Atributos físicos dos Solos

Os principais atributos físicos dos solos mais estudados para avaliação do processo de qualidade e, consequentemente, da compactação dos solos são: densidade, macroporosidade, microporosidade, porosidade total, resistência mecânica do solo a penetração (RMSP), estabilidade de agregados e permeabilidade.

Segundo Brandão et al. (2006), a densidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total permitem uma avaliação da degradação física dos solos, enquanto que (EHERLES et al., 1983; CAMARGO e ALLEONI, 1997; IORI et al., 2012) acrescentam também a RMSP como atributos indispensáveis a avaliação da compactação.

Segundo Camargo e Alleoni (1997), a compactação, além de ser um impedimento mecânico ao crescimento radicular, afeta também os processos de aeração, condutividade térmica, infiltração e redistribuição de água, além dos processos químicos e biológicos, afetando o desenvolvimento das raízes superficiais e pivotantes, retardando o crescimento das culturas anuais, perenes, e pastagens. Dessa forma, a compactação do solo propicia condições para o escoamento superficial, favorecendo o processo de erosão. De acordo com MULLER et al. (2001), a compactação pode ser provocada pelo superpastejo, diminuindo a produção da parte aérea, em virtude da redução do número de raízes no perfil do solo, resultando na exposição do solo às gotas de chuva mais intensa. Assim, ocorrerá o aumento da densidade e a diminuição da porosidade total do solo, diminuindo a capacidade de infiltração e, consequentemente, favorecendo o escoamento superficial (MULLER et al., 2001). Portanto, é

imprescindível conhecer os atributos físicos dos solos para se avaliar a compacidade dos solos.

Densidade

A densidade do solo tem sido considerada como um dos atributos mais seguros na avaliação da compactação do solo, por receber pequena influência do teor de água no momento da coleta (REICHERT et al., 2007). Ela é também conhecida como densidade aparente ou global e representa a relação entre a massa de sólido seco e a soma dos volumes ocupados pela parte sólida do solo. De uma maneira geral, quanto maior for a densidade do solo, maior será a sua compactação, pior será sua estrutura, menor será sua porosidade total, menor permeabilidade do solo e, consequentemente, maiores serão as dificuldades para o crescimento do sistema radicular e desenvolvimento das plantas (KIEHL, 1979; FERREIRA, 1986).

Segundo Kiehl (1979), a densidade do solo pode ser classificada de acordo com os seguintes limites: i) solos turfosos de 0,20 a 0,40 kg dm-3_{; ii) solos humíferos de 0,75 a 1,00}

kg.dm-3_{; iii) solos argilosos de 1,00 a 1,25 kg.dm}-3_{; e iv) solos arenosos de 1,25 a 1,40 kg.dm}- 3_{. Entretanto, Torres e Saraiva (1999), simplificam a amplitude da densidade do solo para duas}

categorias, de acordo com as características mineralógicas do solo: i) solos argilosos vão desde 1,00 kg dm-3 (sob condições naturais e quando são ricos em matéria orgânica) até 1,45 kg dm-3 (solos mal manejados e compactados) e ii) solos arenosos de 1,25 a 1,70 kg dm-3.

A densidade do solo apresenta implicações diretas sobre a porosidade e infiltração de água no solo. Trabalho realizado por Beutler et al. (2001), obtiveram valores de densidade do solo que variavam de 0,83 a 1,19 kg dm-3, em Cerrado nativo e plantio direto com cultivo contínuo com milho em experimento, realizado em Latossolo Vermelho Distrófico típico, textura muito argilosa. Sendo que no Cerrado nativo ocorreu menor densidade, maior macroporosidade, maior volume total de poros.

Segundo Fonseca et al. (2007), os limites críticos de densidade para solos argilosos é em torno de 1,40 g cm3. Entretanto, Bowen e Kratky (1985), apontam 1,55 kg dm-3 e 1,85 kg dm-3 como valores críticos da densidade, respectivamente, para solos de textura argilosa e textura arenosa; destacam ainda que valores maiores que estes podem comprometer o desenvolvimento radicular e, consequentemente, a redução da produção vegetal.

Porosidade

O sistema poroso do solo é importante em estudos, pois, envolve: i) armazenamento e movimentação da água e gases; ii) desenvolvimento do sistema radicular; iii) fluxo e retenção de calor, e iv) resistência mecânica do solo. No entanto, não se deve apenas determinar a porosidade total, devido ser informação de utilidade limitada, sendo indispensável o conhecimento da distribuição do tamanho dos poros (FERREIRA, 1986). Deste modo, a porosidade consiste um importante atributo do solo, desde que não seja analisada em conjunto com a macro e microporosidade. A macroporosidade representa o volume dos macroporos (diâmetro maior que 0,06 mm) (AZEVEDO e DALMOLIM, 2004), em relação ao volume do solo, os quais são responsáveis pela aeração, movimentação da água e também pelo crescimento do sistema radicular. Em contrapartida, a microporosidade corresponde ao volume de microporos (diâmetro menor que 0,06 mm), em relação ao volume total do solo, que tem a função de reter a água no solo, para que sejam absorvidas pelas plantas (KIEHL, 1979). A porosidade total consiste no somatório da micro e da macroporosidade.

Solos arenosos apresentam maior quantidade de macroporos e, portanto, tem maior permeabilidade, ou seja, tem baixa capacidade de retenção de água nos solos. A água penetra no perfil do solo pela força da gravidade, carreando os nutrientes necessários aos desenvolvimentos das plantas, como também transporta produtos contaminantes ao ambiente (agrotóxicos, produtos de decomposição de lixo, entre outros) para o lençol freático ou aquífero.

O valor da porosidade total depende de várias características do solo como: textura, argilas 2:1 ou argila 1:147, matéria orgânica, entre outras. De maneira geral, solos arenosos apresentam porosidade total entre 35 e 50%, enquanto que os solos argilosos a faixa de porosidade total fica compreendida entre 40 e 60%. Cabe destacar que a movimentação de gases nos solos depende da característica de cada solo, mas, de maneira geral, nos solos argilosos a circulação é mais lenta do que nos arenosos (AZEVEDO e DALMOLIN, 2004).

O solo ideal, segundo Camargo e Alleoni (1997), deve apresentar 50% de volume de poros totais, que, na capacidade de campo, teria 33,5% ocupado pela água e 16,5% ocupado pelo ar. Para Oliveira et al. (2000, p. 34), o solo ideal é aquele que “[...] não apresenta

47 _{Quando óxidos de ferro e de alumínio reagem com a sílica formam as argilas 2:1 (argilas montmorilonitas) e}

1:1 (argilas caolinitas) que expressa a relação sílica x alumínio. As argilas 2:1, são características dos solos temperados, enquanto as 1:1 dos solos tropicais (RONQUIM, 2010).

problemas de fertilidade, deficiência de água ou oxigênio, não é suscetível à erosão nem oferece impedimentos à mecanização, apresentando potencialidade para obtenção de boa colheita.”

Macroporosidade

Os pesquisadores vêm buscando valores críticos dos atributos dos solos para melhor analisarem as condições edáficas, para o melhor desenvolvimento das plantas. Assim, há vários autores que apontam valores relativamente diferentes para o mesmo atributo. No entanto, não se pode deixar de analisar as condições em que eles foram obtidos, tendo em vista a grande variabilidade edafoclimática.

Reichert et al. (2007), destacam a importância de se entender a diferença entre valores críticos, limitantes ou restritivos. Segundo o autor, o valor é crítico quando pode retardar alguma função ou o crescimento da planta, mas que não limitaria nem restringiria tal função, enquanto que o valor limitante ou restritivo ocorre quando interrompe ou impede alguma função ou o crescimento da planta. Os valores críticos devem servir como alerta para que medidas preventivas ou recuperadoras sejam executadas, para que os valores não se tornem restritivos ao crescimento e desenvolvimento das plantas.

Segundo Lal (1999, p. 68), “[...] Os níveis críticos devem ser definidos em termos de perdas na produção, ou outras funções econômicas e ambientais do solo.”

Os valores críticos da macroporosidade variam muito entre os diferentes autores, devido à complexidade dos solos. Os valores críticos de macroporosidade estão abaixo de 0,10 a 0,16 m3 m-3, sendo que valores inferiores a 0,10 a 0,12 m-3 m-3 são frequentemente utilizados para indicar condições limitantes a aeração do solo (VAN LIER, 2001). Todavia, Carter (1990), observou que macroporosidade maior que 0,12 a 0,14 m-3 m-3 são adequadas para aeração do solo, como também para a produção de grãos. Outro caminho para indicar limites da porosidade do solo é apontado por KIEHL (1979), que ressalta que um solo apresenta condições apropriadas para o desenvolvimento vegetal quando sua porosidade é constituída por 1/3 de macroporos e 2/3 de microporos.

O valor de macroporosidade de aeração mínimo de 10% tem sido utilizado de forma generalizada como limitante ao crescimento de raízes, devido à baixa difusão do oxigênio no solo (SILVA et al., 2002). Geralmente são aceitos e adotados valores de porosidade de

aeração < 0,10 m-3 _m-3 _{como restritivos ao desenvolvimento radicular para a maioria das}

culturas (KIEHL, 1979; LAL, 1999; BEUTLER et al., 2007). Tal condição é decorrente da compactação excessiva ou adicional que aumenta a resistência mecânica à penetração radicular, reduz aeração, altera o fluxo da água e do calor e afeta a disponibilidade de água e nutrientes (CAMARGO e ALLEONI, 1997).

Resistência mecânica do solo à penetração

Outro atributo bastante empregado na avaliação das condições físicas do solo é a resistência mecânica do solo à penetração (IMHOFF et al., 2000) em virtude de ser um sistema prático e fácil de se trabalhar, pode-se realizar amostragem das extensas áreas agropecuárias, bem como permite a criação de gráficos em planilhas eletrônicas para melhor visualização dos níveis de compactação nas diferentes camadas estudadas. No entanto, esse atributo é altamente influenciado pelo teor de água no solo (que pode interferir nos resultados obtidos.

A RMSP quantifica a resistência mecânica oferecida pelo solo ao crescimento radicular ou ao impacto à ponteira de um penetrômetro (SILVA et al., 2002) que é utilizada para avaliar os efeitos dos sistemas de manejos do solo sobre o ambiente radicular (TORMENA e ROLOFF, 1996). Para Silveira et al. (2010), este atributo é considerado a propriedade mais adequada para expressar o grau de compactação do solo e, consequentemente, permite identificar a resistência que solo oferece à penetração das raízes.

Arshad et al. (1996) e Beutler et al. (2001), apresentaram as seguintes classes de resistência mecânica do solo à penetração:

i) muito baixo: < 1,1 MPa – sem limitação; j) ii) baixa: 1,1 a 2,5 MPa - pouca limitação; k) iii) média: 2,6 a 5,0 MPa - alguma limitação; l) iv) alta: 5,1 a 10,0 MPa - sérias limitações;

m) v) muito alta: 10,1 a 15,0 MPa - raízes praticamente não crescem, e n) vi) extremamente alta: > 15,0 MPa - raízes não crescem.

Entretanto, para Imhoff et al. (2000), os valores críticos de resistência à penetração variam de 1,5 a 4,0 MPa, sendo que o valor de 2,0 MPa é aceito, de maneira geral, como impeditivo ao crescimento radicular. Contudo, Lal (1999), Imhoff et al. (2000) e Silva Filho et

al. (2010) consideram o valor de 2,5 MPa como restritivos ao crescimento radicular. No Quadro 2 constam os valores da RMSP apontados por diversos autores.

Quadro 2. Valores críticos da resistência mecânica do solo à penetração segundo várias referências bibliográficas.

Valores críticos Fontes

< 1,1 MPa: muito baixo - sem limitação 1,1 a 2,5 MPa: baixa - pouca limitação 2,6 a 5,0 MPa: média - alguma limitação 5,1 a 10,0 MPa: alta - sérias limitações;

10,1 a 15,0 MPa: muito alta - raízes praticamente não crescem, e

> 15,0 MPa: extremamente alta - raízes não crescem

Canarache (1990); Arshad et al. (1996); e Beutler et al. (2001)

1,5 a 4,0 MPa, sendo que o valor de 2,0 MPa é aceito de uma maneira geral como impeditivo ao crescimento radicular

Imhoff et al. (2000) 2,5 MPa consiste o limite crítico, neste caso pode

impedir alguma função ou o crescimento radicular.

Imhoff et al. (2000) < 2,5 MPa não apresenta limitações ao

crescimento radicular;

2,6 e 10 MPa causariam algumas limitações >10 MPa não possibilitariam o crescimento radicular.

Canarache (1990), Reichert et al. (2007)

Valores críticos de RMSP 2 a 3 MPa como restritivo para o crescimento radicular para

espécies florestais Silva et al. (2002)

2,38 e 2,07 MPa (teor de água de 0,14 kg kg-1 e 0,27 kg kg-1, respectivamente), ocorreu redução

da produtividade de grãos de arroz Beutler e Centurion (2003). 2,0 MPa como limite crítico para o ótimo

crescimento do sistema radicular. Silva et al. (1994)

Canarache (1990), em estudos realizados em laboratório sugere alguns limites de RMSP ao crescimento radicular: i) valores < 2,5 MPa não apresenta limitações ao crescimento radicular; ii) valores entre 2,6 e 10 MPa causariam algumas limitações, e valores superiores a 10 MPa não possibilitariam o crescimento radicular.

Vê-se que os valores de RMSP variam muito entre os diversos pesquisadores, em virtude da grande relação de dependência desse atributo com outras variáveis, tais como, umidade do solo, microporosidade, macroporosidade, porosidade total, densidade do solo,

matéria orgânica, entre outros, como também em função de cada espécie vegetal. Para espécies florestais, têm sido considerados os valores de 2 a 3 MPa, como restritivo para o crescimento radicular (SILVA et al., 2002). Em espécies agrícolas, há também uma grande variação de valores considerados críticos à RMSP, que vai depender da espécie, da classe de solo e do teor de água no solo. Na cultura do arroz, no estudo efetuado em LATOSSOLO Vermelho Distrófico e LATOSSOLO Vermelho Eutroférrico, ocorreu redução da produtividade de grãos no maior teor de água (0,14 kg kg-1 e 0,27 kg kg-1), a partir da RMSP de 2,38 e 2,07 MPa (BEUTLER e CENTURION, 2003).

Segundo Ehlers et al. (1983), nos sistemas em que ocorre menor revolvimento no solo e acumulação de matéria orgânica, há maior probabilidade de haver maior eficiência das raízes e microrganismos na sua função de estruturar o solo, permitindo maior amplitude dos limites de resistência à penetração, podendo ser considerado nessas condições o limite restritivo de 5 MPa. Deste modo, o aumento do teor de matéria orgânica no solo até o nível ótimo é imprescindível para melhorar as condições físico-químicas.