O conhecimento do comportamento de características e propriedades físicas dos solos permite a obtenção de dados para indicar sistemas de uso e manejo mais adequados ao controle da erosão, com conseqüente aumento da produtividade (SANTOS et al., 2005). . Sendo que é pelo solo, via matéria orgânica, que a maior parte do carbono é sequestrado em ecossistema de pastagem (BRAGA, 2006).
Um dos tipos de degradação que afetam diretamente as características físicas e químicas do solo é a erosão hídrica, responsável pela perda de nutrientes, reduções na capacidade de infiltração, na umidade do solo e na produtividade agrícola contribuindo para intensificar o processo de empobrecimento físico-químico do solo. Tal degradação é causada por uma série de fatores: chuva, tipo de solo, topografia, cobertura e manejo do solo e por práticas conservacionistas de suporte às atividades de campo (BERTOL et al., 2007). Dessas variáveis, a cobertura do solo é o fator que isolado, tem maior influência sobre a erosão (SEGANFREDO et al. (1997). A manutenção da cobertura do solo tem sido apontada como uma das maneiras mais eficientes de reduzir as perdas de água e sedimentos por erosão (BERTOL et al., 2006)
Campanha et al. (2008) constataram que a presença de gramínea cultivada (Andropogon gayanus), em uma área desmatada de Caatinga, promoveu uma boa cobertura do solo, sendo responsável pelas baixas perdas erosivas.
A compactação é outro grave problema para a qualidade do solo e o desenvolvimento de uma agricultura sustentável, pois modifica os fluxos de água e ar no solo e reduz a produtividade das culturas (REINERT et al., 2009). O pisoteio animal pode compactar o solo, aumentando a densidade do mesmo (HAMZA; ANDERSON, 2005).
O processo de compactação reduz a densidade e a macroporosidade do solo, aumenta a resistência do solo ao crescimento radicular, em condições de baixa umidade, e reduz a oxigenação do solo, quando úmido (MARSCHNER, 1995). A redução no tamanho dos poros
afeta diretamente a capacidade de armazenamento de água no solo, comprometendo a absorção de nutrientes e respiração de raízes (VIEIRA, 1985),
Em solo compactado, o sistema radicular concentra-se próximo à superfície, tornando a planta mais susceptível a déficits hídricos e com limitada capacidade de absorver nutrientes em camadas subsuperficiais (VALE et al., 1994)
A cobertura do solo, assim como para o controle da erosão, é uma das formas de reduzir compactação. A ocupação do solo pelas plantas forrageiras tem sido uma estratégia para melhorar as características de solos agrícolas (REINERT et al., 2009). O sistema radicular das gramíneas parece ter grande importância na reestruturação da camada arável, tornando o solo mais resistente à ação do impacto da gota de chuva (DECHEN; LOMBARDI NETO; CASTRO, 1981).
Para cada solo há uma densidade crítica, a partir da qual a resistência torna-se tão elevada que diminui ou impede o crescimento de raízes (ROSEMBERG, 1964). A densidade do solo crítica é dependente principalmente de sua classe textural. Reichert et al. (2003) obtiveram densidade do solo crítica para algumas classes texturais: 1,30 a 1,40 Mg m-3 para solos argilosos, 1,40 a 1,50 Mg m-3 para os franco-argilosos e de 1,70 a 1,80 Mg m-3 para os franco-arenosos.
Analisando os aspectos que levam o solo a ser ou não erodido, observa-se que a água desempenha um papel decisivo para a sustentabilidade dos sistemas uma vez que seu ciclo é fundamental para a produção e o equilíbrio dos diversos componentes dos modelos de produção a pasto. A água tem a função de carrear nutrientes do solo para a planta via fluxo de massa ou difusão (TAIZ; ZEIGER, 2006). Na planta realiza uma série de processos metabólicos, como a transpiração que é responsável por manter o equilíbrio osmótico do sistema, reduzindo a temperatura na folha e garantindo a troca gasosa via estômato para que os processos fotossintéticos sejam mais eficientes (TAIZ; ZEIGER, 2006).
A água é cada dia mais um recurso escasso e diante de sua importância, o uso racional da água dentro do sistema solo-planta-atmosfera. O conhecimento da eficiência de uso de água por plantas forrageiras é necessário para orientar um manejo que seja mais econômico em termos de gasto de água. As gramíneas tropicais de um modo geral utilizam de 350 a 500g de H2O para
produção de 1g de matéria seca (TAIZ; ZEIGER, 2006). Pode parecer ineficiente, mas leguminosas precisam do dobro da quantidade de água para produzir a mesma quantidade de matéria seca (TAIZ; ZEIGER, 2006). As gramíneas produzem maiores quantidades de biomassa que as leguminosas com a mesma quantidade de água, utilizando então melhor esse recurso. Além da espécie forrageira, por exemplo, a textura do solo pode afetar diretamente a eficiência de uso da água (KATERJI; MASTRORILLI, 2009). O conhecimento das características físicas do solo,
neste caso, permite estabelecer estratégias de manejo para a conservação do solo e uso eficiente da água.
A estacionalidade de produção de forragem na região semi-árida é causada por um único fator: a ausência de água. Em locais onde há disponibilidade deste recurso, o uso da irrigação possibilita altas produções de fitomassa vegetal em pequenas áreas, sendo possível, através do estabelecimento de manejos sustentáveis a obtenção de altas eficiências de uso de água.
A eficiência de uso da água é uma medida que relaciona entradas e saídas desse recurso no sistema. É comumente utilizada para avaliar o desempenho de um sistema de irrigação (OWEIS; HACHUM, 2006). Ultimamente a eficiência está relacionada com a produtividade da água, ou seja, com quanto se pode produzir utilizando determinada quantidade de água (OWEIS; HACHUM, 2006). Silva et al. (2007b), em pasto de capim-tanzânia, produziu até 75kg de matéria seca de forragem com a utilização de um milímetro de água.
Diante da escassez de água e da importância desse recurso principalmente para zonas áridas e semi-áridas, a busca deve ser sempre por sistemas de irrigação que utilizem água de forma mais eficiente (OWEIS; HACHUM, 2006), aplicando-se a lâmina d’água com base na exigência da cultura e na evapotranspiração do local (MANTOVANI et al., 2006). A irrigação noturna e na madrugada tende a ser mais eficiente porque as perdas por evapotranspiração são menores (DRUMOND; AGUIAR, 2005). Além da economia de água é possível reduzir em até 80% os custos com energia elétrica com a utilização da irrigação noturna, pelas tarifas diferenciadas praticadas em todo o Brasil (DRUMOND; AGUIAR, 2005). Os sistemas também são mais economicamente viáveis considerando o uso da energia noturna que é 80% mais barato que a
energia convencional e sendo montados em bases fixas, reduzem a necessidade de mão de obra (DRUMOND; AGUIAR, 2005).
2.4 Importância do nitrogênio como fator externo para a sustentabilidade de modelos de