maior ponderador de qualidade entre sistemas avaliados.

Porém, ambos os indicadores constituintes das funções apresentaram índice de

qualidade individual abaixo do valor estipulado, já que somente o sistema SPDM na

camada 20 a 30 cm apresentou valor do índice de qualidade funcional classificado

como regular, com valor acima 0,5. Na camada superficial 0 a 10 cm, observamos

que, em função dos maiores coeficientes de qualidade e contribuição ponderativa em

relação à concentração de íons potássio, mesmo estando abaixo do limite crítico, esta

última foi determinante para a maior qualidade entre os sistemas, em que SCSRA com

índice de qualidade do indicador de 0,258 e potencial ponderativo de 58,9% do IQf, e

em SPDA, com índice de 0,101 e 22,7%; além do mais, ambos os sistemas

conservacionistas demonstraram relação positiva com a maior concentração de

y = 0,3928x* + 0,3347R² = 0,6436

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0,2 0,4 0,6 0,8 1

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Argila

B.DPR

y = 0,3057x + 0,2487R² = 0,6217

y = -0,172x + 0,6928R² = 0,5994

0

0,5

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Inte

rval

o p

adro

niz

ado

Respiração Basal

C. MSR

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Pro

fun

did

ade

(cm

)D.

DPR MSR

Intervalo padronizado

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matéria orgânica no perfil entre sistemas quanto ao elevado poder ponderativo na/da

concentração de boro (0,154 - 34,8% - SPDA), considerado como teor médio.

Foram observados contrastes diferentes entre sistemas para o Potássio, em

que os sistemas manejados com plantio sobre palhada do milheto, milho e B.

Ruziziensis, mesmo com níveis baixos, apresentaram concentrações superiores aos

sistemas com rotação com dicotiledônea com valores abaixo do limite crítico (Tabela

4) (CFSEMG, 1999). Segundo Mendonça et al. (2015), essa variação pode ser

explicada pelo alto potencial de liberação e ciclagem deste nutriente que a palhada de

forrageiras, como Brachiaria, milho e milheto possuem. Porém, observa-se que os

valores entre sistemas abaixo do limite crítico são limitantes ao desenvolvimento da

planta, havendo baixa responsividade ao desenvolvimento em produtividade e

qualidade de fibra, conforme Cassman et al. (1989), Zancanaro et al. (2004) e

Carvallho et al. (2005). Ainda segundo Shi et al. (2004), diante da baixa capacidade

de exploração pelas raízes, a taxa de depleção da concentração disponível e a

distância de influência desse nutriente a partir da rizosfera das raízes são pequenas,

tornando o algodoeiro extremamente sensível a baixos teores.

Verifica-se que a taxa de absorção de K e ainda a capacidade geral de

exploração e absorção de nutrientes no solo são dependentes da densidade de

comprimento radicular e da sua área superficial total, de modo que, segundo Cassman

et al. (1990) e Rosolem et al. (1998, 2003), essas características são fortemente

influenciadas não apenas pelas interações em teores de nutrientes e mecanismos de

contato íon-raiz, densidade do solo e o nível estrutural do perfil das camadas

avaliadas, mas também pela interação direta no balanço de concentração de outros

íons.

Constatou-se que as plantas de algodão priorizaram, sob sistemas

conservacionistas, o crescimento da parte aérea em relação ao desenvolvimento

radicular, uma vez que nessa condição houve raízes de maiores diâmetros entre as

camadas e maior massa seca da parte aérea (Tabela 7). Considerando-se a influência

da MOS na liberação de boro nos sistemas conservacionistas e o aumento de sua

CTC conjuntamente ao auto teor de Ca entre as camadas, Malavolta (1974) considera

que há um favorecimento nestas condições para a precipitação e fixação do fósforo

(P) e redução da disponibilidade de catiônicos bivalentes, como cobre, zinco e

manganês, porém proporcionando o aumento na disponibilidade de boro; logo, as

plantas, sob sistemas conservacionistas, apresentaram maior comprometimento do

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teor de boro absorvido no desenvolvimento do tecido meristemático, de modo a

ocasionar seu maior desenvolvimento em altura; isso, no entanto, acarretou menor

crescimento radicular, apresentando sintomatologia similar à falta de cálcio, com

redução do crescimento das raízes, além de deformações nas zonas de crescimento,

comprometendo de modo significativo a massa seca de maçãs pela menor absorção

de K (Tabela 7), uma vez que este nutriente desempenha papel fundamental no

desenvolvimento da planta, produção e qualidade de fibra durante o período de

enchimento das maçãs (BELTRÃO et al., 2008).

Ponderando-se que, nos sistemas conservacionistas, os teores de boro

favoreceram o desenvolvimento do tecido meristemático apical, de modo aumentar o

crescimento vegetativo, os sistemas convencionais proporcionaram a maior produção

de matéria seca radicular em relação à da parte aérea. Segundo Hoppo et al. (1999),

em condições de baixa disponibilidade de fósforo sob sistemas convencionais, as

plantas deficientes podem reduzir a síntese de ácidos nucleicos e de proteína; com

isso, o crescimento das células é retardado e potencialmente paralisado. Isto causa

diminuição da altura da planta, atraso na emergência das folhas e redução na brotação

e desenvolvimento de raízes secundárias e a produção de matéria seca. Porém,

segundo Malavolta (1974), Rosolem et al. (1999), Williamson et al. (2001), Crusciol et

al. (2005), Souza et al. (2007) e Melo et al. (2009), as plantas em deficiência podem

estabelecer estratégias para aumentar a capacidade de aquisição desse elemento,

operando mudanças na rizosfera, que envolvem a modificação da morfologia radicular

(como a produção de raízes mais finas e raízes proteoides), o aumento da densidade

e comprimento dos pêlos radiculares, atingindo maior massa seca total, visando ao

aumento da absorção desse nutriente.

Além do mais, verifica-se, nas camadas em profundidade 20 a 40 cm, efeito

diferenciado quanto ao acúmulo de enxofre, decorrente do uso de condicionador do

solo (gesso) em sistemas convencionais, evidenciando maior responsividade ao

aumento dos teores de cálcio em profundidade, maior média para MSR (1,26g),

enquanto os sistemas conservacionistas atingiram o menor valor (0,67g).

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TABELA 7. Variações para os indicadores de desenvolvimento das plantas de

algodão herbáceo em um Latossolo Vermelho-Amarelo no cerrado mato-

grossense submetido a diferentes sistemas de manejo.

1SPDM: Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária; SPDA: Sistema plantio direto algodão

em resteva de gramíneas; SCCR: Sistema cultivo mínimo com rotação soja/algodão; SCSRA: Sistema convencional sem rotação do algodão com gradagem aradora e niveladora; 2 AP: altura de plantas (cm); NM: número de maçãs; DMPR: diâmetro médio ponderado de raízes (mm), MS – PA/M/R: massa seca da parte aérea, maçãs e radicular; 3 EPM: erro padrão da média;4/5 Médias seguidas pela mesma letra na linha não diferem estatisticamente entre si, pelo teste t de Student, ao nível de 5% de probabilidade.

SPDM¹ SPDA SCCR SCSRA SPDM SPDA SCCR SCSRA

Média 114,05b 117,15a 102,69c 97,77d 51,90b 68,38a 48,74d 59,86cEPM³ 1,47 1,28 1,71 1,31 2,14 2,47 1,76 1,55

t4

77,76 91,29 59,92 74,50 24,22 27,64 27,67 38,52p-valor

50,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Média 9,98b 12,55a 9,25c 9,28c 20,08c 20,85bc 21,65b 26,80aEPM 0,27 1,24 0,12 0,14 0,95 0,89 0,88 1,16

t 36,43 10,11 75,33 66,99 20,09 23,33 24,52 23,12p-valor 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Média 0,20c 0,32b 0,63a 0,22c 0,60a 0,57b 0,61a 0,52bEPM 0,03 0,06 0,11 0,05 0,03 0,06 0,02 0,06

t 6,56 5,40 5,56 4,70 17,90 9,96 24,88 9,14p-valor 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Média 0,33c 0,34c 0,74a 0,52b 0,39c 0,64a 0,52b 0,60aEPM 0,07 0,08 0,15 0,08 0,04 0,06 0,03 0,07

t 4,56 4,12 5,00 6,87 9,10 10,37 18,43 9,27p-valor 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Média 0,27c 0,33b 0,37b 0,68a 0,49b 0,60a 0,57a 0,56aEPM 0,04 0,05 0,05 0,09 0,03 0,04 0,02 0,04

t 6,57 6,60 7,20 7,43 15,20 14,43 27,93 13,01p-valor 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

MSR 25.40 cm (g) DMPR 25.40 cm (mm)

MSR 0.40 cm (g) DMPR 0.40 cm (mm)

AP (cm)² MSPA

NM MSM (g)

MSR 0.20 cm (g) DMPR 0.20 cm (mm)

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79

4.4 CONCLUSÕES

A análise fatorial permitiu identificar dois fatores com variância total de 78,75%

associados ao conjunto de indicadores que possibilitaram a constituição de três

agrupamentos funcionais (Conservação e condução de água -CCA; Capacidade de

sorção e suprimento nutricional - SN; Capacidade de sustentar a produtividade das

plantas - SP) entre as profundidades.

O conjunto de práticas de manejo adotadas proporcionou alterações

significativas nas propriedades química, física e biológica, com variação direta na

ponderação do índice geral de qualidade do solo, em que, os sistemas plantio direto

SPDA (Sistema plantio direto algodão em resteva de milho + Brachiaria Ruziensis) e

SPDM (Sistema plantio direto algodão em resteva de Crotalária ochroleuca)

apresentaram valor de 0,34 no índice de qualidade do solo (IQs) 25% superior aos

sistemas convencionais (0,28), SCSRA (Sistema convencional sem rotação do

algodão com revolvimento do solo) e SCCR (Sistema cultivo mínimo com rotação

soja/algodão), ambos ponderados como ruins.

Verificam-se limitações nos índices de qualidade funcional (IQf) para os

sistemas mediante estratificação da camada, indicando variações dos valores

participativos das funções principais na constituição do IQS dos sistemas plantio direto

SPDM e SPDA; a função SN representou maior participação entre os sistemas com

52,9 e 43,7% na camada a 0 a 10 cm, enquanto que na 10 a 20 cm prevaleceu SP

(53,9 e 43,7%), na 20 a 30 cm constatou-se participação semelhante entre SP/SN

(36,4 %) em SPDM e CCA/SN/SP (33,3 %) para SPDA e em 30 a 40 cm, CCA (54%)

para SPDM e SN/CCA (41,1%) em SPDA. Já para os sistemas convencionais, as

funções SP/SN (39,3 e 47,3%) apresentaram participação semelhante entre sistemas

em 0 a 10 cm, enquanto que em 10 a 20 cm, SN/SP (39,8 %) para SCCR e SP (59,5%)

para SCSRA, em 20 a 30 cm, CCA (49,4 e 45,2%) e em 30 a 40 cm, CCA/SN (39,8%)

em SCCR e CCA (70%) em SCSRA.

Verificou-se que os valores para a função CCA foram os mais restritivos entre

os agrupamentos funcionais na ponderação do IQs entre sistemas, com limitações

determinadas pela restrição na macroporosidade, densidade do solo e resistência à

penetração acima do valor crítico para cultura do algodoeiro, baixo teor de matéria

orgânica, o que resulta em restrição potencial do solo em permitir o crescimento e o

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aprofundamento do sistema radicular e prover o fornecimento e a disponibilidade de

água para as plantas.

Verificou-se que a utilização de intercalação de plantas de importância

econômica, como milho safrinha e Brachiaria Ruziziensis, contribuiu de modo

expressivo em melhorias no grau de agregação dos sistemas, com aumento do

número de agregados maiores com melhor relação diâmetro real, área e perímetro.

A função SP apresentou-se como segundo maior ponderador de qualidade

entre sistemas avaliados; no entanto, ambos os indicadores constituintes das funções

apresentaram índice de qualidade individual abaixo do valor estipulado, pois somente

o sistema SPDM na camada 20 a 30 cm apresentou valor do índice de qualidade

funcional classificado como regular.

O Sistema plantio direto de algodão em resteva de Crotalária não proporcionou

alterações significativas na massa de agregados estáveis frente aos sistemas

convencionais, havendo aumento na formação de microagregados (1 a 0,25), com

redução do volume de raízes e massa seca (g.cm3) e aumento do diâmetro ponderado

das raizes nas camadas subsuperficiais.

Nos sistemas conservacionistas a diminuição da macroporosidade e formação

de agregados com diâmetro menor nas camadas 20 a 40 cm, associadas ao maior

comprometimento do teor de boro absorvido no desenvolvimento do tecido

meristemático apical, ocasionaram maior desenvolvimento das plantas em altura, com

deformações nas zonas de crescimento radicular e consequente redução do

crescimento das raízes e massa seca (g.cm3), gerando aumento do diâmetro

ponderado das raízes e comprometimento significativo da massa seca das maçãs pela

menor absorção de potássio.

As plantas em sistemas convencionais com baixa disponibilidade de fósforo e

alta concentração de cálcio em subsuperfície apresentaram o menor desenvolvimento

em altura, estabelecendo modificações da morfologia radicular, com a produção de

raízes mais finas, aumento da densidade e comprimento dos pêlos radiculares,

atingindo maior massa seca total nas camadas subsuperficiais 20 a 40 cm.

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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste estudo evidenciamos uma estrutura de redução de variáveis a serem

selecionadas para representação do estado de qualidade do solo, cuja de certo modo

o conjunto das técnicas facilitou a tomada de decisão de quais variáveis a serem

analisadas em profundidade, com efetiva ponderação ao desenvolvimento das plantas

de algodão herbáceo cultivado em um Latossolo Vermelho Amarelo Eutrófico.

Havendo relação direta entre os diferente manejos e usos do solo sobre o

índice de qualidade, em que, os sistemas conservacionistas apresentaram em média

valores maiores para o índice de qualidade por mudanças nas práticas do uso do solo

por um longo período, entre as diferentes camadas de solo avaliadas, ainda que baixo

aporte de fitomassa pelas culturas de cobertura. De modo que, ocorreu progresso nas

condições químicas com aumento da atividade microbiana, melhoria na

decomposição e ciclagem de nutrientes, porém, ambos apresentaram índices de

qualidade ruins, com limitações determinadas pela elevada densidade dolo solo e

resistência à penetração, baixo teor de matéria orgânica em subsuperficie, o que é,

um indicador limitante, resultando em restrições ao solo para permitir o crescimento e

o aprofundamento do sistema radicular e prover o fornecimento e a disponibilidade de

água para as plantas;

Este estudo confirmou nossa hipótese de que o uso de gradagem e

subsolagem a longo prazo e suas operações de preparo secundário associadas teriam

o impacto mais negativo em vários indicadores de qualidade do solo, especialmente

aqueles associados ao teor de matéria orgânica, estoque de carbono orgânico total.

Além de todos sistemas convencionais apresentarem valores mais baixos na

formação e estabilidade de macroagregados e aumento significativo no número de

agregados menores, de modo a ocasionar aumento expressivo a densidade e

comprometimento ao desenvolvimento radicular das plantas de algodão.

Observou-se ainda que a baixa saturação de potássio, fósforo e boro ocasionou

a restrição no índice na qualidade funcional química do solo, ocasionando limitada

responsividade e baixo desempenho da cultura do algodoeiro no cerrado

independente do sistema de manejo implementado.

No geral, com base em nossa análise de qualidade, os sistemas com a

utilização da rotação ou sucessão do algodão a gramíneas Brachiaria Ruziziensis,

Page 89: UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE … · utilização da rotação milho + Brachiaria Ruziziensis e algodão em plantio direto e a sucessão de milheto e algodão em

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milho e milheto proporcionaram melhoria no índice de qualidade independente dos

sistemas de manejo implementado, havendo interação direta, com aumento da

estabilidade de agregados, porosidade, densidade do solo e massa seca da parte

aérea das plantas;

No entanto, conforme White (2009) os índices devem ser específicos a cada

ambiente, mesmo que os valores observados do índice tenham sido baixos (ruins), a

qualidade do solo está integrada a capacidade de uso, mediante avaliação da inter-

relação biofísica dos sistemas, cuja ambos sistemas apresentaram bom desempenho

produtivo, porém, com capacidade funcional representando 66% abaixo de seu

potencial funcional para os sistemas conservacionistas e 73% para os convencionais.

Concluímos que o cultivo de algodão nestes modelos carece de melhorias de

suas capacidades funcionais mediante manejo de seus indicadores chaves, ao passo

que o desenvolvimento de sistemas de cultivo menos agressivos, o uso de culturas

de cobertura com sistema radicular mais agressivo e com potencial maior de

disponibilização de fitomassa e, ainda a adoção de melhores métodos para manejo

da fertilidade pode proporcionar significativa melhoria de qualidade, alcançando níveis

de produção maior ao padrão esperado nas condições de cerrado.

Dentro disso, torna-se necessário a continuação de futuros estudos em áreas

agrícolas, voltando-se a análises químicas específicas direcionadas à estruturação do

solo e desenvolvimento radicular, imposta na escala regional.