utilizaÇÃo do intervalo hÍdrico Ótimo do solo...

81
EVERTON BLAINSKI UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO PARA MANEJO DE ÁREA IRRIGADA MARINGÁ PARANÁ - BRASIL FEVEREIRO - 2007

Upload: dinhdien

Post on 11-Feb-2019

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

EVERTON BLAINSKI

UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO PARA

MANEJO DE ÁREA IRRIGADA

MARINGÁ

PARANÁ - BRASIL

FEVEREIRO - 2007

Page 2: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

EVERTON BLAINSKI

UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO PARA

MANEJO DE ÁREA IRRIGADA

Dissertação apresentada à Universidade Estadual de Maringá, como parte das exigências do Programa de Pós-graduação em Agronomia, área de concentração: Solos e Nutrição de Plantas, para obtenção de título de Mestre.

MARINGÁ

PARANÁ - BRASIL

FEVEREIRO - 2007

Page 3: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)

(Biblioteca Central - UEM, Maringá – PR., Brasil)

Blainski, Everton

B634u Utilização do intervalo hídrico ótimo do solo

para manejo de área irrigada / Everton Blainski. --

Maringá : [s.n.], 2007.

67 f. : figs., tabs.

Orientador : Prof. Dr. Antônio Carlos Andrade

Gonçalves.

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de

Maringá. Programa de Pós-Graduação em Agronomia,

2007.

1. Qualidade física do solo. 2. Umidade – Física

do solo. 3. Intervalo hídrico ótimo – Qualidade

física do solo. 4. Solo – Resistência à penetração.

I. Universidade Estadual de Maringá. Programa de

Pós-Graduação em Agronomia. II. Título.

CDD 21.ed. 631.432

Page 4: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

ii

À minha esposa Rachel Muylaert Locks GuimarãesRachel Muylaert Locks GuimarãesRachel Muylaert Locks GuimarãesRachel Muylaert Locks Guimarães

Aos meus pais Miroslau e AnaMiroslau e AnaMiroslau e AnaMiroslau e Ana

Dedico.Dedico.Dedico.Dedico.

Page 5: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

iii

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pela concessão de bolsa de estudo.

À Coordenação do Programa de Pós-graduação em Agronomia da

Universidade Estadual de Maringá, pela oportunidade concedida.

Ao Professor-orientador Dr. Antônio Carlos Andrade Gonçalves pela parceria,

paciência, incentivo e amizade durante a realização deste trabalho.

Ao Prof. Dr. Cássio Antonio Tormena pela valiosa colaboração.

Aos Professores Dr. Paulo Sérgio Lourenço de Freitas, Dr. Roberto Rezende e

Dr. Altair Bertonha, pelo apoio durante a realização deste trabalho.

À M.S. Rachel Muylaert Locks Guimarães pela colaboração e incentivo

principalmente nos momentos mais difíceis.

Aos Servidores Érika C.T. Sato e Reinaldo Bernardo pela atenção,

disponibilidade e amizade prestados durante a realização deste trabalho.

Aos Servidores Osmar Passolongo, Amauridio, Eduardo e Nelson, pelo apoio e

amizade na operacionalização do trabalho.

Aos amigos Eslauco César Dvoranen, Odair José Marques, Rivanildo Dallacort,

Thais O. Iácono, Celso Helbel, Tédson L. de Freitas e Rúbia Molina pela

amizade e apoio.

Aos meus pais Miroslau Blainski e Ana Dutra Blainski pelo incentivo e

confiança em todos os momentos de minha vida.

Page 6: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

iv

BIOGRAFIA

EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski e Ana Dutra Blainski, nasceu

na cidade de Assis Chateaubriand, Estado do Paraná, no dia 01 de junho de

1981. Ingressou na Universidade Estadual de Maringá, Paraná – UEM, em

fevereiro de 2000, no curso de Agronomia. Durante o período de graduação

participou do Programa de Iniciação Científica (PIC) e do Programa de Bolsas

de Iniciação Científica (PIBIC/CNPq-UEM). Graduou-se em dezembro de 2004.

Em março de 2005, ingressou no Programa de Pós-Graduação em Agronomia,

em nível de Mestrado, área de concentração em Solos e Nutrição de Plantas,

na Universidade Estadual de Maringá.

Page 7: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

v

ÍNDICE

Página

LISTA DE TABELAS...................................................................................... vii

LISTA DE FIGURAS...................................................................................... viii

RESUMO........................................................................................................ x

ABSTRACT.................................................................................................... xii

1 INTRODUÇÃO............................................................................................ 1

2 REVISÃO DE LITERATURA....................................................................... 3

2.1 Capacidade de Campo (CC)................................................................ 5

2.2 Porosidade de Aeração (PA)................................................................ 6

2.3 Ponto de Murcha Permanente (PMP).................................................. 8

2.4 Resistência do solo à Penetração (RP)............................................... 9

2.5 Intervalo Hídrico Ótimo (IHO)............................................................... 11

3 MATERIAL E MÉTODOS............................................................................ 14

3.1 Caracterização da área experimental.................................................. 14

3.2 Caracterização da cultura.................................................................... 14

3.3 Instalação e Condução da cultura........................................................ 15

3.3.1 Histórico da área experimental................................................... 15

3.3.2 Preparo do solo e plantio........................................................... 15

3.3.3 Manejo da irrigação.................................................................... 16

3.4 Amostragem de Solo............................................................................ 18

3.5 Determinação da curva de retenção de água no solo (CRA)............... 18

3.6 Determinação da curva de resistência do solo à penetração (CRS)... 19

3.7 Determinação da densidade do solo.................................................... 21

3.8 Determinação da densidade de partículas........................................... 21

3.9 Determinação da porosidade total do solo........................................... 22

3.10 Determinação da umidade do solo na saturação............................... 22

3.11 Determinação do intervalo hídrico ótimo............................................ 22

3.12 Determinação da produtividade da cultura......................................... 23

3.13 Análise estatística dos dados............................................................. 24

Page 8: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

vi

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................................. 26

4.1 Curva de retenção de água no solo (CRA).............................................. 26

4.2 Resistência do solo à penetração (RP).................................................... 35

4.3 Intervalo Hídrico Ótimo (IHO)................................................................... 39

4.4 Produtividade, distribuição espacial e análise de correlações................. 51

5 CONCLUSÕES........................................................................................... 60

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................ 61

Page 9: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

vii

LISTA DE TABELAS

Página

Tabela - 1 Estatística descritiva para os valores de umidade do solo (θ)

para cada um dos onze valores de potencial de água no solo

(hPa) e para a densidade do solo (ds)...................................... 26

Tabela - 2 Estatística descritiva para os valores de umidade do solo para

cada um dos onze valores de potencial de água no solo e

para a densidade do solo após a remoção dos valores

atípicos das distribuições.......................................................... 27

Tabela – 3 Coeficientes do modelo ajustado para θ em função do

potencial de água no solo e da ds. θ = [(a.(ψb).dsc], erro-

padrão da estimativa, nível de significância e intervalo de

confiança respectivos................................................................ 34

Tabela – 4 Média, desvio-padrão e coeficiente de variação da umidade

do solo (m3m-3), densidade do solo (Mg m-3) e da resistência

média do solo à penetração (MPa) e número de amostras nos

grupos definidos para cada valor de potencial de água no

solo............................................................................................ 36

Tabela - 5 Resultados da análise de regressão não-linear da curva de

resistência do solo à penetração gerada pelo modelo:

RP = [(d.θe)*(dsf)]....................................................................... 38

Tabela - 6 Estatística descritiva dos valores de produtividade relativa da

cultura do feijoeiro e valores de intervalo hídrico

ótimo.......................................................................................... 52

Page 10: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

viii

LISTA DE FIGURAS

Página

Figura – 1 Lâminas de água aplicada via irrigação e via precipitação

pluviométrica, e principais eventos ocorridos durante o ciclo

da cultura................................................................................. 16

Figura – 2 Croqui da área experimental, as estrelas representam os

aspersores dispostos no espaçamento 15 x 18 m. Os

quadrados representam o centro da quadrícula de acordo

com a ordem dos pontos amostrados..................................... 17

Figura – 3 Gráficos “box-plot” para as distribuições de θ em cada um

dos onze valores de potencial de água no solo...................... 29

Figura – 4 Curva de retenção de água no solo para os pontos

experimentais e modelos de van Genuchten e logarítmico

ajustados aos valores médios obtidos experimentalmente..... 30

Figura – 5 Valores de θ na saturação (θs), medidos experimentalmente

e valores de porosidade total (Pt) calculados como

(1 – ds/dp)............................................................................... 32

Figura – 6 Valores de θ para potencial zero (saturação), para a

capacidade de campo e para o ponto de murcha em função

dos valores de densidade do solo........................................... 33

Figura – 7 Relação entre os valores de θ medidos e correspondente

valor de θ estimado pelo modelo de Ross (1991) ajustado

aos dados experimentais......................................................... 34

Figura – 8 Curva característica de retenção de água do solo com θ em

função do Ψ e da densidade do solo e modelo ajustado

θ = [(0,534252.(ψ-0,056513).ds0,299727]........................................ 35

Figura – 9 Relação entre os valores de resistência do solo à

penetração medida e correspondente valor de Rp estimado

pelo modelo ajustado, modelo ajustado a essa distribuição

de valores e seu coeficiente de determinação........................ 38

Figura – 10 Curva de resistência do solo à penetração e modelo

ajustado para essa variável em função da θ e ds................... 39

Page 11: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

ix

Figura – 11 Variação da umidade com a ds nos níveis críticos da

capacidade de campo (ψ = -60 hPa), ponto de murcha

permanente (ψ = -15000 hPa), porosidade de aeração (0,1

m3 m-3) e resistência à penetração (Rp = 2,5 MPa)................ 41

Figura – 12 Variação do Intervalo hídrico ótimo em função do aumento

dos valores de densidade do solo.......................................... 42

Figura – 13 Variação do Intervalo Hídrico Ótimo, em função da

densidade do solo, com diferentes valores críticos para

capacidade de campo (a), porosidade de aeração (b) e

resistência à penetração (c) e faixa de valores ds.................. 46

Figura – 14 Distribuição espacial dos valores de porosidade de aeração

no ponto de murcha permanente (a) e na capacidade de

campo (b) e valores de resistência mecânica à penetração

no ponto de murcha permanente (c) e na capacidade de

campo (d) na área em estudo................................................. 48

Figura – 15 Variação temporal de θ para os valores de densudade do

solo de 1,11 Mg m-3 (a); 1,23 Mg m-3 (b); 1,29 Mg m-3 (c);

1,31 Mg m-3 (d); 1,37 Mg m-3 (e); 1,40 Mg m-3 (f);

1,42 Mg m-3 (g) e 1,47 Mg m-3 (h)............................................ 50

Figura – 16 Gráfico “box-plot” para a distribuição dos valores de

produtividade relativa da cultura do feijoeiro e valores de

intervalo hídrico ótimo............................................................. 53

Figura – 17 Semivariograma experimental para os valores de

produtividade relativa da cultura do feijoeiro........................... 54

Figura – 18 Semivariograma experimental para valores de intervalo

hídrico ótimo (IHO).................................................................. 55

Figura – 19 Semivariograma experimental para valores de ds.................. 55

Figura – 20 Distribuição espacial dos valores de produtividade

relativa..................................................................................... 56

Figura – 21 Distribuição espacial dos valores de intervalo hídrico

ótimo........................................................................................ 57

Figura – 22 Distribuição espacial dos valores de densidade do solo.......................................................................................... 57

Page 12: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

x

RESUMO

BLAINSKI, Everton. M.S. Universidade Estadual de Maringá, fevereiro de 2007.

Utilização do intervalo hídrico ótimo do solo para manejo de área irrigada.

Professor Orientador: Dr. Antônio Carlos Andrade Gonçalves.

O manejo do solo, em áreas agrícolas, influencia diretamente na

estrutura do meio, que, por sua vez, interage ou afeta uma série de

características do perfil, modificando as variáveis que expressam propriedades

físicas do solo. A degradação da estrutura física do solo tem representado uma

ameaça à sustentabilidade dos sistemas agrícolas. A busca por um índice de

avaliação da qualidade física do solo em substituição ao antigo conceito de

água disponível torna-se cada vez mais importante, visto que diversas outras

características e exigências das culturas podem limitar seu crescimento e

desenvolvimento. O Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) incorpora em um único

conceito a amplitude de água no solo onde são mínimas as limitações ao

desenvolvimento das plantas associadas à disponibilidade de água, aeração e

resistência do solo à penetração. Com isso, buscou-se determinar o IHO num

solo classificado como Nitossolo Vermelho distroférrico e por meio deste,

buscou-se a compreensão da distribuição espacial das propriedades físicas do

solo e as possíveis correlações com a produtividade da cultura do feijoeiro.

Para determinação do IHO, foram coletadas 80 amostras de solo indeformadas

na camada de 5 a 10 cm de profundidade. Essas amostras foram submetidas

aos potenciais de -10, -20, -40, -60, -80, -100, -1000, -8000 e -15000 hPa, para

determinação da curva característica de retenção de água no solo e para

determinação da curva de resistência do solo à penetração. Os limites do IHO

foram determinados pela umidade na capacidade de campo ou pela umidade

em que a porosidade de aeração atingiu 10% e pela umidade no ponto de

murcha permanente ou pela umidade em que a resistência do solo à

penetração atingiu 2,5 MPa. Os resultados demonstraram que o aumento da

densidade do solo influenciou negativamente na amplitude do intervalo hídrico

ótimo. O IHO tornou-se nulo para densidade de 1,42 Mg m-3, considerando os

limites estabelecidos. Com a diminuição da amplitude do IHO, aumenta a

Page 13: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

xi

ocorrência de valores de umidade do solo fora dos limites impostos por este

índice. A variável resistência do solo à penetração foi a principal variável a

restringir a magnitude do IHO. A análise espacial revelou que as variáveis

porosidade de aeração, resistência do solo à penetração, produtividade

relativa, intervalo hídrico ótimo e densidade do solo apresentaram estrutura de

dependência espacial com alcances de 15 metros para as variáveis porosidade

de aeração e resistência à penetração, 11,5 metros para as variáveis

produtividade relativa e IHO e 7 metros para a variável densidade do solo.

Palavras-chave: qualidade física do solo, densidade do solo, intervalo hídrico

ótimo.

Page 14: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

xii

ABSTRACT

BLAINSKI, Everton. Universidade Estadual de Maringá, February of 2007.

Using the least limiting water range of soil for management on irrigation

area Adviser: Prof. Dr. Antônio Carlos Andrade Gonçalves.

Soil water management on agricultural areas affect directly the soil structure,

influencing several soil characteristics, modifying the variables related to soil

properties. The degradation of soil structure, characterized by the increases on

the values of bulk density, causes many problems on agricultural system. The

least limiting water range (LLWR) had been used as substitute to the concept of

available water, due others soil characteristics could be limiting plants

development. The least limiting water range incorporate on an unique concept

the available water limits, soil aeration and soil resistance penetration. The

objectives of this work were to determine the least limiting water range and

evaluate the effect of soil bulk density, on this index; to evaluate the spatial

variability of soil properties and the relationship between them and crop bean

yield. 80 undisturbed soil samples were collected, on a Oxisoil, for soil physical

properties determination: soil bulk density, soil water retention curve, soil

resistance to penetration and least limiting water range. The results showed

that, with the increases of soil bulk density occurred decreases on soil porosity

and least limiting water range, and the increases of soil resistance penetration.

The critical soil bulk density presented the value 1,42 Mg m-3 (LLWR = 0). The

decreases on LLWR amplitude caused an increase on the probability of soil

moisture be out of the LLWR. The spatial analysis showed that the variables

soil aeration, soil resistance penetration, crop yield, LLWR and bulk density

presented spatial dependence.

Key words: Soil physical quality, least limiting water range, soil density bulk.

Page 15: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

1

1. INTRODUÇÃO

O manejo do solo em áreas agrícolas influencia diretamente na

estrutura do meio, que, por sua vez, interage ou afeta uma série de

características do perfil, modificando as variáveis ligadas às propriedades

físicas do solo. Portanto, o manejo do solo altera a quantidade de água

armazenada, a resistência mecânica à penetração e influencia ainda na

porosidade de aeração e na densidade do solo. A resistência à penetração está

intimamente ligada com a densidade do solo e é uma das propriedades físicas

diretamente relacionada ao crescimento das raízes e da parte aérea das

plantas. Em sistemas irrigados, onde há uma busca constante pela otimização

do uso da água, a qualidade física do solo vem sendo amplamente discutida. A

determinação de uma correlação entre produtividade das culturas com a

qualidade física do solo tem se tornado de grande importância. A busca por

um índice de avaliação da qualidade física do solo em substituição ao antigo

conceito de água disponível torna-se cada vez mais importante, visto que

diversas outras características e exigências das culturas podem limitar seu

crescimento e desenvolvimento, destacando-se a aeração e a resistência à

penetração de raízes. Tais índices, no entanto, devem ser calibrados em

função das características dos solos, principalmente da textura, do nível de

compactação e da sua mineralogia.

O intervalo hídrico ótimo (IHO) é uma relação entre quatro fatores

físicos do solo diretamente relacionados com o crescimento das plantas, tendo

como limite inferior, a umidade em que a resistência à penetração torna-se

maior que 2 MPa ou o conteúdo de água associado ao potencial de

–15000 hPa (ponto de murcha permanente) e, como limite superior, o conteúdo

de água no solo quando a aeração é de 0,01 m3 m-3 ou o conteúdo de água no

solo no potencial entre -60 e -100 hPa, associado à capacidade de campo.

O conceito de água disponível para as plantas, como sendo a umidade

do solo existente entre um limite superior, associado à capacidade de campo

do solo e um limite inferior como sendo o ponto de murcha permanente, vem

sendo substituído por um conceito que engloba outros parâmetros, como a

qualidade física do solo. O de IHO incorpora em um único conceito a amplitude

Page 16: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

2

de água do solo em que são mínimas as limitações ao desenvolvimento de

plantas associadas à disponibilidade de água, aeração e resistência do solo à

penetração. Desta forma, torna-se fundamental o desenvolvimento de trabalhos

que busquem correlacionar os conceitos de qualidade física do solo e intervalo

hídrico ótimo com produtividade das culturas. Além de se quantificar as perdas

de produtividade quando a umidade do solo encontra-se fora dos limites

estabelecidos neste intervalo.

A qualidade física do solo deve ser considerada, quando se avalia a

resposta das culturas a determinada condição de manejo. Dentre as

características a serem avaliadas, a umidade do solo, porosidade de aeração,

resistência do solo a penetração e a densidade do solo têm grande destaque. A

compactação do solo pode influenciar todos esses fatores, afetando a planta

durante alguma fase do seu ciclo de desenvolvimento. Com isso, nesse

trabalho busca-se preencher algumas lacunas a respeito deste assunto.

Neste trabalho foi formulada a hipótese de que o adensamento do solo,

evidenciado pelo aumento nos valores de densidade promove uma redução na

amplitude do intervalo hídrico ótimo com reflexos negativos na produtividade da

cultura. Além disso, a degradação da qualidade física do solo acarreta uma

diminuição da faixa de umidade do solo em que são mínimas as restrições ao

desenvolvimento vegetal e com isso, torna-se mais difícil manter a umidade do

solo dentro desse intervalo. Além disso, formulou-se a hipótese de que as

propriedades físicas do solo não ocorrem de maneira aleatória no espaço,

apresentando em maior ou menor grau, uma estrutura de dependência

espacial.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade física do solo por meio

do Intervalo hídrico ótimo em um Nitossolo Vermelho distroférrico, cultivado

com a cultura do feijoeiro. Além disso, buscou-se uma compreensão da

distribuição espacial das propriedades físicas do solo e da distribuição temporal

da umidade do solo, buscando um entendimento sobre a existência de

correlações entre a produtividade da cultura do feijoeiro e qualidade física do

solo, através das variáveis resistência do solo a penetração (RP), densidade do

solo (ds), porosidade de aeração (PA), capacidade de campo (CC) e ponto de

murcha permanente (PMP) e Intervalo hídrico ótimo (IHO).

Page 17: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

3

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é extremamente sensível a baixos

níveis de oxigênio no ar do solo, estando susceptível a graves prejuízos na

fase inicial da germinação das sementes e na elongação da raiz principal, com

reflexos negativos no stand final de plantas e na produtividade.

Segundo Gamero (1985) a compactação do solo pode influenciar todos

os fatores que afetam a qualidade física do solo, prejudicando a planta durante

alguma fase do seu ciclo de desenvolvimento.

Alterações na atmosfera do solo podem ser observadas em condições

de elevados valores de densidade do solo e em condições excessivas de

umidade, o que pode ocorrer naturalmente ou em decorrência de compactação

do solo advinda de ações de manejo.

Diversos trabalhos mostram os efeitos negativos do adensamento do

solo no desenvolvimento radicular e na produtividade de culturas como o arroz

(Ribeiro et al., 2003), eucalipto (Silva et al., 2002b), feijoeiro (Kaiser et al.,

2003), milho (Gris et al., 2003) e soja (Oberhauser et al., 2003; Streck et al.,

2003), o que pode ser creditado a problemas de ordem física e/ou nutricional,

com variações em função da susceptibilidade das culturas e de cultivares

adotados.

Com isso, o conceito de água disponível para as plantas, como sendo

a umidade do solo existente entre a capacidade de campo do solo e o ponto

de murcha permanente, vem sendo substituído por um conceito que engloba

outras variáveis, como a qualidade física do solo.

As propriedades físicas do solo que exercem influência no crescimento

das plantas podem ser agrupadas em função de estarem relacionadas

diretamente ou indiretamente com o seu desenvolvimento: no primeiro grupo

incluem-se as propriedades envolvidas no fornecimento de água e de oxigênio,

que determinam a temperatura e a resistência do solo à penetração, sendo

determinantes nos processos fisiológicos ligados ao crescimento radicular,

crescimento foliar e fotossíntese. Entre as propriedades físicas do solo que se

relacionam indiretamente com o desenvolvimento das plantas destacam-se a

textura, a densidade, agregação e porosidade do solo (Letey, 1985).

Page 18: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

4

Em relação à disponibilidade de oxigênio no ambiente radicular, a taxa

de difusão de oxigênio (TDO), ou a capacidade do solo em permitir a difusão

de O2 é um fator preponderante, dependendo da porosidade de aeração (PA),

que, por sua vez, depende do conteúdo de água e da porosidade do solo

(Letey, 1985). Em solos com umidade próxima à saturação e com porosidade

reduzida, a porosidade de aeração torna-se limitante ao desenvolvimento das

plantas, e não a capacidade de campo, como anteriormente assumido. Dessa

forma, Letey (1985) postulou que uma taxa de difusão de oxigênio de

0,20 mg cm-2 seria o limite mínimo aceitável, enquanto Libardi (2000) sugere

que uma porosidade de aeração de 0,1 m3 m-3 seria o mínimo necessário para

garantir essa TDO.

A retenção e a disponibilidade de água no solo estão entre os fatores

mais diretamente ligados à produtividade Silva et al. (2002a). Além disso,

atuam de forma indireta no aumento da resistência à penetração e na redução

da porosidade de aeração. O conceito de água disponível é definido em função

de dois extremos de potencial com que a água é retida no solo, sendo que no

solo úmido o potencial de -100 hPa define a capacidade de campo, e, no outro

extremo, o potencial de -15000 hPa marca o ponto de murcha permanente. A

água encontrada no solo entre esses dois extremos é chamada de água

disponível e, teoricamente, é a água que as plantas teriam à disposição para

desenvolver seus processos fisiológicos (Reichardt & Timm, 2004). No entanto,

em diversos casos a água disponível não apresenta correlações consistentes

com o crescimento vegetal, visto que as plantas se comportam de forma

diferenciada em sua capacidade de absorver água do solo, principalmente em

condições de baixos potenciais, e, ainda, apresentam respostas que podem ser

modificadas em função de outras características do solo.

Segundo Silva et al. (2002a), a busca de um índice de qualidade física

do solo que integrasse os efeitos do potencial com que a água é retida no

mesmo, a resistência à penetração e a aeração não é recente. Silva et al.

(1994) propuseram um modelo denominado “Least Limiting Water Range”,

englobando propriedades físicas do solo que pudessem ser obtidas de forma

expedita, sendo integradas em função da sua densidade. Tal termo foi

posteriormente traduzido por Tormena (1998) como Intervalo Hídrico Ótimo

(IHO), sendo definido como a faixa de conteúdo de água em que são mínimas

Page 19: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

5

as limitações para o crescimento das plantas, levando-se em consideração o

potencial matricial (Ψ), a aeração (PA) e a resistência do solo à penetração

(RP). Assim, o IHO aperfeiçoou o conceito de água disponível ao incluir as

limitações ao crescimento de plantas, até então ignoradas ou avaliadas de

forma independente do conceito de água disponível. Em solos bem

estruturados, com valores moderados de densidade, a faixa de umidade em

que as plantas encontram condições ótimas para o crescimento é definida

pelas umidades na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente.

Com a degradação da estrutura do solo e conseqüente aumento da densidade,

ocorre uma redução da porosidade total, causando redução da porosidade de

aeração e aumento da resistência à penetração, que passariam, então, a limitar

o crescimento das plantas (Silva et al., 2002a). Dessa forma, o IHO torna-se

um parâmetro mais sensível às mudanças estruturais no solo que a água

disponível.

O IHO integra em um único índice os efeitos da umidade do solo, tendo

destaque a umidade no potencial associado à capacidade de campo e ao ponto

de murcha permanente. Além disso, a porosidade de aeração e a resistência

do solo à penetração, são variáveis integradas pelo IHO. Com isso, o

conhecimento dessas variáveis é de fundamental importância para

determinação deste índice.

2.1 Capacidade de Campo (CC)

Entre as primeiras definições do conceito da capacidade de campo

(CC), a de principal contribuição foi a de Veihmeyer e Hendrickson (1931). De

acordo com esses autores, a capacidade de campo é: “a quantidade de água

retida pelo solo depois que o excesso tenha drenado e a taxa de movimento

descendente tenha decrescido acentuadamente, o que geralmente ocorre dois

a três dias depois de uma chuva ou irrigação em solos permeáveis de estrutura

e textura uniforme”. Esse conceito tem sido sujeito a críticas. O principal

argumento em que se baseiam as críticas deve-se ao fato desse conceito ser

arbitrário e não uma propriedade intrínseca do solo (Reichardt e Timm, 2004).

Entretanto, a definição da capacidade de campo (CC) é de grande utilidade,

Page 20: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

6

pois, pode ser utilizada como indicativo do limite superior aproximado de

quantidade da água disponível para as plantas. Os procedimentos

normalmente adotados para a determinação da capacidade de campo

normalmente associam a umidade com um determinado potencial de água no

solo, sendo comumente adotado, o potencial de -100 hPa (Silva et al., 1994;

Tormena et al., 1998; Araújo et al., 2004; Leão et al., 2004; Reichardt e Timm,

2004), para solos de textura argilosa e o potencial de -60 hPa (Reichardt e

Timm, 2004) para solos de textura arenosa.

Apesar dos métodos de laboratório serem amplamente utilizados na

determinação da capacidade de campo, Reichardt e Timm (2004) afirmam que

nenhum método de laboratório é capaz de representar a dinâmica de água no

perfil, ressaltando, por exemplo, que o conteúdo de água relativo aos

potenciais de -330, -100 ou -60 hPa são apenas correlacionáveis com a

umidade na capacidade de campo, porém, não sendo a capacidade de campo

em si, confirmando a necessidade da sua mensuração direta.

Segundo metodologia descrita por EMBRAPA (1979), a determinação

direta da capacidade de campo in situ consiste na aplicação de uma lâmina de

água por inundação, numa área delimitada, para garantir o molhamento pleno

do perfil de solo, com posterior proteção superficial da região umedecida,

visando evitar a perda de água por evaporação ou a adição por ocorrência de

chuvas. A umidade da capacidade de campo, por profundidade, é normalmente

obtida após dois a quatro dias da completa infiltração da lâmina aplicada.

2.2 Porosidade de Aeração (PA)

A aeração do solo é o mecanismo de troca de gases, que evita a

deficiência de O2 e toxidez de CO2 no ambiente radicular. Assim, um solo bem

arejado é aquele em que as trocas de gases entre o ar do solo e a atmosfera

são suficientemente rápidas para evitar deficiência de O2 ou toxidez de CO2

BRADY (1989). Segundo esse autor, um solo em que a aeração é considerada

satisfatória, deverá possuir, pelo menos, as duas características a seguir: em

primeiro lugar, deverá haver espaço suficiente, livre de sólidos e de água; em

segundo lugar, deverá haver ampla possibilidade para pronta movimentação de

Page 21: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

7

gases essenciais para o interior e para fora destes espaços, possibilitando a

renovação continua do suprimento de O2 constantemente utilizados nas

reações biológicas.

A composição do ar do solo é diferente da composição do ar presente

na atmosfera. O nível de CO2 da atmosfera em volume, é aproximadamente

0,03% de modo que no solo esta concentração pode variar de 0,2 a 1% nas

camadas superficiais. O ar presente no solo também possui menor conteúdo

de O2, em torno de 20,3%, quando comparado com os 20,99% presentes na

atmosfera. Os altos níveis de CO2 são resultantes do processo de respiração

dos organismos viventes do solo, que consomem o O2 liberando o CO2 como

produto final. O O2 é essencial para a atmosfera do solo. A respiração das

raízes das plantas depende em grande parte do suprimento de O2 do ar do

solo. A respiração fornece energia para diversos processos metabólicos,

incluindo a absorção ativa de íons pelas raízes (Mengel & Kirkby, 1982).

Em relação à disponibilidade de oxigênio no ambiente radicular o fator

preponderante não é a quantidade volumétrica de O2 presente e sim a taxa de

difusão de oxigênio (TDO), ou seja, a capacidade do solo em permitir uma

difusão adequada deste gás da atmosfera até as raízes consumidoras, bem

como a liberação do CO2. Letey (1985) propõe uma TDO de 0,2 µ cm-2 como o

mínimo requerido para um crescimento radicular adequado. Para fins práticos,

considera-se o valor de porosidade de aeração (PA) de 10%, ou seja,

0,1 m3 m-3 da porosidade total do solo, livre de água, como o valor mínimo para

garantir uma TDO adequada para um desenvolvimento satisfatório dos

vegetais (Betz et al., 1998; Grable & Siemer, 1968; Silva et al., 1994; Zou et al.,

2000). Além disso, a respiração microbiana decresce subitamente em

condições de umidades elevadas ou em condições de umidade no solo muito

baixa, isso ocorre devido a reduzida difusão de O2 ou devido a falta de

umidade no solo.

Page 22: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

8

2.3 Ponto de Murcha Permanente (PMP)

Com o processo de secamento do solo, o fenômeno de retenção de

água pelo solo não pode ser mais explicado pela ação da força capilar ou

tensão superficial. A água passa a ser retida pela força de adsorção existente

entre as partículas de solo e as moléculas de água Brady (1989). Dessa forma,

as raízes das plantas não são mais capazes de absorver água numa taxa

condizente com a demanda evaporativa plena ou potencial, fazendo com que a

planta entre em murchamento. Nessas condições, a planta não consegue

retornar ao estágio anterior de turgidez, com isso, diz-se que o solo atingiu o

seu limite inferior de água disponível, definido como ponto de murcha

permanente (PMP). Esse limite varia com a demanda evaporativa, o que

depende do clima, da cultura em si e de seus estágios de desenvolvimento

(Boedt e Verheye, 1985), não sendo uma propriedade intrínseca do solo.

Em condições de campo, é comum notar que, à tarde, algumas plantas

murcham, mesmo estando o solo com umidade relativamente alta. Essas

plantas recuperam a turgidez durante a noite e permanecem túrgidas até a

tarde do dia seguinte. Este caso é chamado de “murchamento temporário”, e é

mais comum durante os dias muito quentes.

Segundo Veihmeyer e Hendrickson (1931), o ponto de murcha

permanente pode ser definido como a umidade do solo em que as folhas das

plantas em crescimento atingem um estado de murcha a partir do qual não se

recuperam quando colocadas em uma atmosfera saturada por 12 horas, sem

adição de água no solo.

Comumente, a umidade do solo no potencial de -15000 hPa é referida

como sendo o PMP (Richards & Weaver, 1944; Silva et al., 1994; Tormena et

al., 1998; Mello et al., 2002; Souza et al., 2002; Araujo et al., 2004; Leão et al.,

2004; Reichardt & Timm, 2004), tendo em vista que o murchamento

permanente das folhas, em condições de vasos contidos em estufas, acontece

aproximadamente a essa tensão. Porém, o método indireto de determinação do

PMP gera algumas discussões, pois, sugere que todas as espécies se

comportem similarmente em diferentes solos e climas Winter (1984).

O procedimento para a indicação do ponto de murcha permanente pelo

método fisiológico direto é classicamente realizado em pequenas quantidades

Page 23: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

9

de amostras de solo contidas em vasos em casa de vegetação, usando o

girassol como planta indicadora. Pesquisas têm evidenciado que o algodoeiro é

uma planta tolerante a baixos teores de água no solo, diferentemente de

culturas como girassol e feijão, comumente empregadas como plantas de teste

na determinação do PMP (Kiehl, 1979). Porém, a umidade referente a um

potencial de no solo de -15000 hPa, obtida por secamento de amostras

indeformadas em câmara de pressão (Richards e Weaver, 1944), tornou-se o

método de determinação do PMP mais freqüentemente aplicado (Reichardt &

Timm, 2004).

2.4 Resistência do solo à Penetração (RP)

A resistência do solo à penetração das raízes (RP) é uma propriedade

física adotada como indicativo da compactação do solo (Imhoff et al., 2000;

Stone et al., 2002), por apresentar relações diretas com o crescimento das

plantas (Hoad et al., 2001) e por ser mais eficiente na identificação de estados

de compactação comparada à densidade do solo (Silva, 2003). RP e a

densidade do solo apresentam uma relação direta, enquanto que a umidade do

solo influencia inversamente na RP (Silva et al., 1994; Tormena et al., 1998).

A densidade e a umidade do solo são variáveis importantes para

determinação da RP. A coleta de dados para a determinação desta variável

deve ser realizada com o controle da umidade do solo, permitindo dessa forma

evidenciar os efeitos do manejo sobre a estrutura do solo, uma vez que os

efeitos de sistemas de manejo podem ser confundidos com os efeitos da

umidade sobre a resistência do solo à penetração.

A RP, ao influenciar na forma, dimensão e distribuição do sistema

radicular das plantas, tem importância fundamental no rendimento das culturas

(Taylor et al., 1966; Ehlers et al., 1983). No entanto, a relação entre a RP e o

crescimento das raízes é apenas inferido, a partir de correlações negativas

entre essas características, de forma semelhante ao encontrado por Ehlers et

al. (1983) em plantas de aveia e por Kaiser et al. (2003) na cultura do feijoeiro.

Nota-se, de forma consistente, um aumento da resistência à penetração dos

solos à medida que diminui a umidade, o que traz mais um complicador ao

Page 24: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

10

entendimento da ação das características físicas dos solos sobre o

comportamento das plantas (Baver et al., 1972; Benjamin et al., 2003).

Observando isso, Vaz e Hopmans. (2001) introduziram um novo

conceito de medida de resistência à penetração e umidade utilizando a técnica

da TDR, fazendo medidas simultaneamente em um solo siltoso da Califórnia

EUA. Vaz et al. (2001) obtiveram correlações experimentais entre resistência à

penetração, densidade e umidade utilizando um tipo de equipamento que se

consistiu basicamente de um penetrômetro de impacto com uma sonda TDR

tipo espiral acoplado na haste do penetrômetro acima do cone padrão.

Outra alternativa para contornar a influência da umidade sobre a RP

geralmente é determinada quando o conteúdo de água no solo equivale à

capacidade de campo (Smith et al., 1997).

A RP é obtida em MPa, sendo esse valor considerado como a força

impeditiva ao crescimento e funcionamento do sistema radicular baseado nos

resultados experimentais de Letey (1985). Para determinação do IHO, tem-se

utilizado valores de RP de 2,0 MPa em lavouras anuais (Silva et al., 1994;

Tormena et al., 1998), 2,5 MPa em pastagens (Leão, 2002) e 3,0 MPa em

solos de florestas (Zou et al., 2000).

Em trabalhos conduzidos em casa de vegetação, Mielniczuk et al.

(1985), verificaram redução na massa de matéria seca da parte aérea de aveia

e trigo a partir da resistência do solo à penetração de 2,3 MPa em Latossolo

Roxo. Merotto & Mundstock (1999) verificaram menor produtividade de matéria

seca de trigo a partir da resistência do solo à penetração de 2,0 MPa em

Podzólico Vermelho-Escuro.

Na determinação da resistência do solo à penetração, são utilizados

diversos tipos penetrômetros, o que tem dificultado a interpretação dos

resultados. Assim, Herrick & Jones. (2002) recomendam a utilização de

penetrômetros estáticos com velocidade constante de penetração tanto por sua

maior precisão como também para padronizar as determinações.

Page 25: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

11

2.5 Intervalo Hídrico Ótimo (IHO)

O potencial produtivo de uma cultura pode ser definido como uma

função direta de seus atributos genéticos e de fatores relacionados ao clima e

ao solo. Dentre as diversas funções do solo, uma delas é garantir um ambiente

adequado para o desenvolvimento das plantas, uma vez que suas

propriedades físicas influenciam no desenvolvimento das mesmas e são

frequentemente inter-relacionadas (Wu et al., 2003). As condições físicas do

solo têm um papel determinante no crescimento e na produtividade das

culturas. Atualmente reconhece-se que o estudo de aspectos relacionados à

disponibilidade de água e à estrutura do solo, são de fundamental importância

para o entendimento de muitos processos agrícolas (Dexter; Youngs, 1992).

Diversas propriedades físicas do solo têm sido empregadas para

quantificar as mudanças causadas pelo manejo do solo. Geralmente, as

propriedades físicas do solo são analisadas individualmente, não sendo

consideradas as possíveis interações entre elas. Letey. (1985), em uma

tentativa para integrar várias propriedades físicas em um único parâmetro,

desenvolveu o conceito do “non-limiting water range” (NLWR), que

posteriormente foi aprimorado por Silva et al. (1994) sendo renomeado para

“least limiting water range” (LLWR). No Brasil o “LLWR” foi utilizado pela

primeira vez por Tormena et al. (1998) e foi traduzido para “intervalo hídrico

ótimo” (IHO). O IHO integra três fatores diretamente associados com o

crescimento das plantas em uma única variável e é considerado como um

excelente índice na avaliação da qualidade física do solo para o crescimento

das plantas (Silva & Kay, 1996; Sharma & Bhushan, 2001; Wu et al., 2003).

Segundo Kay et al. (1997), o IHO refere-se à faixa de conteúdo de

água no solo em que não ocorrem limitações hídricas ao crescimento das

plantas devido à disponibilidade de água, aeração e resistência do solo à

penetração das raízes (Silva et al., 1994; Topp et al., 1994; Tormena et al.,

1998). O IHO engloba numa única medida os efeitos da estrutura do solo nos

fatores físicos que influenciam diretamente o crescimento das plantas (raízes e

parte aérea), tendo a densidade do solo como uma variável independente e

outras quatro variáveis dependentes, sendo: a umidade em que a porosidade

de aeração (θAR10%) torna-se insuficiente para suprir a demanda da planta

Page 26: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

12

(0,10 m3 m-3); ou a umidade na capacidade de campo (θCC) estimada através

da curva de retenção de água em potenciais matriciais entre -60 a -100 hPa

como limite superior, e como limite inferior a umidade no ponto de murcha

permanente (θPMP) associado ao potencial matricial de -15000 hPa; ou a

umidade em que a resistência do solo a penetração das raízes torna-se

limitante ao desenvolvimento das plantas (θRP) associado a valores entre 2,0 e

3,0 MPa (Silva et al., 1994; Tormena et al., 1998). O IHO pode ser definido

como:

)ou()ou(IHO RPPMP%10ARCC θθ−θθ=

Segundo Silva et al. (1994), podem ocorrer valores de densidade do

solo em que são nulos os valores de IHO. Os valores de densidade do solo

associados às condições restritivas ao desenvolvimento radicular das plantas

foram denominados por esses autores de densidade crítica (dsc).

O IHO é positivamente correlacionado com o teor de matéria orgânica

do solo e negativamente correlacionado com a densidade do solo (Silva & Kay,

1994; Kay et al., 1997). A degradação da estrutura do solo resulta numa

redução do IHO (Letey, 1985) que, pode aumentar a probabilidade das raízes

das culturas serem expostas à ocorrência de limitações físicas do solo (Silva &

Kay, 1997b). Isso sugere que a compactação e a redução nos teores de

matéria orgânica do solo aumentam a probabilidade de ocorrência de

condições físicas impróprias para o crescimento das plantas. Silva & Kay

(1996) demonstraram que o crescimento de plantas de milho foi negativamente

correlacionado com a magnitude do IHO e com a ocorrência de umidade do

solo fora dos seus limites. Stirzaker (1997) demonstrou que o aumento da

densidade do solo acarretou uma redução do IHO e do crescimento vegetativo

de plantas de tomate.

Cavalieri et al. (2004) conseguiram discriminar os efeitos de diferentes

sistemas de manejo do solo sobre a qualidade física de um Latossolo Vermelho

distrófico utilizando o IHO, mostrando que o preparo mínimo com escarificação

foi mais eficiente em proporcionar boas condições para o desenvolvimento de

plantas, quando comparado ao plantio direto e plantio convencional.

Page 27: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

13

Tormena et al. (2003) mostraram que o IHO foi significativamente

modificado pelos sistemas de preparo, sendo que o preparo mínimo com

escarificação e o plantio convencional com aração e gradagem ofereceram

valores de IHO mais amplos que o plantio direto, com reflexos positivos na

produtividade da cultura da mandioca. Da mesma forma, o IHO e a densidade

crítica do solo, caracterizada por apresentar IHO nulo foram considerados

promissores na avaliação da qualidade estrutural do solo, com vistas à

maximização da produção de soja (Beutler et al., 2003).

Esses trabalhos corroboram a hipótese de que a magnitude do IHO é

um indicador da freqüência com que a estrutura do solo determina condições

físicas adequadas ou inadequadas para o desenvolvimento das culturas.

O IHO vem sendo empregado em estudos de sistemas de manejo de

solo em lavouras anuais, pastagens, fruticultura e florestas (Silva et al., 1994;

Beltz et al., 1998; Tormena et al., 1999; Zou et al., 2000; Leão, 2002; Benjamin

et al., 2003; Negro, 2003; Cavalieri, 2004). Como já mencionado anteriormente,

o IHO apresenta como vantagem em relação a outros indicadores de qualidade

física do solo por integrar, em um único índice, os efeitos da umidade do solo

(θcc a θPMP), da porosidade de aeração (PA) e da resistência do solo à

penetração das raízes (RP) na disponibilidade de água para as plantas.

Outra maneira de expressar o IHO é por meio do potencial matricial de

água no solo, passando a ser chamado de Intervalo Ótimo de Potencial de

Água no Solo (IOP), conforme definido por Tormena et al. (1999) e utilizado por

Araújo et al. (2003) para demonstrar que a escarificação pode reverter os

problemas de compactação do solo gerados pelo uso continuado de plantio

direto.

Page 28: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

14

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Caracterização da área experimental

O trabalho foi conduzido na unidade de pesquisa em agricultura

irrigada no Centro Técnico de Irrigação – CTI da Universidade Estadual de

Maringá, UEM. A área experimental está localizada no município de Maringá,

com latitude de 23°25’ sul e longitude de 51°57’ oeste. A altitude média é de

540 metros.

O clima da região, segundo classificação de Köppen, é caracterizado

como Cfa, mesotérmico úmido com chuvas abundantes no verão e inverno

seco, com precipitação média anual de 1500 mm. Nos meses de julho e agosto

concentram-se os menores índices pluviométricos.

O solo da área é classificado como Nitossolo Vermelho distroférrico

(EMBRAPA, 1999), horizonte A moderado, B nítico, textura argilosa. O relevo é

considerado homogêneo, com suave ondulação, apresentando declividade

média de 8%.

A análise granulométrica do solo da área experimental foi realizada

pelo método de Bouyoucos com amostras deformadas coletadas na

profundidade de 0 a 0,15 m. A composição granulométrica do solo indicou os

seguintes teores: areia 175 g kg-1, silte 90 g kg-1 e argila 735 g kg-1.

3.2 Caracterização da cultura

Para realização deste estudo, foi utilizada a cultura do feijoeiro

(Phaseolus vulgaris L.). A cultivar utilizada foi a IAPAR 81. Essa cultivar tem

como principais características: porte ereto, ampla adaptabilidade, hábito de

crescimento indeterminado, flor de coloração branca, florescimento em média

aos 43 dias após a emergência (DAE), ciclo médio de 92 dias. Os grãos

pertencem ao grupo comercial Carioca, de excelente qualidade culinária, com

coloração bege clara e com listras marrom-claras.

Page 29: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

15

A cultivar apresenta moderada resistência à antracnose, ferrugem e

oídio; resistente ao mosaico comum e susceptível a bacteriose, mancha

angular e mosaico dourado. Apresenta bom nível de tolerância a altas

temperaturas e pequenos déficits hídricos ocorridos durante a fase reprodutiva.

Apresenta ainda, elevada uniformidade de maturação das vagens quando

comparada à outras cultivares.

Para o plantio, o espaçamento recomendado entre linhas é de 0,40 a

0,60m, com 12 a 13 plantas distribuídas uniformemente por metro linear,

totalizando uma população média de 240.000 plantas ha-1.

3.3 Instalação e Condução da Cultura

3.3.1 Histórico da área experimental

Nos últimos anos a área experimental foi utilizada para a realização de

trabalhos científicos voltados para a área de agricultura irrigada. No ano de

2000 a área foi cultivada com a cultura da soja no sistema de plantio

convencional, permanecendo em pousio até o ano de 2004. Neste período,

foram realizadas diversas roçadas na área experimental. No ano de 2004, a

área foi cultivada a cultura do feijoeiro em sistema de plantio convencional. Na

safra de inverno a área permaneceu novamente em pousio. No ano de 2005,

foi cultivada a cultura do feijoeiro nas safras de verão e inverno. No ano de

2006, a área experimental passou por uma escarificação e novamente foi

implantada a cultura do feijoeiro em sistema de plantio convencional na safra

de inverno.

3.3.2 Preparo do Solo e Plantio

Antes da instalação da cultura do feijoeiro, a área experimental passou

por uma dessecação seguida de roçada. Em seguida, a área foi submetida a

uma escarificação à uma profundidade média de 0,40m seguida de duas

gradagens. Antes do plantio, foi aplicado o herbicida pré-emergente Trifuralina

nortox (2,4 l ha-1) seguido de uma gradagem superficial para incorporação do

Page 30: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

16

produto no solo. A adubação de base foi realizada de acordo com análise de

fertilidade de solo no dia do plantio (12/04/2006). Foi aplicado nos sulcos de

plantio 300 kg ha-1 do formulado 4-20-20 de NPK com o auxilio de uma

semeadora Fankhauser modelo IF-13.

A semeadura foi realizada manualmente com espaçamento entre linhas

de 0,50 m e com cerca de 15 sementes viáveis por metro linear.

A emergência das plântulas ocorreu 9 dias após o plantio. Foram

realizadas três adubações de cobertura com sulfato de amônia. A primeira

realizada 18 dias após a emergência (DAE), a segunda, no inicio da floração 44

DAE e a terceira adubação de cobertura foi realizada no início da fase de

formação de vagens 57 DAE. O ciclo da cultura teve duração de 96 DAE,

conforme descrito na Figura 1.

0

5

10

15

20

25

30

35

12/0

4/0

6

19/0

4/0

6

26/0

4/0

6

03/0

5/0

6

10/0

5/0

6

17/0

5/0

6

24/0

5/0

6

31/0

5/0

6

07/0

6/0

6

14/0

6/0

6

21/0

6/0

6

28/0

6/0

6

05/0

7/0

6

12/0

7/0

6

19/0

7/0

6

26/0

7/0

6

Irrigação Chuva

Pla

ntio

1a a

dub

cobe

rtur

a

Flo

resc

imen

to

Col

heita

For

maç

ão d

e va

gens

2a a

dub

cobe

rtur

a

3a a

dub

cobe

rtur

a

Em

ergê

ncia

1° IA

F-1

8/5

2° IA

F-2

6/5

4° IA

F-0

9/6

5° IA

F-1

6/6

6° IA

F-2

3/6

7° IA

F-0

7/7

3° IA

F-0

2/6

Figura 1 – Lâminas de água aplicadas via irrigação e via precipitação pluviométrica, e principais eventos ocorridos durante o ciclo da cultura.

3.3.3 Manejo da Irrigação

O sistema de irrigação utilizado foi do tipo aspersão convencional fixo,

composto de uma linha principal e duas linhas laterais adjacentes, dotadas de

103 110 117 124 131 138 145 152 159 166 173 180 187 194 201 208

Dia do ano

Lâm

ina

- m

m

Page 31: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

17

quatro aspersores em cada linha da marca FABRIMAR, modelo A232 com

diâmetro de bocais de 5,6 x 3,2 mm. O espaçamento adotado foi de 18 metros

entre os aspersores de uma mesma linha de derivação e 15 metros entre as

duas linhas. Esse espaçamento proporcionou um coeficiente de uniformidade

de Christiansen (CUC) de 80%.

Após a instalação do sistema de irrigação, foi demarcada a área

experimental com 15 metros de largura e 48 metros de comprimento (+

bordadura), totalizando uma experimental com 720 m2. A cultura foi instalada

com bordadura de 1,5 metros na lateral e 1,0 metro no comprimento,

totalizando uma área total de 900 m2. Essa área foi divida em 80 quadrículas

com dimensões de 3,0 x 3,0 m (9,0 m2), conforme Figura 2. Estudos

preliminares realizados por Gonçalves et al. (2004) demonstraram a

conveniência de se adotar esse número de pontos, espaçamentos e os

procedimentos utilizados neste trabalho.

No centro de cada quadrícula foi instalada uma sonda de TDR com

0,20 m de comprimento para monitoramento diário da umidade do solo. Ao lado

de cada sonda de TDR foi instalada uma haste metálica para fixação de

coletores de lâmina de irrigação.

1

2

3

4

5 6

7

8

9

10 11

12

13

14

15 16

17

18

19

20 21

22

23

24

25 26

27

28

29

30 31

32

33

34

35 36

37

38

39

40 41

42

43

44

45 46

47

48

49

50 51

52

53

54

55 56

57

58

59

60 61

62

63

64

65 66

67

68

69

70 71

72

73

74

75 76

77

78

79

80

-1.5 1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5 49.5

Direção X - m

01.5

34.5

67.5

910.5

1213.5

15

Dire

ção

Y -

m

Figura 2 – Croqui da área experimental, as estrelas representam os aspersores dispostos no espaçamento 15 x 18 metros. Os quadrados representam o centro da quadrícula de acordo com a ordem dos pontos amostrados.

Para o monitoramento da umidade do solo, foi utilizada a técnica da

TDR. As sondas de TDR usadas nesse experimento foram construídas e

calibradas no laboratório do Centro Técnico de Irrigação – CTI da Universidade

Estadual de Maringá, conforme procedimento descrito por Trintinalha (2005).

Page 32: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

18

3.4 Amostragem de Solo

A amostragem do solo foi realizada na segunda quinzena do mês de

agosto de 2006. As amostras foram coletadas no centro de cada quadrícula,

próximas às sondas de TDR. Para isso, foi removida a camada superficial de

solo (0,05 m) e introduziu-se um anel metálico com diâmetro médio de 0,05 m e

altura média de 0,05 m com o auxilio de um atuador hidráulico apoiado

verticalmente ao pára-choque de um trator. Imediatamente após a retirada das

amostras, estas foram envolvidas em papel alumínio e acondicionadas em

sacos plásticos até serem preparadas para análises. Em cada um dos 80

pontos foi coletada uma amostra de solo deformada na mesma profundidade

para determinação da textura e da densidade de partícula do solo.

3.5 Determinação da curva de retenção de água no solo (CRA)

Após a coleta, as amostras foram preparadas para as análises

retirando-se o excesso de material. Em seguida, foram saturadas em

recipientes por meio da manutenção de uma lâmina de água máxima de dois

terços da altura dos anéis metálicos, conforme metodologia descrita por

GONÇALVES, 1997.

Depois de saturadas, as amostras foram pesadas e levadas à mesa de

tensão adaptada de Topp e Zebtchuk. (1979), na qual foram submetidas aos

potencias de -10, -20, -40, -60, -80 e -100 hPa, estabelecidos por meio da

diferença de nível em uma coluna de água. Em seguida estas amostras não

deformadas foram levadas para a câmara de Richards no interior das quais

foram submetidas a pressões de ar equivalentes aos potenciais de -500 hPa e,

posteriormente, ao potencial de -1000 hPa. Para obtenção da umidade nos

potenciais de -8000 e -15000 hPa, foram utilizadas amostras deformadas de

solo coletadas em cada um dos 80 pontos, submetidas a pressões

equivalentes a estes potenciais, em um extrator de membrana de celulose,

conforme metodologia descrita por Reeve & Carter.(1991).

Page 33: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

19

A curva de retenção de água no solo foi ajustada inicialmente por meio

da equação proposta por van Genutchen (1980) ajustada a partir da hipótese

de Mualen, conforme equação 1:

( )[ ]mn

rsr

.1 ψα+

θ−θ+θ=θ (1)

Em que θ equivale ao conteúdo de água (m3 m-3); θs equivale ao

conteúdo de água na saturação (m3 m-3); θr equivale ao conteúdo de água

residual (m3 m-3); Ψ equivale ao potencial mátrico (hPa); α m e n são os

coeficientes do ajuste do modelo. Adotou-se a restrição para m = (1 - 1/n) no

ajuste do modelo aos dados experimentais.

Ajustou-se também aos dados experimentais da curva de retenção de

água no solo, um modelo que expressa a umidade em função do potencial de

água no solo, conforme procedimento descrito por Silva et al. (1994) utilizando

a função empregada por Ross et al. (1991) descrita pela equação 2.

b.a ψ=θ (2)

Em que, a e b são coeficientes de ajuste do modelo.

A partir da equação 2, incorporou-se o efeito da densidade do solo ao

modelo ajustado conforme metodologia descrita por Leão et al. (2005),

apresentada na equação 3.

cb

dsa ψθ ..= (3)

Em que a, b e c são coeficientes de ajuste do modelo.

3.6 Determinação da curva de resistência do solo à penetração (CRS)

Para determinação da curva de resistência do solo à penetração (CRS)

as amostras indeformadas foram novamente saturadas e dividas em 8 grupos

com 7 a 9 amostras cada (total de 64 amostras). Cada grupo de amostras foi

Page 34: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

20

submetido a um potencial diferente, sendo estes: -20, -40, -60, -80, -100, -500,

-1000 e -15000 hPa. Após alcançarem o equilíbrio nos potenciais descritos

anteriormente, foi determinada a resistência do solo à penetração (RP) no

centro de cada amostra. Para a determinação de RP, foi utilizado um

penetrômetro estático similar ao descrito por Tormena et al. (1998). O

penetrômetro utilizado é constituído de uma haste metálica com um cone na

sua extremidade com semi-ângulo de 30° e área da base de 0,1075 cm2, ligado

a um medidor composto por uma célula de carga com capacidade nominal de

20kg. A velocidade de penetração foi de 1cm min-1, desta forma, em cada

amostra foram realizadas 257 leituras de RP até a profundidade de 4,28 cm,

das quais, a resistência do solo à penetração foi calculada considerando a

média das leituras entre 1 e 4,28 cm de profundidade. Para conversão dos

valores de RP de força (Kgf) para MPa, utilizou-se a seguinte expressão:

912407,0.)()( KgfMPa RPRP = (4)

Em que RP(Mpa) equivale à resistência do solo à penetração (MPa) e

RP(Kgf) equivale à resistência do solo à penetração medida em kgf.

Segundo Tormena et al. (1998) a RP apresenta uma relação direta com

a ds, enquanto θ influencia inversamente nos valores de RP. Com isso, é

possível identificar uma relação funcional entre RP, ds e θ, sendo descrita com

a curva de resistência do solo à penetração (CRS). Para o ajuste da CRS, foi

utilizado o modelo não linear proposto por Busscher (1990), segundo os

procedimentos descritos por Silva et al. (1994).

RP = d . θe . dsf (5)

Em que d, e e f são coeficientes de ajuste do modelo.

Para determinação do Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) foi utilizada a CRS

para determinação da umidade em que a RP atinge o valor crítico considerado.

Foi utilizada a equação 6 obtida da equação 5 para determinação da umidade

do solo em que a RP atingiu o valor crítico considerado.

Page 35: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

21

=

f

edsd

RP/1

.θ (6)

Em que θ equivale à umidade do solo (m3 m-3), RP equivale à

resistência do solo à penetração (MPa), ds equivale à densidade do solo

(Mg m-3) e d, e e f são coeficientes de ajuste do modelo.

3.7 Determinação da densidade do solo

Após determinação da RP, as 64 amostras utilizadas foram secas em

estufa a 105°C até atingirem massa constante, para determinação da umidade

(θ) correspondente e para determinação da densidade do solo (ds), conforme

EMBRAPA (1997). As demais amostras (16) foram secas nessas mesmas

condições, após terem sido retiradas da mesa de tensão. A ds foi determinada

pela equação 7.

VM

ds SS= (7)

Em que MSS equivale a massa de solo seco e V (g) equivale ao volume

ocupado pelo solo (cm-3).

3.8 Determinação da densidade de partículas

Para determinação da densidade de partículas (dp) foram utilizados

balões volumétricos com 50 ml, estes, foram preenchidos com 20 gramas de

solo seco e completados com álcool etílico, seguido de agitação para

eliminação das bolhas de ar, segundo metodologia descrita por EMBRAPA

1997. A dp foi determinada pela equação 8.

)VV(M

dpab

SS

−= (8)

Em que Vb equivale ao volume do balão volumétrico (ml) e Va equivale

ao volume de álcool gasto para completar o volume do balão volumétrico (ml).

Page 36: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

22

3.9 Determinação da porosidade total do solo

A porosidade total do solo (Pt) foi calculada em função da densidade

do solo e da densidade de partículas do mesmo, conforme equação 9.

−=

dpds

1Pt (9)

Em que, Pt equivale à porosidade total do solo (m3 m-3), ds equivale à

densidade do solo (Mg m-3) e dp equivale à densidade de partículas (Mg m-3).

3.10 Determinação da umidade do solo na saturação.

A umidade do solo na saturação (θs) foi calculada como a diferença

entre a massa total na saturação e a massa de solo seco. Para isso, as

amostras indeformadas foram saturadas em recipientes por meio da

manutenção de uma lâmina de água máxima de dois terços da altura dos anéis

metálicos e pesadas em balança de precisão com resolução de 0,01g. A

pesagem foi realizada com as amostras imersas em um recipiente com água a

fim de evitar perda de água pela ação da gravidade. A umidade do solo na

saturação foi determinada por meio da equação 10.

ds.M

MMθ

SS

SSSSATS

−= (10)

Em que θS equivale à umidade do solo na saturação (m3 m-3), MSSAT

equivale à massa de solo na saturação (kg), MSS equivale à massa de solo

seco (kg) e ds equivale à densidade do solo (Mg m-3)

3.11 Determinação do intervalo hídrico ótimo

O intervalo hídrico ótimo (IHO) engloba, em uma única medida, os

efeitos da estrutura do solo nos fatores físicos que influenciam diretamente no

crescimento das plantas, tendo a densidade do solo como uma variável

Page 37: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

23

independente e outras quatro variáveis dependentes. Estas variáveis são:

umidade do solo na qual a porosidade de aeração (θAR10%) torna-se insuficiente

para suprir a demanda da planta (0,10 m3.m-3); ou a umidade na capacidade de

campo (θCC) como limite superior, e como limite inferior a umidade no ponto de

murcha permanente (θPMP) ou a umidade em que a resistência do solo a

penetração das raízes torna-se limitante ao desenvolvimento das plantas (θRP),

associado a valores entre 2,0 e 3,0 MPa (Silva et al., 1994; Tormena et al.,

1998). Neste trabalho, os valores de θCC e θPMP foram obtidos nos potenciais de

-60 e -15000 hPa utilizando a curva de retenção de água no solo obtida pela

equação 3. Os valores de θRP foram obtidos pelo modelo matemático ajustado

aos dados de RP (Equação 6). Os valores de θAR10%, foram obtidos pela

equação 11.

−=θ 1,0

dpds

1%10AR (11)

A amplitude do IHO foi calculada para cada um dos 80 pontos

amostrados, considerado como o limite superior o menor valor entre θCC e

θAR10% e o limite inferior como maior valor entre θPMP e θRP.

3.12 Determinação da produtividade da cultura

Ao final do ciclo da cultura foi realizada a colheita manualmente. Foram

selecionadas 10 plantas por quadrícula. Procurou-se selecionar plantas que

representassem o estande final de cada um dos 80 pontos da área. As plantas

selecionadas foram abrigadas em local arejado para uma pré-secagem. Em

seguida, essas foram debulhadas manualmente e, a massa de grãos obtida foi

armazenada em sacos de papel numerados e levados à estufa de circulação

forçada de ar com temperatura de 70°C até atingir massa constante. Após o

material se retirado da estufa, foi pesado em balança de precisão com

resolução de 0,01g.

Neste estudo optou-se por adotar a produtividade relativa como medida

do componente de produção, visto que, não foi objetivo do mesmo quantificar a

Page 38: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

24

produtividade da cultura e sim buscar uma compreensão da distribuição

espacial desta variável e da interrelações com as demais variáveis

relacionadas com a qualidade física do solo. A produtividade relativa foi obtida

dividindo-se todos os valores de produtividade pelo valor máximo desta

variável. Portanto, os valores de produtividade relativa apresentaram valores na

faixa de 0 a 1.

3.13 Análise estatística dos dados

A análise das distribuições das variáveis estudadas foi realizada

inicialmente por meio da estatística descritiva. Utilizou-se o “software” Statistica

for Windows (STAT SOFT, 1993). Foram calculados momentos estatísticos

que permitiram caracterizar a posição central e a dispersão dos dados (média,

mediana, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação) além de

expressar a forma da distribuição, por meio dos coeficientes de assimetria e

curtose. Também foram determinados os quartis inferior e superior e a

amplitude interquartílica, necessários para avaliar se dos dados atípicos podem

ser considerados candidatos a “outliers” (Libardi et al., 1996). O coeficiente de

variação foi determinado para expressar a dispersão relativa dos dados.

Para verificar o ajuste dos dados à distribuição normal, além dos

coeficientes de assimetria e curtose, foi utilizado o teste de Kolmogorov-

Smirnov ao nível de 5% de probabilidade. Para uma avaliação visual da

proximidade da distribuição dos dados a uma distribuição teórica, foram usados

gráficos “box-plot”.

Os limites para caracterização de dados de distribuição possivelmente

atípicos foram definidos pelo quartil inferior menos 1,5 vezes a amplitude

interquartílica (limite inferior – LI) e pelo quartil superior mais 1,5 vezes a

amplitude interquartílica (limite superior – LS). Valores extremos a esses limites

foram caracterizados como candidatos a “outliers”.

A estatística descritiva é uma análise importante para caracterizar a

distribuição dos dados, porém, essa ferramenta ignora a posição espacial dos

mesmos. A distribuição das variáveis RP, PAR10%, produtividade relativa, IHO e

ds foram submetidas à análise descritiva espacial (Libardi et al., 1996). Para

Page 39: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

25

estas variáveis foram gerados mapas de superfície utilizando-se a técnica de

krigagem (Vieira, 1983), a partir dos valores obtidos experimentalmente e de

posse do modelo de semivariograma ajustado ao semivariograma

experimental, construído para cada conjunto de dados. Para isso, foram

utilizados os programas computacionais Geoeas para construção dos

semivariogramas experimentais, Microsoft Excel para visualização dos modelos

ajustados aos dados experimentais e Surfer 7.0 para construção dos mapas de

superfície.

Page 40: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

26

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 – Curva de retenção de água no solo

A estatística descritiva para as variáveis de densidade do solo e

umidade (θ) em cada um dos onze potenciais de água no solo para as

amostras coletadas nos 80 pontos da área estudada é mostrada na Tabela 1.

Todas as variáveis apresentaram coeficientes de variação considerados baixos

(Warrick & Nielsen, 1980), com valores entre 2,5 e 5,5%. Os valores reduzidos

de coeficiente de variação evidenciam a uniformidade da área estudada e a

eficiência na metodologia empregada para obtenção dos valores dessas

variáveis.

Tabela 1 – Estatística descritiva para os valores de umidade do solo (θ) para cada um dos onze valores de potencial de água no solo (hPa) e para a densidade do solo (ds)

ds Ψ1 Ψ2 Ψ3 Ψ4 Ψ5 Ψ6 Ψ7 Ψ8 Ψ9 Ψ10 Ψ11 Estatística

0 -10 -20 -40 -60 -80 -100 -500 -1000 -8000 -15000

Número 80 80 80 80 80 80 80 80 80 58 80 80

Média 1,359 0,573 0,521 0,507 0,481 0,468 0,460 0,456 0,412 0,397 0,343 0,330

Mediana 1,375 0,569 0,519 0,508 0,482 0,468 0,461 0,458 0,413 0,397 0,346 0,336

Mínimo 1,114 0,532 0,498 0,473 0,426 0,408 0,403 0,398 0,351 0,355 0,297 0,286

Máximo 1,471 0,650 0,590 0,562 0,505 0,503 0,491 0,489 0,472 0,432 0,388 0,370

Q. Inferior 1,325 0,558 0,512 0,498 0,470 0,458 0,450 0,446 0,399 0,383 0,334 0,322

Q.Superior 1,405 0,584 0,528 0,514 0,492 0,479 0,472 0,467 0,429 0,411 0,356 0,340

A.Interquartil 0,081 0,026 0,015 0,015 0,022 0,021 0,022 0,020 0,030 0,027 0,022 0,019

D. Padrão 0,069 0,024 0,014 0,013 0,014 0,016 0,016 0,016 0,023 0,020 0,018 0,017

CV(%) 5,1 4,2 2,7 2,5 2,9 3,4 3,5 3,6 5,5 5,0 5,2 5,2

L Inferior 1,204 0,518 0,490 0,475 0,438 0,427 0,418 0,416 0,354 0,343 0,300 0,293

L Superior 1,526 0,624 0,550 0,537 0,525 0,511 0,505 0,497 0,474 0,451 0,390 0,369

A avaliação da distribuição de cada variável inclui a análise da

existência de dados atípicos, denominados candidatos a “outliers”, conforme

caracterizado por Libardi et al (1996). Para isto, foram definidos os limites

inferior e superior para cada uma das distribuições, conforme metodologia

descrita por esses autores.

A comparação dos valores de mínimo e máximo de cada distribuição,

com os respectivos valores de limite inferior e limite superior, revelou a

existência de “outliers” para todas as variáveis mostradas na Tabela 1. Em

Page 41: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

27

função disto, as séries de valores foram analisadas, buscando-se identificar os

valores que estavam fora do intervalo delimitado pelos limites inferior e

superior. Para as análises seguintes, estes valores foram removidos das

respectivas distribuições.

Após a remoção dos candidatos a “outliers”, foram realizadas novamente

as análises estatísticas para cada uma das distribuições. Os resultados

mostrados na Tabela 2 foram diferentes dos resultados encontrados para as

distribuições completas (sem remoção dos candidatos a “outliers"), revelando

que a remoção dos dados atípicos alterou a simetria das distribuições

estudadas. Estas distribuições sem os dados atípicos foram as utilizadas para

as demais etapas desse trabalho. Destaca-se que foram removidos apenas 5%

ou menos de valores de cada distribuição. Destaca-se ainda que a distribuição

de valores para o potencial de -1000 hPa (equivalente ao Ψ9 na Tabela 2), foi

mantida com o mesmo número de pontos, ou seja, 58, uma vez que não foram

identificados dados atípicos para esta. O número inferior ao utilizado para as

demais distribuições (80), foi devido a uma limitação metodológica.

Tabela 2 – Estatística descritiva para os valores de umidade do solo para cada um dos onze valores de potencial de água no solo e para a densidade do solo após a remoção dos valores atípicos das distribuições.

Estatística ds Ψ1 Ψ2 Ψ3 Ψ4 Ψ5 Ψ6 Ψ7 Ψ8 Ψ9 Ψ10 Ψ11

Número 77 76 79 77 79 79 79 79 78 58 79 77

Média 1,367 0,570 0,520 0,507 0,482 0,468 0,461 0,456 0,413 0,397 0,344 0,331

Mediana 1,378 0,567 0,519 0,509 0,482 0,469 0,462 0,458 0,413 0,397 0,346 0,336

d 0,08* 0,08* 0,05* 0,09* 0,11* 0,08* 0,06* 0,08* 0,06* 0,08* 0,08* 0,13*

Mínimo 1,234 0,532 0,498 0,481 0,448 0,427 0,422 0,417 0,360 0,355 0,303 0,295

Máximo 1,471 0,615 0,549 0,530 0,505 0,503 0,491 0,489 0,472 0,432 0,388 0,368

Q. Inferior 1,333 0,557 0,512 0,499 0,471 0,459 0,450 0,447 0,399 0,383 0,335 0,322

Q.Superior 1,405 0,579 0,527 0,513 0,493 0,480 0,472 0,467 0,429 0,411 0,356 0,340

A.Interquartil 0,072 0,022 0,015 0,014 0,022 0,021 0,022 0,020 0,030 0,027 0,022 0,018

D. Padrão 0,058 0,019 0,012 0,010 0,013 0,015 0,015 0,015 0,022 0,020 0,017 0,016

Assimetria -0,50 0,41 0,28 -0,07 -0,44 -0,30 -0,37 -0,34 -0,17 0,02 -0,30 -0,37

Curtose -0,31 -0,19 -0,26 -0,25 -0,42 -0,02 -0,25 -0,22 -0,08 -0,62 -0,04 0,00

CV (%) 4,2 3,4 2,2 2,0 2,7 3,1 3,2 3,3 5,3 5,0 4,9 4,6 L. Inferior 1,224 0,523 0,490 0,478 0,437 0,427 0,418 0,418 0,355 0,343 0,302 0,295

L. Superior 1,514 0,612 0,549 0,534 0,527 0,511 0,505 0,496 0,474 0,451 0,389 0,366

* - distribuição normal pelo teste de K-S, no nível de 5% de probabilidade.

Page 42: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

28

As variáveis mostradas, na Tabela 2 apresentaram distribuições com

valores de média e mediana muito próximos. Isso sinaliza para a simetria da

distribuição dos dados para todas as variáveis estudadas. A semelhança entre

os valores de média e mediana pode caracterizar uma distribuição como

normal, uma vez que esse tipo de distribuição deve apresentar valores iguais

para estas medidas de posição (Costa Neto, 1990). A normalidade da

distribuição dos dados pode ser corroborada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov

por meio da estatística d, ao nível de probabilidade de 5%, conforme

apresentado na Tabela 2.

Para caracterização da normalidade de uma distribuição, os

coeficientes de assimetria e curtose devem assumir valores nulos. Porém,

segundo Nielsen et al (1973), na natureza, raramente, são encontradas

distribuições que sejam absolutamente normais. Na Tabela 2, são mostrados

os valores dos coeficientes de assimetria e curtose para cada uma das

distribuições. Pode-se afirmar que apesar da ligeira diferença de zero

apresentada por estes coeficientes, não evidenciam um afastamento

expressivo da normalidade para as distribuições. Apesar disto, o coeficiente de

assimetria (Tabela 2) apresentou-se negativo para a maioria das distribuições,

revelando um ligeiro alongamento à esquerda para estas distribuições, porém

sem comprometer a simetria. De maneira semelhante, os coeficientes de

curtose, apesar de ligeiramente diferentes de zero, caracterizam as

distribuições como ligeiramente platicúrticas, porém, sem caracterizar

afastamento expressivo da normalidade. Pode-se observar, na Tabela 2, que

este caráter ligeiramente platicúrtico da distribuição faz com que os valores

mínimo e máximo estejam próximos dos valores referentes aos limites inferior e

superior do intervalo de caracterização de candidatos a valores atípicos.

Na Figura, 3 são mostrados os gráficos “box-plot” dos valores de θ para

cada potencial. Foi utilizada a mediana como medida de posição, identificando-

se também os quartis inferior e superior e os valores extremos (mínimo e

máximo). Pode-se observar que as distribuições apresentam-se simétricas,

com amplitude total e interquartílica relativamente baixa, evidenciando a

reduzida variabilidade dos valores em cada distribuição.

Page 43: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

29

Ψ1 Ψ10 Ψ20 Ψ40 Ψ60 Ψ80 Ψ100 Ψ500 Ψ1000 Ψ8000 Ψ15000

Potencial (-hPa)

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

(m

3 m-3

)

Mediana 25%-75% Min-Max

Figura 3 – Gráficos “box-plot” para as distribuições de θ em cada um dos onze

valores de potencial de água no solo.

A observação da Figura 3 permite verificar a relação direta entre os

valores da variável θ e do potencial de água no solo. A redução dos valores de

potencial promoveu redução dos valores médios e das medianas das

distribuições de valores de umidade. A superposição das faixas de valores de

θ, entre valores de potenciais, está relacionada quase que exclusivamente com

a variabilidade entre amostras, ou seja, a persistência da posição relativa de

cada amostra nas distribuições de valores é muito elevada, conferindo

fidelidade ao processo de medida.

Na Figura 4 são mostrados os valores médios de θ e o respectivo valor

do módulo do potencial de água no solo (Ψ), apresentados em escala

logarítmica. São apresentados também dois modelos ajustados a estes

valores. O modelo de van Genuchten (1980), com a hipótese de Mualen,

descrito pela linha de maior espessura no gráfico, o qual explica cerca de

99,8% da variação dos dados. O modelo baseado na função empregada por

Ross et al. (1991) descrita pela equação 2, expresso pela linha de menor

espessura, revela que 99,6% da variação dos dados de umidade pode ser

explicada por este. Observa-se, assim, que os dois modelos praticamente se

superpõem, revelando que este solo apresenta, em média, uma curva

característica de retenção de água que é praticamente uma reta. Pode-se

inferir deste fato que as ações de manejo conduzidas ao longo dos anos neste

solo contribuíram para uma considerável degradação estrutural do mesmo. Os

Page 44: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

30

poros de maior diâmetro, responsáveis pela movimentação rápida de água no

sistema, bem como pela aeração na região do sistema radicular os quais se

relacionam com a θ em elevados valores de potencial foram consideravelmente

reduzidos neste processo de degradação. Machado (2006) mostra o efeito da

degradação imposta pelas ações de manejo sobre a curva de retenção na

medida em que a distribuição dos poros de maior diâmetro é alterada.

Os valores médios mostrados na Figura 4, assim como os modelos

ajustados, permitem associar ao potencial de -60 hPa o valor de umidade do

solo igual a 0,47 m3 m-3 e o valor de 0,33 m3 m-3 ao potencial de -15000 hPa.

Estes valores correspondem respectivamente à capacidade de campo (CC) e

ao ponto de murcha permanente (PMP) para este solo. A comparação com os

valores identificados por Trintinalha (2005), para esta mesma área, revela uma

certa modificação do valor médio de umidade correspondente ao potencial de

-60 hPa. O valor identificado por aquele autor foi 0,44 m3 m-3, e possivelmente,

essa variação está associada à alteração estrutural do solo, com redução da

macroporosidade e, conseqüentemente, ligeira elevação do conteúdo de água

retido nos potenciais elevados. O valor médio de densidade do solo obtido por

Trintinalha (2005) foi de 1,34 Mg m-3. No presente trabalho, obteve-se o valor

de 1,37 Mg m-3, o que explica o incremento nos valores de θ na CC.

θRoss= -0,0257Ln(Ψ) + 0,5751

R2 = 0,996

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

1 10 100 1000 10000 100000

Ψ hPa

m3 m

-3)

CRA - VG

CRA - Ross

Figura 4 – Curva de retenção de água no solo para os pontos experimentais,

modelo de van Genuchten e modelo baseado na função empregada por Ross et al. (1991) ajustados aos valores médios obtidos experimentalmente.

( )

( )

998,02R0807,00878,1.2453,01

105,0570,0105,0VG =

ψ+

−+=θ

Page 45: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

31

A curva característica de retenção de água mostrada na Figura 4 revela

também que este solo apresenta elevada capacidade de reter água em toda a

faixa de valores de potencial de interesse agronômico. Assim, a disponibilidade

de água entre a capacidade de campo e o ponto de murcha é relativamente

baixa, assumindo valor médio da ordem de 0,14 m3 m-3. Para o sistema

agrícola em questão, na qual foi adotada uma profundidade de solo de 0,20

metros, a lâmina correspondente à disponibilidade total de água foi de 28 mm.

Adotando-se um fator de disponibilidade de água no solo da ordem de 50%

tem-se uma lâmina de água disponível para a cultura de 14 mm, a ser

consumida entre irrigações. Destaca-se que o sistema de irrigação utilizado

permitiu efetuar irrigações com lâmina média de 15 mm, operando durante uma

hora e meia.

Os valores de umidade do solo na saturação (θs) foram obtidos por

pesagem das amostras. Usualmente, adota-se o valor referente à porosidade

total do solo (Pt), calculada conforme equação 9, como sendo a umidade nesse

potencial. Na Figura 5, são mostradas estas duas séries de valores, em um

gráfico de dispersão. Pode-se verificar nesta Figura que, em média, as duas

séries se equivalem. Destaca-se que o modelo ajustado aos pares de valores

obtidos intercepta a reta 1:1 na porção intermediária da distribuição dos

valores. Destaca-se também que a dispersão dos pares de valores faz com que

o coeficiente de determinação assuma valor de 0,44, evidenciando que a

distribuição dos poros de maior diâmetro, apresenta considerável variabilidade

entre amostras. A utilização dos valores medidos de θs ou dos valores de

porosidade total (Pt) não altera a curva de retenção identificada para o solo em

questão. Portanto, optou-se pela utilização dos valores medidos (Pt).

Page 46: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

32

y = 0.7139x + 0.1632

R2 = 0.4385

0.52

0.54

0.56

0.58

0.60

0.62

0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62

Porosidade total - m3m-3

(m

3 m-3

)

Figura 5 – Valores de θ na saturação (θs), medidos experimentalmente e

valores de porosidade total (Pt) calculados como (1 - ds/3,17).

O conteúdo de água no solo, sobretudo nos valores elevados de

potencial, depende fundamentalmente do volume de poros que este apresenta.

Como a densidade do solo (ds) é um índice que expressa, em razoável

extensão, a condição estrutural deste, a umidade do solo pode estar

correlacionada com a densidade do mesmo. Para avaliar o efeito da ds sobre a

umidade do solo em três valores de potencial de água no solo,

correspondentes à saturação, à capacidade de campo e ao ponto de murcha,

foi construído o gráfico mostrado na Figura 6. Pode-se verificar que a ds

influencia, de maneira significativa o valor da umidade do solo, nestes valores

de potencial, o que permite inferir que essa influência se manifesta em toda a

faixa de valores de potencial adotada. Destaca-se a existência de uma relação

inversa entre a umidade do solo na saturação e a ds, ou seja, o incremento no

valor de ds implica em redução na capacidade de retenção de água. Para a

capacidade de campo (CC), esta relação é direta, ou seja, maiores valores de

ds implicam em maiores valores de umidade do solo. Esta relação se mantém

para o potencial correspondente ao ponto de murcha permanente (PMP).

Page 47: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

33

O paralelismo entre as retas referentes aos modelos ajustados para

umidade na CC e para umidade no PMP em função de ds revela que a

disponibilidade de água no solo não varia substancialmente com a densidade,

embora a quantidade total de água retida no solo varie com o crescimento de

ds.

y = -0,2252x + 0,8771

R2 = 0,44

y = 0,1804x + 0,222

R2 = 0,52

y = 0,1985x + 0,0598

R2 = 0,54

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

1.22 1.27 1.32 1.37 1.42 1.47

Densidade do solo - Mg m-3

(m

3 m-3

)

Saturação Capacidade de campo Ponto de murcha

Figura 6 – Valores de θ para potencial zero (saturação), para a capacidade de

campo e para o ponto de murcha em função dos valores de densidade do solo.

O teste F da análise de variância da regressão evidenciou que os

modelos ajustados a cada série de valores de umidade foram altamente

significativo (p < 0,0001). Os coeficientes do modelo foram testados pelo teste

“t” e mostraram-se todos altamente significativos (p < 0,0001).

Uma vez que a densidade do solo influencia significativamente no valor

da umidade do solo, procurou-se ajustar um modelo potencial relacionando θ

como função do Ψ e da ds. Para este fim foi utilizado o modelo apresentado por

Ross et al. 1991, conforme mostrado na equação 3. O ajuste foi realizado por

meio de regressão não-linear. Foram utilizados os valores de umidade (θ),

potencial de água no solo (Ψ) e densidade (ds) mostrados na Tabela 2 (após a

remoção dos valores atípicos).

Page 48: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

34

Tabela 3 – Coeficientes do modelo ajustado para θ em função do potencial de água no solo e da ds. θ = a.dsb.ψc, erro-padrão da estimativa, nível de significância e intervalo de confiança respectivos

Intervalo de confiança

Coeficientes Estimativa Erro-padrão P Inferior Superior

a 0,534252 0,005224 <0,0001 0,523997 0,54506 b 0,299727 0,03405 <0,0001 0,240046 0,359407 c -0,056513 0,000488 <0,0001 -0,057470 -0,05556

Na Figura 8, são mostrados os valores medidos e a superfície de

valores gerados pelo modelo ajustado, cujos coeficientes, níveis de

significância, erro-padrão de estimativa e intervalo de confiança são mostrados

na Tabela 3. O teste F da análise de variância da regressão evidenciou que o

modelo ajustado foi altamente significativo (p < 0,0001). Os coeficientes do

modelo foram testados pelo teste “t” e mostraram-se todos altamente

significativos (p < 0,0001).

A qualidade do ajuste do modelo aos valores experimentais, cujos

coeficientes constam na Tabela 3, pode ser evidenciado pelo coeficiente de

determinação igual 0,9466 (Figura 7), o que permite a determinação da

umidade do solo para cada valor de potencial adotado, em função da

densidade do solo.

y = 0,9359x + 0,0291

R2 = 0,9466

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65

θ medida (m3m-3)

mod

elo

(m3 m

-3)

Figura 7 – Relação entre os valores de θ medidos e correspondente valor de θ estimado pelo modelo de Ross (1991) ajustado aos dados experimentais.

Page 49: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

35

Na Figura 8, estão mostrados os valores medidos e a superfície de

valores gerados pelo modelo ajustado. Verifica-se que com o aumento da

densidade do solo, em conjunto com o aumento do potencial de água do solo

promove um aumento no valor de umidade do solo.

0,60 0,56 0,51 0,46 0,41 0,36 0,31

0,65

0,25

0,30

0,40

0,35

0,45

0,50

0,55

0,60

θ

1,20

1,50

1,451,40

1,35

1,30

1,25ds

ln Ψ12

02

46

810

0,60 0,56 0,51 0,46 0,41 0,36 0,31

0,65

0,25

0,30

0,40

0,35

0,45

0,50

0,55

0,60

θ

1,20

1,50

1,451,40

1,35

1,30

1,25ds

ln Ψ12

02

46

810

Figura 8 – Curva característica de retenção de água do solo com θ em função

do Ψ e da ds e modelo ajustado (θ = 0,534252.ds0,299727.ψ-0,056513).

4.2 – Resistência do solo à penetração (RP)

A resistência do solo à penetração foi medida em 64 amostras

indeformadas, obtidas na área experimental, após terem sido submetidas aos

potenciais de -20, -40, -60, -80, -100, -1000 hPa, em grupos de cerca de oito

amostras. Além destes, um grupo de nove amostras foi deixado para secar de

forma a atingir valores de θ cuja ordem de grandeza se situasse em torno do

valor de potencial de -15000 hPa. Na Tabela 4, são mostrados os valores de θ,

ds e valores médios RP obtidos para estes grupos de amostras. Para estes

valores de Ψ, foram calculados os valores médios, desvio-padrão e coeficiente

de variação para as variáveis θ (m3 m-3), ds (Mg m-3) e RP (MPa).

Page 50: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

36

Tabela 4 – Média, desvio-padrão e coeficiente de variação da umidade do solo (m3m-3), densidade do solo (Mg m-3) e da resistência média do solo à penetração (MPa) e número de amostras nos grupos definidos para cada valor de potencial de água no solo.

Umidade do solo densidade do solo Resistência à penetração Potencial Num.

média dp CV média dp CV média dp CV -20 8 0,51 0,018 3,4 1,34 0,057 4,2 0,69 0,258 37,6 -40 8 0,48 0,009 1,8 1,33 0,044 3,3 0,81 0,302 37,5 -60 7 0,47 0,010 2,0 1,41 0,027 1,9 1,59 0,302 19,0 -80 8 0,46 0,017 3,6 1,33 0,080 6,0 1,37 0,505 36,9 -100 8 0,45 0,021 4,7 1,34 0,073 5,5 1,33 0,471 35,4 -500 8 0,41 0,022 5,3 1,39 0,065 4,7 3,80 0,999 26,3 -1000 9 0,38 0,022 5,8 1,36 0,100 7,4 4,78 1,190 24,9 -15000* 8 0,34 0,017 4,9 1,39 0,062 4,5 10,48 2,404 22,9 Geral 64 0,44 0,056 12,8 1,36 0,071 5,2 3,16 3,292 104,3

* - valor aproximado de potencial após secagem das amostras.

Observa-se, na Tabela 4, que valores menores de potencial implicam

em maiores valores médios da resistência média do solo à penetração, nas

amostras analisadas. Verifica-se também que a redução do valor do potencial

está associada a uma substancial redução do coeficiente de variação dos

valores de resistência média à penetração. Isso pode ser atribuído ao fato de

que os mecanismos físicos que determinam a RP apresentam-se mais

variáveis em valores elevados de θ. Na medida em que o solo seca, esta

variabilidade diminui, fazendo com que os valores obtidos para as diferentes

amostras sejam mais semelhantes entre si. Cabe destacar que para o potencial

de -60 hPa, o valor do coeficiente de variação (CV) reduziu-se bruscamente

para 19%. Isto deve estar associado ao fato de que o grupo de amostras

selecionado para este potencial apresentou densidade do solo média mais

elevada que os demais, com valor de 1,41 Mg m-3 e, sobretudo, apresentou

valor do coeficiente de variação da densidade consideravelmente inferior, de

apenas 1,9%. Assim, embora as amostras tenham sido escolhidas ao acaso,

de forma a se ter diferentes valores de densidade dentro de cada grupo, este

grupo foi selecionado com uma certa tendenciosidade que, embora

desfavorável, não comprometeu a qualidade da análise realizada.

A observação dos valores mostrados, na Tabela 4, revela que os

valores médios obtidos para resistência à penetração média das amostras

mostram uma possível limitação do desenvolvimento do sistema radicular para

Page 51: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

37

condições de umidade ligeiramente superiores à umidade do solo relacionada

ao potencial de -1000 hPa. O valor médio da resistência à penetração, nesta

condição, supera o valor 2,0 MPa, o qual tem sido considerado limitante para o

desenvolvimento do sistema radicular de culturas anuais por vários autores

(Silva et al, 1994; Tormena et al, 1998). Os valores obtidos mostraram que a

RP está relacionada com o valor do potencial de água no solo, ou seja,

depende do conteúdo de água do solo. Mostraram também que a densidade do

solo exerce influência sobre esta relação. Uma informação útil neste sentido

pode ser obtida pela análise dos dados de RP para Ψ igual a -60 hPa. Como

destacado, este grupo de amostras apresentou valores de ds mais elevada e

com pequena variação. Com isso, o valor de RP foi expressivamente superior

aos valores obtidos para Ψ menores. Assim, ajustou-se, por meio de regressão

não linear, um modelo de RP em função da umidade do solo com base em

volume e de densidade, conforme apresentado por Busscher (1990).

Os coeficientes de ajuste do modelo foram estabelecidos devido a uma

ampla variação para os valores de θ, com coeficiente de variação (CV) de

12,8% (Tabela 4). Esta variação decorreu do fato de que as medidas de RP

foram realizadas em um intervalo de valores de umidade associados aos

potenciais de -20 hPa até -15000 hPa, ou seja, potenciais que abrangem

praticamente toda variação do conteúdo de água no solo no intervalo

compreendido entre a saturação e o ponto de murcha permanente. Essa

variação de umidade existente entre as amostras, associado à variabilidade

dos valores de ds com CV de 5,2%, proporciona um CV muito alto para a

variável resistência à penetração (104,3%), conforme mostrado na Tabela 4. A

ampla faixa de valores de θ e ds permitiram o ajuste de um modelo que

relaciona a RP com essas variáveis, com capacidade para abranger as

diversas situações que ocorrem no campo.

Assim como a θ pode ser descrita como função do potencial de água

no mesmo e da ds, a RP também depende fortemente do conteúdo de água do

mesmo e da ds. O ajuste do modelo apresentado na equação 5 de RP em

função de θ e ds foi realizado por meio de regressão não-linear. Foram

utilizados os valores de θ e ds mostrados na Tabela 4.

Na Figura 10, são mostrados os valores medidos. A superfície de

valores gerados pelo modelo ajustado, cujos coeficientes, níveis de

Page 52: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

38

significância e erro-padrão de estimativa e intervalo de confiança são

mostrados na Tabela 5. O teste F da análise de variância da regressão

evidenciou que o modelo ajustado foi altamente significativo (p < 0,0001). Os

coeficientes do modelo foram testados pelo teste “t” e mostraram-se todos

altamente significativos (p < 0,0001).

Tabela 5 – Resultados da análise de regressão não linear da curva de resistência do solo à penetração gerada pelo modelo: RP = d.θe.dsf

Intervalo de confiança Coeficientes Estimativa Erro-padrão P Inferior Superior

d 0,00131 0,000578 0,02 0,00034 0,00227 e -5,74251 0,29628 <0,001 -6,23737 -5,24766 f 8,50105 0,740871 <0,001 7,26363 9,73847

Os valores mostrados na Tabela 5 evidenciam a qualidade do ajuste do

modelo aos valores experimentais. Isso pode ser corroborado pelo coeficiente

de determinação igual 0,913 (Figura 9). Além disso, a pequena dispersão dos

pontos ao redor do modelo ajustado e o valor próximo à unidade para a

inclinação da reta (“slope”), permitem determinar a RP, em função de θ e da ds,

sendo fundamental para a determinação de valores de θ em que a RP não

restrinja o desenvolvimento radicular.

y = 1,0022x - 0,0139

R2 = 0,913

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14

RP medida - MPa

Rp

mod

elo

- M

Pa

Figura 9 – Relação entre os valores de resistência do solo à penetração medidos e correspondente valor de Rp estimado pelo modelo ajustado, modelo ajustado a essa distribuição de valores e seu coeficiente de determinação.

Page 53: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

39

14 12 10 8 6 4 2

14

2

4

6

8

10

12

RP

0,58

0,26

0,540,50

0,46

0,420,38

0,34

0,30

θ

1,051,10

1,50

1,45

1,40

1,35

1,30

1,25

1,20

1,15

ds

14 12 10 8 6 4 2

14

2

4

6

8

10

12

RP

0,58

0,26

0,540,50

0,46

0,420,38

0,34

0,30

θ

1,051,10

1,50

1,45

1,40

1,35

1,30

1,25

1,20

1,15

ds

Na Figura 10 são mostrados os valores medidos e a superfície de

valores gerados pelo modelo ajustado. Verifica-se que o secamento do solo,

em conjunto com o aumento da densidade, promove um aumento acentuado

na resistência do solo à penetração, assim como obtido por Imhoff et al. (2000).

Figura 10 – Curva de resistência do solo à penetração e modelo ajustado para

essa variável em função da umidade do solo e da densidade.

4.3 – Intervalo Hídrico Ótimo (IHO)

Para determinação do intervalo hídrico ótimo foram utilizadas as

equações ajustadas para as curvas de resistência do solo à penetração, assim

como as curvas de retenção de água no solo para os potenciais

correspondentes à capacidade de campo e ponto de murcha permanente, além

da curva de porosidade de aeração. Sendo assim, foram determinadas as

seguintes equações:

]60.))(.0534252,0[( 056513,0299727,0 −= dsCCθ (12)

]15000.))(.0534252,0[( 056513,0299727,0 −= dsPMPθ (13)

Page 54: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

40

)74251,5/1(50105,8 )))(.00131,0/(5,2[( −= dsRPθ (14)

]1,0)17,3/(1[%10 −−= dsARθ (15)

O intervalo hídrico ótimo (IHO) foi determinado por meio da

representação das equações 12 13, 14 e 15 em um mesmo sistema de

coordenadas x e y. No eixo x, é representada a variável independente

densidade do solo, em Mg m-3, e o eixo y está representada a umidade do solo.

O IHO corresponde ao intervalo entre os limites críticos estabelecidos para

umidade na capacidade de campo (θCC), umidade em que a porosidade de

aeração atinge 0,1 m3 m-3 (θAR10%), umidade do solo no ponto de murcha

permanente (θPMP) e umidade em que a resistência do solo à penetração atinge

o valor crítico estabelecido (θRP).

O IHO é definido em seu limite superior pela θCC ou pela θAR10% e em

seu limite inferior pela θPMP ou pela θRP. Para o presente trabalho o IHO está

representado na Figura 11 pela área hachurada.

No presente trabalho, o IHO foi reduzido com o aumento dos valores

da ds. O limite superior do IHO foi estabelecido pela θCC até a densidade de

1,35 Mg m-3, a partir deste ponto a θAR10% passou a determinar o limite superior

do IHO. O limite inferior do IHO foi determinado pela θPMP até a ds de 1,15 Mg

m-3. Em densidades maiores que esse valor, o limite inferior do IHO passa a

ser a umidade em que a resistência do solo à penetração atinge o valor crítico

estabelecido (RP = 2,5 MPa). Sendo assim, a θRP foi o fator que reduziu o IHO

com maior freqüência, corroborando os resultados obtidos por Silva et al.

(1994) com solos canadenses e por Tormena et al. (1998) em solos brasileiros.

Tormena et al 1998, estudando solos de textura muito argilosa, constaram que,

com o aumento da ds, ocorreu simultaneamente um decréscimo na θAR10% e um

aumento na θRP, caracterizando um resultado semelhante ao observado nesse

trabalho.

Os valores de θCC e θPMP aumentaram com o aumento do valor de ds.

Isso ocorre em função da redistribuição do tamanho de poros que, em virtude

do aumento da ds, proporciona uma redução da macroporosidade e aumento

da microporosidade. Esse fenômeno exerce grande influencia na retenção de

água no solo para condições de Ψ elevado (elevada umidade), condição

Page 55: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

41

altamente dependente da estrutura do solo. Porém, para condições de baixos

Ψ (baixa umidade) a retenção de água está associada à textura do solo,

correspondendo à água retida em poros de dimensões microscópicas e em

películas muito finas ao redor das partículas individuais do solo. Com isso, o

aumento do conteúdo de água retido no PMP em função do incremento da ds

está associado ao aumento do número de partículas disponíveis para a

retenção de água por unidade de volume, em virtude da compactação e o

aumento da θCC está associado ao aumento da microporosidade do solo.

Mesmo com o aumento da θCC e θPMP, em virtude do aumento da ds,

observou-se pouca alteração na água disponível (θCC - θPMP). A amplitude dos

valores de ds obtidos no presente trabalho, foi de 0,36 Mg m-3. Esta faixa de

valores corresponde a um aumento de 0,014 m3 m-3 na água disponível, ou

seja, 10% de incremento em relação ao valor médio dos dados experimentais.

A diminuição da porosidade do solo com o aumento da densidade

influencia negativamente na porosidade de aeração e na resistência do solo à

penetração. Com isso, pode-se observar uma diminuição da θ em que os

espaços livres de água sejam equivalentes a 10% e um aumento da umidade

necessária para garantir a resistência do solo à penetração abaixo do limite

restritivo para o desenvolvimento vegetal.

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

0.58

1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50ds (Mg.m-3)

(m3 m

-3)

Cc

Pmp

Pa

Rp

IHO

Figura 11 – Variação da umidade com a densidade do solo nos níveis críticos da capacidade de campo (ψ = -60 hPa), ponto de murcha permanente (ψ = -15000 hPa), porosidade de aeração (0,1 m3 m-3) e resistência à penetração (Rp = 2,5 MPa).

Page 56: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

42

O efeito da variação da ds apresentou grande influencia em todas as

variáveis estudadas, porém, com maior intensidade sobre a variável θRP e

θAR10%, sugerindo que, nesse solo, as modificações estruturais apresentam

maior influência sobre essas variáveis do que sobre a variável água disponível.

A amplitude do IHO variou de 0,113 m3 m-3 até zero. Foi possível

observar uma relação inversa entre essa variável e ds. Silva et al. (1994)

indicaram que o valor de densidade do solo, em que o IHO passa a ser nulo,

está associado a condições estruturais restritivas para o crescimento radicular,

denominando-a densidade crítica do solo (dsc). Ou seja, onde ocorre a

intersecção das equações que determinam os limites superior e inferior do IHO.

Nesse trabalho, a dsc correspondeu à intersecção da θAR10% com a θRP, que

é igual a 1,42 Mg m-3, conforme mostrado na Figura 12.

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

ds (Mg m-3)

IHO

(m

3 m-3

)

Figura 12 – Variação do Intervalo hídrico ótimo em função do aumento dos

valores de densidade do solo.

Os resultados desse trabalho demonstraram que a θAR10% e θRP são

fortemente influenciadas pela ds. Ou seja, com o aumento da ds é possível

observar um decréscimo na umidade do solo necessária para garantir 10% da

porosidade do solo livre de água (θAR10%). Quando a ds atinge valores de

1,35 Mg m-3 é necessário que o solo drene até a capacidade de campo para

que os níveis de aeração estabelecidos sejam alcançados. Em ds acima de

1,35 Mg m-3, são necessárias maiores drenagens para atender esse requisito,

ou seja, para garantir uma porosidade de aeração equivalente a 0,10 m3m-3, a

Page 57: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

43

umidade do solo deve ser menor que a umidade na CC. Nesse trabalho,

verificou-se que em 63,75% das amostras a θAR10% foi inferior a θCC. Esses

resultados demonstram que, de forma geral, a aeração desse solo pode ser

considerada limitante ao crescimento das plantas, resultado diferente do obtido

por Tormena et al, (1999), trabalhando com intervalo ótimo potencial (IOP) em

um Latossolo Roxo, onde constatou que a θAR10% não foi limitante ao

crescimento vegetal. Isso pode ser compreendido ao se analisar os valores de

ds, que neste trabalho foram relativamente altos. Com isso, grande parte da

área (63,75%) apresenta ds maior que 1,35 Mg m-3, tornando a θAR10% uma

variável que influencia fortemente na redução do IHO. Por outro lado, em ds

maiores que 1,15 Mg m-3, para a manutenção da RP abaixo do limite

estabelecido como restritivo ao desenvolvimento vegetal (RP < 2,5 MPa) torna-

se necessário um aumento na umidade do solo. Para valores de ds maiores

que 1,42 Mg m-3 a θRP torna-se maior que a θAR10%, caracterizando o IHO nulo.

Nesse trabalho, foi constatada a redução do IHO em função do

aumento da ds. Kay (1989) afirma que o decréscimo do IHO evidencia a perda

da qualidade física do solo, considerando a maior probabilidade das culturas

serem expostas a estresses físicos, o que foi constatado por Silva & Kay

(1996). Esses resultados evidenciam que a degradação da estrutura

caracterizada pelo adensamento do solo acarreta limitações ao crescimento

das plantas pela redução na faixa de água disponível e pela restrição de

aeração sob elevada umidade do solo ou pela elevação da resistência do solo

à penetração, que pode atingir valores limitantes, ao longo do ciclo da cultura.

Segundo Silva & Kay (1997), com estreitamento do IHO, aumenta a

probabilidade de que o conteúdo de água do solo atinja valores inadequados

para o crescimento das plantas. Com isso, para o monitoramento adequado da

qualidade física do solo, torna-se necessário o conhecimento detalhado da

distribuição dos valores de IHO.

Nesse trabalho, o valor de ds de 1,15 Mg m-3, em que a θRP passa a

substituir a θPMP como limite inferior do IHO (Figura 11) e em que o IHO

apresenta um forte decréscimo, representa um valor de advertência a partir do

qual devem ser tomadas maiores precauções no manejo a fim de evitar um

agravamento do problema de adensamento do solo, cujo valor pode ser

considerado baixo. Isso pode estar associado à grande concentração de argila

Page 58: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

44

nesse solo, o que pode evidenciar problemas de resistência do solo à

penetração.

O valor de ds em que a θAR10% passa a substituir a θCC como limite

superior, também deve ser levado em consideração na análise do IHO. Nesse

trabalho, a partir da densidade de 1,35 Mg m-3 passa a ocorrer um decréscimo

ainda mais intenso do IHO, decorrente dessa substituição.

Na análise do IHO, é de fundamental importância a determinação dos

limites críticos para as variáveis capacidade de campo, porosidade de aeração,

ponto de murcha permanente e resistência do solo à penetração. A variação

dos limites críticos dessas variáveis causa grande influencia no IHO, como

descrito por Silva et al. 1994. Para isso, foram adotados os valores de CC

associados ao potencial de -60; -80; -100 e -330 hPa. Para a variável

porosidade de aeração, foram adotados como críticos os valores de 8%; 10%;

12,5% e 15%. Para a variável RP, foram adotados como restritivos os valores

de 2,0; 2,5, 3,0; 3,5 e 5,0 MPa. O conceito de ponto de murcha permanente

associado ao potencial de -1,5 MPa é um valor extremamente empregado e

discutido em trabalhos dessa natureza.

O IHO apresentou diferentes respostas à variação dos limites críticos,

sendo que, na medida em que se diminui o valor de potencial associado à CC,

observa-se uma diminuição da amplitude do IHO, assim como uma diminuição

do valor de ds associado à densidade crítica, caracterizada por apresentar IHO

nulo. A mesma tendência foi observada para variável RP, ou seja, reduzindo o

valor que se admite ter de forma a não restringir o desenvolvimento radicular,

tem-se diminuição da amplitude do IHO e diminuição do valor de densidade do

solo crítica. No caso da variável porosidade de aeração, com um aumento do

valor crítico para que a cultura se desenvolva sem problemas de deficiência de

oxigênio, ocorre uma diminuição da amplitude do IHO e uma diminuição do

valor de densidade crítica. Além disso, com o aumento do valor de ds, a

sensibilidade do IHO aumenta para as variáveis resistência à penetração e

porosidade de aeração e diminui para a variável capacidade de campo. Isto

corrobora os resultados obtidos por Silva et al. (1994) para um solo de textura

siltosa.

Nesse trabalho, a densidade média do solo foi de 1,37 Mg m-3.

Associando-se a esse valor o desvio-padrão de 0,07, determina-se um intervalo

Page 59: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

45

para a variável ds que varia de 1,30 a 1,44 Mg m-3. Isso demonstra a

dificuldade em estabelecer um limite crítico, principalmente, para as variáveis

resistência à penetração e porosidade de aeração, pois, a adoção de valores

críticos para essas variáveis acarreta grandes mudanças na amplitude do IHO.

Para o valor de densidade média do solo (1,37 Mg m-3), a variação da variável

RP pode causar variações na amplitude do IHO de 0,1 a 0,03 m3m-3. Para a

variação dos limites críticos da variável porosidade de aeração, a amplitude do

IHO variou de 0,06 m3 m-3 a zero, conforme mostrado na Figura 13.

Ehlers et al (1983) observaram valores de RP limitantes de 3,6 MPa

para solos manejados, porém diversos autores trabalham com o valor de 2,0

MPa como limitante ao desenvolvimento radicular. Essa amplitude de valores

demonstra a necessidade de um melhor entendimento a respeito dessa

variável de fundamental importância para a determinação do IHO.

Nesse trabalho, adotou-se como valor crítico de RP o valor de 2,5 MPa

e como porosidade de aeração crítica o valor de 0,10 m3m-3 ou 10% em função

dos valores citados na literatura. Com isso, as análises feitas em relação ao

IHO tiveram esses valores como limites adotados como restritivos ao

crescimento vegetal.

Page 60: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

46

0.00

0.03

0.06

0.09

0.12

0.15

1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50ds (Mg m-3)

IHO

(m

3 m-3

)

Cc 60 hPa

Cc 80 hPa

Cc 100 hPa

Cc 330 hPa

Média - dpad Média Média + dpad

(a)

0.00

0.03

0.06

0.09

0.12

0.15

1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

ds (Mg m-3)

IHO

(m

3 m-3

)

Pa 8%

Pa 10%

Pa 12,5%

Pa 15%

Média - dpad Média Média + dpad

(b)

0.00

0.03

0.06

0.09

0.12

0.15

1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

ds (Mg m-3)

IHO

(m

3 m-3

)

Rp - 5,0 mPa

Rp - 3,5 mPa

Rp - 3,0 mPa

Rp - 2,5 mPa

Rp - 2,0 mPa

Média - dpad Média Média + dpad

(c)

Figura 13 – Variação do Intervalo Hídrico Ótimo, em função da densidade do solo, com diferentes valores críticos para capacidade de campo (a), porosidade de aeração (b) e resistência à penetração (c) e faixa de valores de densidade do solo.

Page 61: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

47

Com o aumento do valor da θ, ocorre uma diminuição tanto nos valores

críticos de RP como nos valores de porosidade de aeração (PA). O primeiro

efeito é extremamente desejável, pois, facilita o processo de penetração das

raízes no solo (Taylor et al., 1966), porém, a diminuição na PA para níveis

inferiores a 10% (0,1 m3m-3) passa a prejudicar as trocas gasosas e a

respiração radicular (Grable & Siemer, 1968).

Com o propósito de visualizar a distribuição espacial para os valores de

RP e PA, procedeu-se a interpolação por krigagem. Para isso, foram

construídos semivariogramas experimentais para essas variáveis, a partir de

valores medidos. Estes semivariogramas experimentais apresentaram estrutura

de dependência espacial, que foi descrita por meio de um modelo esférico, com

alcance da ordem de 15 metros. As superfícies de valores destas variáveis são

mostradas na Figura 14.

Grande parte da área apresenta problemas de aeração quando a

umidade do solo atinge valores correspondentes à CC (14b), porém, com o

secamento do solo até a umidade no PMP, a resistência mecânica à

penetração passa a limitar o crescimento radicular em praticamente toda área

estudada (14c). Essa distribuição demonstra que, para essa condição de solo,

esses dois extremos não podem ser adotados como limites em que são

mínimas as restrições físicas para o desenvolvimento vegetal.

Page 62: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

48

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

0,242 0,235 0,228 0,221 0,214 0,207 0,200

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

0,150 0,135 0,120 0,105 0,090 0,075 0,060

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

9,2 8,7 8,2 7,7 7,2 6,7 6,2

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1

Figura 14 – Distribuição espacial dos valores de porosidade de aeração no PMP (a) e na CC (b) e valores de resistência mecânica à penetração no PMP (c) e na CC (d) na área em estudo.

(a)

(b)

(c)

(d)

Page 63: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

49

Os valores de densidade do solo determinados na área estudada,

apresentaram um coeficiente de variação de 5,1%, variando de 1,11 a

1,47 Mg m-3, conforme mostrado na Tabela 1. A variação dos valores de ds

proporciona uma ampla variação nas condições estruturais e na dinâmica da

água no solo. Para valores de densidade do solo acima do valor crítico de

1,42 Mg m-3, as condições físicas do solo são altamente restritivas ao

desenvolvimento vegetal, independentemente da umidade do solo, seja pela

reduzida aeração ou pela excessiva resistência do solo à penetração. Na

Figura 15, são mostrados os limites superior e inferior do IHO, em diferentes

locais amostrados, com valores de densidade correspondentes ao valor mínimo

observado (1,11 Mg m-3); quartil inferior (1,32 Mg m-3); valor médio

(1,37 Mg m-3); quartil superior (1,41 Mg m-3) e máximo (1,47 Mg m-3), conforme

mostrado na Tabela 1, além dos valores de densidade correspondentes ao

limite crítico em que a θAR10% passa a substituir o valor de θCC (1,35 Mg m-3); e

que θPMP passa a ser substituída pelo valor de θRP (1,15 Mg m-3); assim como

o valor de densidade do solo crítica, caracterizado pelo intervalo hídrico ótimo

nulo (1,42 Mg m-3). Além disso, na Figura 15 também estão descritas as

distribuições de umidade do solo medida na camada de 0 a 0,20 metros de

profundidade para cada um dos 80 pontos da área em estudo no período

compreendido entre os dias do ano 131 a 192.

Page 64: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

50

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191Dias do ano

m3 m

-3

ds 1.11 Mg m-3

0,437 m3 m-3

0,325 m3 m-3

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191Dias do ano

m3 m

-3

ds 1,15 Mg m-3

0,339 m3 m-3

0,446 m3 m-3

(a) (b)

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191

Dias do ano

m3 m

-3

ds 1.32 Mg m-3

0,456 m3 m-3

0,345 m3 m-3

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191

Dias do ano

m3 m

-3

ds 1,35 Mg m-3

0,418 m3 m-3

0,473 m3 m-3

(c) (d)

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191

Dias do ano

m3 m

-3

0,471 m3 m-3

0,423 m3 m-3

ds 1.36 Mg m-3

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191

Dias do ano

m3 m

-3

0,445 m3 m-30,456 m3 m-3

ds 1.41 Mg m-3

(e) (f)

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191

Dias do ano

m3

m-3

0,453 m3 m-3

ds 1.42 Mg m-3

0.28

0.33

0.38

0.43

0.48

0.53

131 141 151 161 171 181 191Dias do ano

m3 m

-3

ds 1.47 Mg m-3

0,474 m3 m-3

0,437 m3 m-3

(g) (h)

Figura 15 – Variação temporal da umidade (m3 m-3) para as densidades de 1,11

Mg m-3 (a); 1,23 Mg m-3 (b); 1,29 Mg m-3 (c); 1,31 Mg m-3 (d); 1,37 Mg m-3 (e); 1,40 Mg m-3 (f); 1,42 Mg m-3 (g) e 1,47 Mg m-3 (h).

Page 65: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

51

Na Figura 15a, o local em que o solo apresentou menor valor de ds,

praticamente não ocorreram problemas quanto à aeração em condições de

umidades mais elevadas, e restrição quanto ao crescimento radicular com

aumento da RP em função do secamento do solo. Isso pode ser compreendido

pela grande amplitude do IHO, que nesse caso tem seus limites superior e

inferior determinados pela CC e pelo PMP. Com o aumento da densidade do

solo, é possível observar um estreitamento do IHO, sendo que, quando a ds

atinge o valor crítico de 1,42 Mg m-3 (Figura 15g), independente da umidade do

solo, as condições físicas são altamente desfavoráveis para o desenvolvimento

vegetal.

O limite superior do IHO apresenta diminuição para densidades

superiores a 1,35 Mg m-3, isso ocorre em função da substituição da θCC pela

θAR10% que apresenta uma função inversa em relação à variável ds. O limite

inferior do IHO apresenta um comportamento de crescimento com o aumento

da ds, isso porque independente da variável limitante, tanto a θPMP como a θRP

apresentam uma relação direta com a variável ds, conforme discutido

anteriormente.

Observa-se, na Figura 15, que maiores valores ds apresentam estreita

faixa de amplitude do IHO e possivelmente maiores restrições físicas do solo

associados à reduzida aeração e excessiva resistência do solo à penetração,

especialmente quando a densidade do solo se aproxima do valor crítico (dsc =

1,42 Mg m-3) caracterizada pelo IHO nulo.

4.4 – Produtividade, distribuição espacial e análise de correlações

A resposta de uma cultura às condições onde ela se desenvolve pode

ser avaliada por meio de sua produtividade. O potencial produtivo de uma

cultura pode ser admitido como uma combinação de características genéticas

da planta e de características do solo. Com isso, a busca por um entendimento

das respostas das plantas à condição estrutural do solo atinge grande

complexidade. As complexas interações entre planta e solo tornam difícil

estabelecer uma correlação entre a variável produtividade com as variáveis do

solo separadamente.

Page 66: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

52

Nesse trabalho, optou-se por analisar a produtividade da cultura por

meio da variável produtividade relativa, uma vez que não foi objetivo do

presente estudo quantificar essa variável e sim buscar uma melhor

compreensão da distribuição espacial da variável produtividade na área

estudada. Para calcular a produtividade relativa, os dados de produtividade em

cada um dos pontos estudados foram divididos pelo maior valor de

produtividade obtido na área, com isso, a grandeza da produtividade relativa

atinge valores iguais ou inferiores à unidade.

A análise descritiva da variável produtividade relativa é apresentada na

Tabela 6. Nessa Tabela também é apresentada a análise descritiva para a

variável intervalo hídrico ótimo (IHO).

Tabela 6 – Estatística descritiva dos valores de produtividade relativa da

cultura do feijoeiro e valores de intervalo hídrico ótimo Estatísticas Produtividade relativa IHO

Número 80 80 Média 0,587 0,042 Mediana 0,568 0,041 d 0,075* 0,092* Mínimo 0,352 0 Máximo 1 0,113 Q. inferior 0,474 0,017 Q. superior 0,692 0,063 Amplitude interquartil 0,217 0,046 Desvio-padrão 0,131 0,029 Assimetria 0,400 0,207 Curtose -0,045 -0,781 CV (%) 22,33 71,53 L. Inferior 0,148 -0,052 L. Superior 1,018 0,132 *-distribuição normal pelo teste de K-S, no nível de 5% de probabilidade

As variáveis produtividade relativa e intervalo hídrico ótimo (IHO),

mostradas na Tabela 6, apresentaram valores de média e mediana muito

próximos em cada distribuição. Isto sinaliza para a simetria das distribuições

dos dados. A normalidade da distribuição dos dados destas variáveis foi

assegurada pelo teste de K-S por meio da estatística d, ao nível de

probabilidade de 5%, conforme mostrado na Tabela 6. Além disso, os valores

de assimetria e curtose próximos de zero revelaram a simetria da distribuição

dos dados de produtividade relativa e IHO. Com isso, essas distribuições

Page 67: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

53

puderam ser caracterizadas como mesocúrticas. O valor do coeficiente de

variação (CV) para a distribuição dos dados de produtividade pode ser

caracterizado como de média variação. Para a variável IHO, o valor elevado de

CV (71,53%) ocorre porque neste solo os valores desta variável apresentaram

valores muito reduzidos, com variação entre 0 e 0,113 m3.m-3 (valores de

máximo e mínimo, Tabela 6), e média da ordem de 0,042 m3.m-3. Assim, o

coeficiente de variação tende a assumir valores elevados.

A comparação dos valores de mínimo e máximo de cada distribuição

com os respectivos valores de limite inferior e limite superior, revelou a

ausência de valores atípicos para estas distribuições (Tabela 6).

Na Figura 16, são mostrados os gráficos “box-plot” dos valores de

produtividade relativa da cultura e valores de intervalo hídrico ótimo. Foi

utilizada a mediana como medida de posição, identificou-se também os quartis

inferior e superior e os valores extremos (mínimo e máximo). Pode-se observar

que a distribuição dos valores de produtividade e de IHO apresentaram

considerável simetria, assim como evidenciado pelos valores de assimetria

próximos de zero para ambas as variáveis (Tabela 6).

Prod relativa0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1 Mediana 25%-75% Min-Max

IHO

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12 Mediana 25%-75% Min-Max

Figura 16 – Gráfico “box-plot” para a distribuição dos valores de produtividade

relativa da cultura do feijoeiro e valores de intervalo hídrico ótimo.

Após descrição das variáveis produtividade relativa e IHO por meio da

estatística descritiva e análise exploratória dos dados, buscou-se uma melhor

descrição dessas variáveis por meio da análise de distribuição espacial. Para

isso, foram construídos semivariogramas experimentais em função dos valores

Page 68: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

54

medidos para cada variável. Além disso, em função das complexas interações

entre as propriedades físicas do solo e o comportamento vegetal, buscou-se

avaliar também a distribuição espacial da variável densidade do solo.

O semivariograma experimental para a variável produtividade relativa

apresentou estrutura de dependência espacial, a qual foi descrita por meio de

um modelo esférico, com alcance de 11,5 metros (Figura 17), conforme os

resultados obtidos por Guimarães, (2007) em estudos desenvolvidos nessa

mesma área.

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0 5 10 15 20

h - m

(h)

semivariograma experimental

sph (Co=0,003; Co+C= 0,019; a=11.5)

Figura 17 – Semivariograma experimental para os valores de produtividade

relativa da cultura do feijoeiro.

A distribuição espacial da variável intervalo hídrico ótimo apresentou

alcance igual ao obtido para a variável produtividade relativa, porém, o modelo

exponencial apresentou melhor ajuste à distribuição de valores medidos para

essa variável (Figura 18).

Page 69: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

55

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0 5 10 15 20 25

h - m

(h)

semivariograma experimental

exp (Co=0,27; Co+C=0,53; a=11,5)

Figura 18 – Semivariograma experimental para valores de intervalo hídrico

ótimo (IHO)

A variável densidade do solo (ds) também demonstrou estrutura de

dependência espacial, conforme mostrado na Figura 19, evidenciando que,

tanto a variável ds, como as variáveis produtividade relativa e IHO não

ocorreram de maneira aleatória no espaço.

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0 2 4 6 8 10 12 14 16

h - m

(h)

semivariograma experimental

sph (Co=0,0018;Co+C=0,0052; a=7)

Figura 19 – Semivariograma experimental para valores de densidade do solo

Page 70: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

56

Dentre as três variáveis estudadas espacialmente, a variável ds (Figura

19) foi a que apresentou menor alcance (7 metros), além de fraca estrutura de

dependência espacial. Esta variável é um indicador da condição estrutural do

solo, intimamente relacionada com a macro estrutura. Como a macro estrutura

é fortemente variável no espaço, comumente a variável ds não apresenta

estrutura de dependência espacial ou apresenta estrutura de dependência

espacial fraca com pequeno alcance.

A produtividade relativa (Figura 17) e o IHO (Figura 18) apresentaram

estrutura de dependência espacial melhor definida, com alcance de 11,5

metros.

Com o propósito de visualizar a distribuição espacial para os valores de

produtividade relativa, IHO e ds, procedeu-se a interpolação por krigagem, a

partir de valores medidos e utilizando-se os modelos ajustados aos

semivariogramas experimentais. As superfícies de valores dessas variáveis são

apresentadas nas Figuras 20, 21 e 22.

A distribuição espacial da variável produtividade relativa apresentou

maiores valores na porção inferior da Figura 20 ao longo de toda direção X. Na

região central da Figura 20 apresentaram-se os menores valores de

produtividade relativa, seguindo até o canto superior esquerdo desta mesma

Figura. O pico de produção (produtividade relativa = 1) foi alcançado na

coordenada 31,5 e 1,5 metros para X e Y, respectivamente.

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

0,91 0,83 0,75 0,67 0,59 0,51 0,43 0,35

Figura 20 – Distribuição espacial dos valores de produtividade relativa.

Page 71: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

57

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção Y

- m

0,072 0,063 0,054 0,045 0,036 0,027 0,018 0,009 0

Figura 21 – Distribuição espacial dos valores de intervalo hídrico ótimo

1.5 4.5 7.5 10.5 13.5 16.5 19.5 22.5 25.5 28.5 31.5 34.5 37.5 40.5 43.5 46.5

Direção X - m

1.5

4.5

7.5

10.5

13.5

Direção - Y

m

1,47 1,44 1,40 1,36 1,32 1,28 1,24 1,20

Figura 22 – Distribuição espacial dos valores de densidade do solo.

Nas Figuras 21 e 22, pode-se observar que a distribuição espacial dos

valores de IHO está intimamente associada à distribuição espacial dos valores

de ds, segundo uma relação inversa. Destaca-se na Figura 22 que as regiões

com maiores os valores de ds (acima de 1,4 Mg m-3) correspondem às regiões

com menores valores de IHO (Figura 21). Observa-se inclusive que a região

localizada no canto inferior direito da Figura 22 com valores de ds acima da

densidade crítica corresponde à região que apresenta IHO nulo (Figura 21).

A comparação dessas Figuras com a Figura 20, que mostra a

distribuição espacial dos valores de produtividade relativa permite visualizar

que a correlação espacial entre produtividade relativa e IHO, se existente, pode

ser considerada fraca. De fato, o semivariograma experimental cruzado entre

Page 72: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

58

essas duas variáveis, não permitiu o ajuste de um modelo que permitisse a

descrição desta correlação espacial.

Apesar disso, a observação das superfícies de valores de

produtividade relativa e de IHO para valores da direção x entre 1,5 e 40 metros

revela que a correlação espacial entre essas duas variáveis se manifesta em

linhas gerais. A região com coordenadas x entre 40 e 45 metros, apresentando

os maiores valores de ds promoveu a ocorrência de valores de IHO próximos

de zero, gerou uma descontinuidade no processo que correlaciona

produtividade relativa com IHO. Por outro lado, isto reflete a necessidade de

identificar, para o sistema em questão, com suas especificidades

características de solo e de manejo, bem como para esta cultura, os valores

limites de porosidade de aeração e de resistência à penetração que sejam

adequados para caracterizar o IHO, visto a influencia destas duas variáveis na

amplitude do IHO. Destaca-se que valores diferentes dos adotados como

limitantes para porosidade de aeração e resistência à penetração poderiam

gerar IHO diferentes de zero para valores de ds superiores à densidade crítica

obtida (1,42 Mg m-3).

Além disto, deve-se considerar que a amostragem de solo para a

determinação dos valores de resistência à penetração média e de umidade,

nos diferentes potenciais, foi realizada na camada de 5 a 10 cm de

profundidade. Observações locais permitiram constatar que grande parte do

sistema radicular das plantas concentrou-se nas camadas mais superficiais.

Provavelmente, a camada de solo que abrange os 5 centímetros superficiais,

na qual grande parte do sistema radicular concentrou-se, foi suficiente para

sustentar razoável desenvolvimento vegetal e conseqüentemente razoável

produtividade da cultura, mesmo nos pontos onde foram identificados elevados

valores de ds e consequentemente baixos valores de IHO, na camada

amostrada (5 a 10 cm).

A reduzida habilidade do IHO em descrever a distribuição dos valores

de produtividade relativa pode estar, em grande extensão, relacionada ao fato

de que a faixa de valores de densidade do solo identificados no campo revela

uma forte concentração de valores em torno do valor crítico de ds.

Evidentemente, a amplitude reduzida de valores, a qual expressa o alto nível

Page 73: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

59

de compactação do sistema, torna difícil a identificação de uma relação causa

conseqüência entre as variáveis IHO e produtividade relativa.

Finalmente, pode-se observar que, apesar dessas limitações, as

regiões com menores valores de produtividade relativa estão relacionadas com

IHO estreitos e que o oposto também é verdadeiro, em razoável extensão.

Assim, embora as imperfeições do processo tenham limitado a identificação de

correlações bem definidas entre essas variáveis, evidencia-se o grande

potencial de aplicação dos recursos utilizados para estudos desta natureza.

Necessário se faz a adequação destes procedimentos às especificidades dos

sistemas agrícolas em estudo.

Page 74: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

60

5. CONCLUSÕES

Os resultados demonstraram que o aumento da densidade do solo

influenciou negativamente na amplitude do intervalo hídrico ótimo. O IHO

tornou-se nulo para densidade de 1,42 Mg m-3, considerando os limites

estabelecidos.

Com a diminuição da amplitude do IHO, aumenta a ocorrência de

valores de umidade do solo fora dos limites impostos por este índice.

A resistência do solo à penetração foi a principal variável a restringir a

magnitude do intervalo hídrico ótimo, passando a substituir a θPMP como limite

inferior do mesmo, a partir da densidade de 1,15 Mg m-3.

A análise espacial revelou que as variáveis porosidade de aeração,

resistência do solo à penetração, produtividade relativa, intervalo hídrico ótimo

e densidade do solo apresentaram estrutura de dependência espacial com

alcances de 15 metros para as variáveis porosidade de aeração e resistência à

penetração, 11,5 metros para as variáveis produtividade relativa e IHO e 7

metros para a variável densidade do solo.

Page 75: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

61

6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS

ARAÚJO, M. A.; INOUE, T. T.; TORMENA, C. A. Qualidade física do solo avaliada pelo intervalo ótimo de potencial da água no solo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais… Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. ARAÚJO, M.A., TORMENA, C.A. and SILVA, A.P. Physical properties of a dystrophic Red Latosol (Oxisol) under crop cultivation and native forest. Revista Brasileira de Ciências do Solo, Vinosa, v .28, n.2, p.337-345, 2004. BAVER, L. D.; GARDNER, W. H.; GARDNER, W. R. Soil physics. 4. ed. New York: J. Wiley, 498 p, 1972. BENJAMIN, J. G.; NIELSEN, D. C.; VIGIL, M. F. Quantifying effects of soil conditions on plant growth and crop production. Geoderma, Amsterdam, v. 116, p. 137-148, 2003. BETZ, C.L.; ALLMARAS, R.R.; COPELAND, S.M.; RANDALL, G.W. Least limiting water range: traffic and long-term tillage influences in a Webster soil. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 62, p. 1384-1393, 1998. BEUTLER, A. N.; CENTURION, J. F.; ROQUE, C. G.; SILVA, A. P. Intervalo hídrico ótimo versus produção de grãos de soja em Latossolos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais...Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. BRADY, N.C., Natureza e propriedades dos solos. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 1989, 7ª ed, 878 p. BUSSCHER, W.J. Adjustment of flat-tipped penetrometer resistance data to a commom water content. Trans. ASAER, St. Joseph, v. 33, p. 519-524, 1990. CAVALIERI, K. M. V.; TORMENA, C. A.; VIDIGAL FILHO, P. S.; SILVA, A. P. Influência de sistemas de preparo nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico. In: REUNIÃO BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA, 15., 2004, Santa Maria. Anais... Santa Maria: UFSM: SBCS, 2004. CD-ROM. COSTA NETO, P.L.O. Estatística. São Paulo: Edgard Blücher, 1990, 10ª ed. São Paulo, 264p. DEXTER, A.R. & YOUNGS, I.M. Soil physic toward 2000. Soil and Tillage Research, Amsterdam, v. 24, p. 101-106, 1992. EHLERS, W. W.; KOPKE, F.; HESSE; F.; BOHM, W. Penetration resistance and growth root of oats in tilled and untilled loess soil. Soil and Tillage Research, Amsterdam, v. 3, p. 261-275, 1983.

Page 76: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

62

EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema brasileiro de classificação de solo. Rio de Janeiro, 1999. 412p. EMBRAPA. Manual de métodos de análise de solo. Centro Nacional de Pesquisa de Solo. 2ª ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA-CNPS, 1997. 212p. EMBRAPA. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos. Manual de métodos de análise de solos. Rio de Janeiro, 1979. Pagina irregular. GAMERO, C.A. Efeito dos tipos de preparo sobre características do solo e da cultura do milho (Zea mays – L). 1985. 102 f. Tese (Doutorado)–Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1985. GONÇALVES, A. C. A.; TRINTINALHA, M. A.; TORMENA, C. A.; REZENDE, R.; FOLEGATTI, M. V. Distribuição espacial do armazenamento de água no solo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 33, 2004, São Pedro. Anais... São Paulo: 2004. CD-ROM. GONÇALVES, A.C.A. Variabilidade especial de propriedades físicas do solo para fins de manejo da irrigação. 1997. 118 f. Tese (Doutorado)–Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1997. GRABLE, A.R. & SIEMER, E.G. Effects of bulk density, aggregate size, and soil water suction on oxygen diffusion, redox potential and elongation of corn roots. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 32, p. 180-186, 1968. GRIS, C. F.; GOMES, L. L.; CORRÊA, J. B. D.; MELASIPO, G. M. V. Efeitos da compactação do solo em um Latossolo Vermelho distroférrico típico na cultura do milho. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais... Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. GUIMARÃES, R.M.L. Distribuição espacial de variáveis físico-hídricas em um Nitossolo Vermelho e correlação com o desenvolvimento do feijoeiro. 2007. 79 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia) Universidade Estadual de Maringá, Maringá. HERRICK JE, JONES TL (2002) A dynamic cone penetrometer for measuring soil penetration resistance. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 66, p. 1320-1324. HOAD, S.P.; RUSSEL, G.; LUCAS, M.E.; BINGHAM, I.J. The management of wheat, barley, and oat root systems. Advances in Agronomy, Neward, 2001. IMHOFF, S.; DA SILVA, A.P.; DIAS JÚNIOR, M.S. & TORMENA, C.A. Quantificação de pressões críticas para o crescimento de plantas. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 25, p. 11-18, 2001.

Page 77: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

63

IMHOFF, S.; SILVA, A.P.; TORMENA, C.A. Aplicações da curva de resistência no controle da qualidade física de um solo sob pastagem. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.35, p.1493-1500, 2000. KAISER, D. R.; STRECK, C. A.; REINERT, D. J.; REICHERT, J. M.; SANTI, G.; KUNZ, M. Compactação do solo e suas relações no desenvolvimento radicular e produtividade do feijoeiro. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais... Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. KAY, B.D. Rates of changes of soil structure under different cropping systems. Advances in Soil Science, v.12, p. 1-51, 1989. KAY, B.D.; SILVA, A.P. & BALDOCK, J.A. Sensivity of soil structure to changes in organic carbon content: predictions using pedotransfer functions. Canadian Journal Soil Science, Ottawa, v. 77, p. 655-667, 1997. KIEHL, E.J. Manual de edafologia: Relações solo-planta. São Paulo: Ceres, 1979. 262p. KRANZ, W.M. População de plantas In: FUNDAÇÃO INSTITUTO AGRONÔMICO DO PARANÁ. O feijão no Paraná. Londrina, 1989. p.115-25. (Circular, 63) LEÃO, T. P.; SILVA, A. P.; MACEDO, M. C. M.; IMHOFF, S.; EUCLIDES, V. P. B. Intervalo hídrico ótimo na avaliação de sistemas de pastejo contínuo e rotacionado. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.28, n.3, p.415-423, 2004. LETEY, J. Relationship between soil physical properties and crop production. Advances in Soil Sciences, New York, v. 1, p. 277-294, 1985. LIBARDI, P. L. Dinâmica da água no solo. 2. ed. Piracicaba: USP, ESALQ, Departamento de Ciências Exatas, 2000. 509 p. LIBARDI, P.L.; MANFRON, P.A.; MORAES, S.O. et al. Variabilidade da umidade gravimétrica de um solo hidromórfico. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.20, p. 197-212, 1996. MACHADO, J.L. Qualidade física dos solos em distintos sistemas de uso e manejo quantificada pelo índice S. 2006. 45 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia)–Universidade Estadual de Maringá, Maringá. MEROTTO JR., A.; MUNDSTOCK, C.M. Wheat root growth as affected by soil strength. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.23, n.2, 197-202, 1999. NIELSEN, D.R.; BIGGAR, W.; ERB, K.T. Spatial variability or field-mesuared soil-water properties. Hilgardia, Oakland, v.42, n.7, p.251-259, 1973.

Page 78: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

64

OBERHAUSER, A. G.; BARROS, N. F.; COSTA, L. M.; SILVA, S. R. Crescimento da soja influenciado pelo volume de solo livre de compactação e pela adubação. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais... Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. REEVE, M.J.; CARTER, A.D. Water release characteristic. In: SMITH, K.A. & MULLINS, C.E. (Ed). Soil analysis. New York: Marcel Dekker, 1991. cap 3, p. 111-160. REICHARDT, K.; TIMM, L. C. Solo, planta e atmosfera: conceitos, processos e aplicações. Barueri: Manole, 2004. 477 p. RIBEIRO, G. J. T.; CORRÊA, J. B. D.; LEITE, G. M. V.; GROSS, M. R.; MOURA, F. P.; SOARES, A. A. Compactação e sua influência no desenvolvimento e produção de arroz, em três classes de solos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Anais... Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. RICHARDS, L.A. & WEAVER, L.R. Fifteen atmosphere percentage as related to the permanent wilting point. Soil Science, v. 56, p. 331-339, 1944. ROSS, P.J.; WILLIANS, J. & BRISTOW, K.L. Equations for extending water-retention curves to drynees. Soil Science of American Journal, Madison, v. 55, p. 923-927, 1991. SHARMA, P.K. & BHUSHAN, L. Physical characterization of a soil amended with organic residues in a rice-wheat cropping system using a single value soil physical index. Soil and Tillage Research, Amsterdam, v. 60, p. 143-152, 2001. SILVA, A. P.; KAY, D. B.; PERFECT, E. Characterization of the least limiting water range of soils. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 58, p. 1775-1781, 1994. SILVA, A. P.; TORMENA, C. A.; IMHOFF, S. D. C.; LEÃO, T. P. Intervalo hídrico ótimo: origem, evolução e aplicações em estudos de qualidade física do solo. In: REUNIÃO BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA, 14., 2002, Cuiabá. OS (DES)CAMINHOS DO USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA BRASILEIRA. Cuiabá: UFMT: SBCS, 2002a. p. 479. SILVA, A.P. & KAY, B.D. Estimating the least limiting water range of soils from properties and management. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 61, p. 877-883, 1997. SILVA, A.P. & KAY, B.D. The sensitivity of shoot growth of corn to the least limiting water range of soils. Plant Soil, v. 184, p. 323-329, 1996. SILVA, A.P.; KAY, B.D. & PERFECT, E. Characterization of the least limiting water range. Soil Science Society of American Journal, Madison, v. 58, p. 1775-1781, 1994.

Page 79: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

65

SILVA, S. R.; BARROS, N. F.; NOVAIS, R. F.; PEREIRA, P. R. G. Eficiência nutricional de potássio e crescimento de eucalipto influenciados pela compactação do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 26, p. 1001-1010, 2002b. SILVA, V.R. da. Propriedades físicas e hídricas em solos sob diferentes estados de compactação. 2003. 171 f. Tese (Doutorado)–Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2003. SMITH, C.W.; JOHNSTON, M.A.; LORENTZ, S. The effect of soil compaction and soil physical properties on the mechanical resistance of South African forestry soils. Geoderma, Amsterdam, v. 78, p. 93-111, 1997. STIRZAKER, R.J. Processing tomato response to soil compaction and fumigation. Australian Journal of Experimental Agriculture, Canberra, v. 37, p. 477-483, 1997. STONE, L.F.; GUIMARÃES, C.M.; MOREIRA, J.A.A. Compactação do solo na cultura do feijoeiro - I: efeitos nas propriedades físico-hídricas do solo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.6, p. 207-212, 2002. STAT SOFT. Statistica for windows. [Eletronic manual index], v. 4.3. Tulsa, 1993. STRECK, C. A.; REINERT, D. J.; REICHERT, J. M.; KAISER, D. R. Efeitos da compactação induzida por tráfego na produtividade da cultura da soja. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Solo: alicerce dos sistemas de produção. Anais… Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. TAYLOR, H. M.; ROBERSON, G. M.; PARKER, JUNIOR, J. J. Soil strength-root penetration relations for medium-to coarse-textured soil materials. Soil Science, Baltimore, v. 102, p. 18-22, 1966. TOPP, G.C.; GALGANOV, Y.T.; WIRES, K.C.; CULLEY, J.L.B. Non limiting water range (NLWR): an approach for assessing soil structure. Technical report no 2 - Soil Quality Evaluation Program. Agriculture and Agri-Food Canada. 36p, 1994. TOPP, G.C.; ZEBTCHUK, W. The determination of soil water desorption curve for soils cores. Canadian Journal Soil Science, Ottawa, v. 59, n. 1, p. 19-26, 1979. TORMENA, C. A. Caracterização e avaliação do intervalo hídrico ótimo de um Latossolo Roxo. 1998. 106 f. Tese (Doutorado)–Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 1998. TORMENA, C. A.; SILVA, A. P.; GONÇALVES, A. C. A.; FOLEGATTI, M. V. Intervalo ótimo de potencial da água no solo: um conceito para avaliação da

Page 80: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

66

qualidade física do solo e manejo da água na agricultura irrigada. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 3, p. 286-292, 1999. TORMENA, C. A.; SILVA, A. P.; LIBARDI, P. L. Caracterização do intervalo hídrico ótimo de um Latossolo Roxo sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, MG, v. 22, p. 573-581, 1998. TORMENA, C. A.; VIDIGAL FILHO, P. S.; SILVA, A. P.; JÚNIOR, R. S. O. Qualidade física do solo e produtividade da cultura de mandioca num Latossolo Vermelho distrófico sob diferentes sistemas de preparo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA DO SOLO, 29., 2003, Ribeirão Preto. Solo: alicerce dos sistemas de produção. Anais... Botucatu: UNESP, 2003. CD-ROM. TRINTINALHA, M. A. Utilização da TDR para avaliação da distribuição espacial e estabilidade temporal do armazenamento de água em um Nitossolo Vermelho distroférrico. 2005. 110 f. Tese (Doutorado)–Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2005. VAN GENUCHTEN, M.T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsatured soils. Soil Science Society American Journal, Madison, v. 44, p. 892-898, 1980. VAZ, C. M. P., & HOPMANS J. W. Simultaneous measurement of soil penetration resistance an water content with a combined penetrometer- TDR moisture probe. Soil Science Society American Journal, Madison, v.65, p. 4-12, 2001. VAZ, C. M. P., BASSOI, L. H., HOPMANS, J. W. Contribution of water content and bulk density to field soil penetration resistance as measured by a combined cone penetrometer – TDR probe. Soil and Tillage Research, Amsterdam, v. 60, p. 35-42, 2001. VEIHMEYER, F.J.; HENDRICKSON, A.H. The moisture equivalent as a measure of the field capacity of soil. Soil Science, Baltimore, v.32, p.181-193, 1931. VIEIRA, S.R.; HATFIELD, J.L.; NIELSEN, D.R. et al. Geoestatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia, Oakland, v.51, n.3, p. 1-75. 1983. WARRICK, A.W.; NIELSEN, D.R. Spatial variability of soil physical properties in the field. In: Hillel, D. (Ed.). Applications of Soil Physics, New York: Academic Press, 1980. WU, L.; FENG, G.; LETEY, J.; FERGUSON, L.; MITCHELL, J.; McCULLOUGH-SANDEN, B. & MARKEGARD, G. Soil management effects on the nonlimiting water range. Geoderma, Amsterdam, v. 114, p. 401-414, 2003.

Page 81: UTILIZAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO DO SOLO …intranetdoc.epagri.sc.gov.br/producao_tecnico_cientifica/DOC_4265.pdf · BIOGRAFIA EVERTON BLAINSKI, filho de Miroslau Blainski

67

ZOU, C.; SANDS, R.; BUCHAN, G.; HUDSON, I. Least limiting water range: a potential indicator of physical quality of forest soils. Australian Journal of Soil Research, Otawa, v.38, p. 947-958, 2000.