INFILTRAÇÃO E ATRIBUTOS FÍSICOS DE LATOSSOLO EM SISTEMAS AGROPECUÁRIOS CONVENCIONAIS E CONSERVACIONISTAS
Dorly Scariot Pavei 1; Felipe Das Neves Monteiro1; Roniedison Da Silva Menezes1; Wander Cardoso Valim2 Sonia Armbrust Rodrigues2; Júlio Cesar Salton 3 & Elói Panachuki 4
ABSTRACT –Soil cultivation over the years has been modified all over the planet. This is the same as for agricultural plants. The present study aimed to quantify the infiltration of water in the soil and its interface with physical imaging systems in several decades of experience. The treatments used were: conventional tillage (PC), no-tillage (PD), grazing crop in livestock farming (ILPP), crop integration in crop-livestock farming (ILPL), permanent pasture (PP). As soil samples were collected for physical quantification of density, total porosity, macroporosity, soil microporosity, resistance to penetration, texture, matrix and total size. Water infiltration was evaluated not only with the precipitation intensity of 60 mm h -1. The PD, ILPP and PP systems are infiltration rates of 54.3, 50.71 and 28.8 mm h -1, respectively. The ILPL system presented 2.53% and the PC 1.84% of total organic carbon (TOC). Without an advanced effect, no-tillage and conventional systems increased compaction and caused negative impacts on soil physical quality in the depth of 0.10 - 0.20 m. When the permanent pasture make the same effect in the year 0.05 m from the ground.
Conservation systems favor the infiltration of water into the soil. The system planted direct on the frequency method in infiltration, increase of 92% the infiltration when compared to the permanent grass. A surface compaction (permanent pasture) has a greater capacity to infiltrate and reduce the rate of infiltration when compared to subsurface compaction (no-tillage system).
Palavras-Chave – infiltrômetro de aspersão, cobertura do solo, densidade do solo.
1) Discente do Programa de Pós-Graduação em Agronomia - área de concentração: Produção Vegetal da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Rodovia Aquidauana-UEMS km 12 Zona Rural Aquidauana (MS) CEP 79.200-000, dorlyscariotpavei@yahoo.com.br, (67) 3904-2945 2) Discente do Programa de Pós-Graduação em Agronomia - área de concentração: Produção Vegetal da Universidade Federal da Grande Dourados, Rodovia Dourados-Itahum, Km 12 - Unidade II Caixa Postal: 364 CEP: 79.804-970, wander.cv@hotmail.com, (67) 3410-2357
3) Pesquisador daEmpresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA Agropecuária Oeste, Rodovia BR 163 Km 253,6 Caixa Postal 449 CEP: 79804-970 Dourados MS, julio.salton@embrapa.br, (67) 3416-9700
4) Professor adjunto da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Rodovia Aquidauana-UEMS km 12 Zona Rural Aquidauana (MS) CEP 79.200-000, eloip@uems.br, (67) 3904-2945
1. INTRODUÇÃO
O conhecimento da infiltração de água do solo é importante por permitir a identificação de alterações das propriedades físicas do solo causadas pelas práticas de manejo que influenciam a produtividades das culturas ao longo do tempo. As atividades agrícolas realizadas com fins produtivos e econômicos influem diretamente nos atributos físicos que se relacionam com o processo de infiltração de água, sendo que, quanto mais próximos estes manejos forem das condições naturais de origem do solo, melhores serão as propriedades físicas, químicas e as taxas de infiltração (SILVA, 2012).
A infiltração depende de fatores relacionados ao clima, solo, condições de relevo, manejo adotado, sistemas de preparo, podendo variar até com as características da precipitação e com o uso do solo. Santos e Pereira (2013) afirmam que a textura e a estrutura são propriedades decisivas na circulação de água do solo, uma vez que auxiliam a distribuição e formação dos macro e microporos.
A cobertura vegetal e os resíduos culturais interceptam as gotas de chuva e, assim, favorecem a infiltração e reduzem a erosão hídrica no solo. Os sistemas conservacionistas como o plantio direto e a integração lavoura-pecuária possuem maior capacidade de produção de biomassa vegetal e proporcionam maior conservação da umidade do solo, contribuindo para redução da erosão hídrica logo no início de desenvolvimento dos sistemas.
O sistema de integração lavoura-pecuária possui diversas vantagens quando comparado aos sistemas convencionais de manejo (SALTON et al., 2014). Estes aumentam a fertilidade, acumulam matéria orgânica, auxiliam na ciclagem de nutrientes, favorecem atividades microbianas, auxiliam na quebra dos ciclos de pragas e doenças, trazendo benefícios produtivos, econômicos e ambientais às propriedades agrícolas. Assim, o objetivo deste trabalho avaliar se há efeito de sistemas de manejo agropecuário, convencionais e conservacionistas, em duas décadas de uso do solo na infiltração de água e nos atributos físicos do solo.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido em área experimental da Embrapa Agropecuária Oeste, em Dourados, MS, em solo classificado como Latossolo Vermelho distroférrico típico, caulinítico de textura muito argilosa.
O experimento teve início em 1995 em área de 28 ha cultivada anteriormente para produção de grãos em sistema de cultivo convencional desde meados da década de 1970. Após a implantação, foram planejados cultivos consecutivos com rotação de culturas. As avaliações foram realizadas na cultura da soja em fevereiro de 2015, quando se apresentava no estádio fenológico
R5.1, com 82 dias de desenvolvimento. A implantação da cultura da soja foi realizada em Novembro de 2014, com a cultivar BRS 359 RR, com ciclo de 116 a 124 dias, no espaçamento de 0,45 m, com densidade de 14 a 15 sementes m-1.
Os tratamentos utilizados para as avaliações de infiltração e atributos físicos foram tratamento 1: Cultivo de lavoura em preparo convencional (PC): Lavoura com soja no verão e aveia no inverno em sistema de preparo convencional, com uso de grade aradora e posteriormente grade niveladora; tratamento 2: Cultivo de lavoura em semeadura direta (PD):
Lavoura em sistema plantio direto utilizando rotação de culturas, no verão a soja e o milho, no outono/inverno com trigo e aveia para produção de grãos e nabo e aveia para produção de palhada; tratamento 3: Cultivo de pastagem em integração lavoura-pecuária (ILPP): Cultivo de pastagem no sistema de integração lavoura-pecuária com a alternância entre lavoura de soja/aveia e pastagem (B. decumbens) conduzida em sistema de plantio direto; tratamento 4:
Cultivo de lavoura em integração lavoura-pecuária (ILPL): Cultivo de soja no sistema de integração lavoura-pecuária com a alternância entre lavoura de soja/aveia e pastagem (B. decumbens) conduzida em sistema de plantio direto; tratamento 5: Pastagem permanente (PP): Pastagem permanente com B. decumbens sem uso de adubos ou corretivos desde a implantação do experimento em 1995.
Amostras indeformadas de solo foram retiradas das parcelas experimentais para análises de densidade, porosidade total, macroporosidade, microporosidade do solo e carbono orgânico total nas profundidades de 0,025, 0,05, 0,15 e 0,30 m.
A avaliação de infiltração de água a campo nos diferentes sistemas de manejo foi realizada com a utilização do infiltrômetro de aspersão InfiAsper (ALVES SOBRINHO et al., 2008) para a aplicação das chuvas simuladas. O equipamento foi calibrado para aplicar a intensidade de precipitação de 60 mm h-1, ajustando-se a abertura e o número de fendas no obturador e a pressão de serviço em 32 kPa.
Dispensou-se a realização de pré molhamento das parcelas experimentais para uniformizar a umidade inicial do solo. A precipitação natural de 39,8 mm que ocorreu no dia anterior às avaliações foi suficiente para uniformizar a umidade do solo, uma vez que este se constitui um pré-requisito antes da aplicação da chuva artificial.
As avaliações tiveram início 24 h após a precipitação natural, quando o solo se apresentava na capacidade de campo. A mensuração do escoamento superficial foi realizada de minuto a minuto em provetas de 50, 250 e 500 ml, de acordo com o volume escoado e posterior armazenamento em vinte amostras do volume escoado em cada parcela, em recipientes de 1 litro, em intervalos de três minutos entre cada amostra, adaptado de Panachuki et al. (2015). A coleta da primeira amostra teve início quando foi verificado o escoamento inicial de água na calha coletora e as avaliações se findaram uma hora após o início do escoamento superficial.
O delineamento experimental utilizado foi semelhante a blocos casualizados com cinco tratamentos e cinco repetições para as avaliações de infiltração, massa seca, umidade do solo, tempo de início do escoamento, carbono orgânico total e energia cinética. Nas avaliações físicas de densidade do solo, macroporosidade, microporosidade e porosidade total foram utilizadas parcelas com duplicatas, totalizando 10 repetições. Nos resultados de infiltração utilizou-se a análise de regressão. Para avaliar o efeito dos tratamentos nas demais avaliações, foi realizada análise de variância dos dados obtidos, com posterior aplicação do teste de Tukey a 5% de significância, para a comparação de médias.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
De maneira geral, as maiores diferenças para todos atributos ocorreram na camada superficial (0 – 0,05 m). Em todas profundidades avaliadas os sistemas de manejo alteraram a macroporosidade. Na profundidade de 0 - 0,05 m o preparo convencional se destacou. No entanto, os sistemas conservacionistas possuem maior quantidade de macroporos, os quais são fundamentais para a infiltração de água no solo, uma vez que, se caracterizam como poros de transmissão entre as camadas do solo (Tabela 1).
Nos resultados de densidade do solo o sistema ILPP e a PP apresentaram os maiores valores para a primeira profundidade. Provavelmente, o pisoteio animal aumentou a compactação da camada superficial e obstruiu os poros, aumentando assim sua densidade. Collares et al. (2011), consideram o pisoteio animal como o principal responsável pela degradação da estrutura dos Latossolos, principalmente nas camadas superficiais, mas que não afeta as camadas mais profundas.
O sistema ILP apresentou os maiores valores de carbono orgânico total (COT) na profundidade 0 – 0,05 m, quando comparado aos demais sistemas de cultivo, do mesmo modo que proporcionou maior acúmulo nas camadas mais profundas. O maior aporte de resíduos vegetais na superfície do solo eleva os teores de estoque de carbono em área com ausência de revolvimento do solo (SALTON et al., 2014).
Para todos os sistemas de cultivo o COT foi maior nas camadas superficiais e diminuiu com o aumento da profundidade, sendo semelhante para todos os sistemas de manejo nas camadas mais profundas. O maior acúmulo de COT no ILP ocorreu devido a deposição de maiores quantidades de resíduos vegetais sobre o solo. Isso porque o sistema ILP apresenta diversidade de espécies, com maior produção de biomassa aérea e radicular, promovendo assim maior acúmulo nas áreas cultivadas (BEZERRA et al., 2013).
Tabela 1. Valores de atributos físicos de Latossolo Vermelho distroférrico típico submetido a diferentes sistemas de manejo com integração lavoura-pecuária, Dourados-MS.
SIST. Ds MA MI VTP COT
Mg m-3 --- m3 m-3 --- % 0,00 - 0,05 m
PC 1,22 b 19,58 a
34,61 a
54,19 a
1,84 b
PD 1,31 ab 15,86 b
35,00 a
50,86 a
1,96 b ILP_P
1,34 a 14,75 b
39,87 a
54,62 a
2,45 a ILP_L
1,30 ab 15,16 b
36,93 a
52,09 a
2,53 a
PP 1,33 a
10,77 c
42,85 a
53,62 a
2,42 a 0,05 - 0,10 m
PC 1,38 a
17,38 a
38,20 a
55,58 a
1,70 b
PD 1,39 a
13,72 b
39,16 a
52,88 ab 1,80 b
ILP_P 1,40 a
15,03 a
37,51 a
52,54 ab 1,89 ab
ILP_L 1,36 a
14,93 a
36,11 a
51,04 b 1,74 b
PP 1,25 b
11,82 c
39,48 a
51,30 b 1,98 a 0,10 - 0,20 m
PC 1,44 a
6,98 c
44,04 a
51,02 b
1,54 b
PD 1,39 b
8,23 b
43,62 a
51,85 b 1,47 b ILP_P
1,36 c
10,35 a
42,51 a
52,86 a 1,88 a ILP_L
1,34 c
9,80 a
44,57 a
54,37 a 1,54 b
PP 1,27 d
11,77 ab
40,98 b
52,75 a 1,68 ab 0,20 - 0,40 m
PC 1,41 a
7,53 c
44,23 a
51,76 b
1,35 a
PD 1,38 a
8,02 bc
42,32 a
50,34 b 1,43 a ILP_P
1,32 b
10,58 b
41,17 ab
51,75 b 1,50 a ILP_L
1,31 b
11,14 b
41,41 a
52,55 ab 1,42 a PP 1,30 b 13,95 a 40,09 b 54,04 a 1,14 b (a) SIST. = diferentes sistemas de cultivos; PC = preparo convencional; PD = sistema de plantio direto; ILPP = integração lavoura- pecuária com cultivo de pastagem; ILPL = integração lavoura-pecuária com cultivo de lavoura; PP = pastagem permanente;
Atributos físicos do solo: Ds = densidade do solo; MA = macroporosidade; MI = microporosidade; VTP = volume total de poros; COT
= carbono orgânico total.(b) Letras minúsculas iguais na mesma coluna não diferem pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.
O tempo de início do escoamento superficial e a energia cinética da chuva simulada diferiram estatisticamente entre os sistemas avaliados. Estes não sofreram influencias da umidade inicial do solo, que não apresentou diferenças significativas entre os sistemas (Tabela 2).
O sistema ILP apresentou a maior quantidade de material vegetal sobre o solo, sendo este 3,8 vezes maior que a PP, sistema este que obteve o menor valor. A produção de massa seca vegetal de cada sistema está relacionada ao manejo adotado e da capacidade produtiva de cada espécie vegetal, as quais são influenciadas pela capacidade de adaptação de cada cultura e ambiente utilizado para cultivo (CONCENÇO et al., 2013).
TABELA 2. Valores médios de massa seca vegetal, umidade inicial do solo, energia cinética da chuva simulada, relação percentual entre a energia cinética da chuva simulada e a natural (Ecs/Ecn) e tempo de início de escoamento superficial de Latossolo Vermelho distroférrico típico submetido a diferentes sistemas
de manejo com integração lavoura-pecuária, Dourados-MS.
PROF. PC PD ILPP ILPL PP
Massa seca vegetal (Mg ha-1) 8,43 c
11,48 bc
14,95 a
12,08 ab
3,90 d Umidade inicial (kg kg-1)
0,00 - 0,10 m 0,175 a
0,178 a
0,199 a
0,195 a
0,190 a 0,10 - 0,40 m 0,205 a
0,207 a
0,210 a
0,221 a
0,218 a Energia cinética da chuva simulada (kJ m-2)
1,99 b
5,36 a
1,79 b
1,97 b
1,73 b Ecs/Ecn (%)
96,59 a
96,59 a
96,59 a
96,59 a
96,59 a Tempo de início de escoamento (min.)
17,87 b
150,24 a
9,94 b
17,32 b
7,27 b
(a) PROF. = profundidade de amostragem; PC = preparo convencional; PD = sistema de plantio direto; ILPP = integração lavoura- pecuária com cultivo de pastagem; ILPL = integração lavoura-pecuária com cultivo de lavoura; PP = pastagem permanente; (b) Letras minúsculas iguais na mesma linha não diferem pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.
A cobertura superficial do solo pode influenciar diretamente algumas propriedades do solo, como o teor de matéria orgânica e a infiltração de água. Neste trabalho se pode observar que os resíduos vegetais superficiais influíram diretamente no retardamento do tempo de início de escoamento superficial e na dissipação da energia cinética da chuva simulada.
As equações relativas a infiltração de água no solo estão expostas na Figura 1. O R2 apresentado indica que os ajustes dos modelos de regressão aos valores médios dos sistemas de manejo possuem alta confiabilidade, pois todos possuem valores próximos de 1.
O sistema de manejo que apresentou a maior taxa de infiltração foi o plantio direto, com 54,3 mm h-1. Logo, a pastagem permanente apresentou a menor capacidade de infiltração final, com 28,8 mm h-1. Sistemas como estes, dificultam a infiltração de água no solo por apresentarem maior compactação e reduzida rugosidade superficial. Bono et al. (2012), explicam que sistemas de cultivo de pastagem que apresentem cobertura parcial do solo tendem a manifestar o efeito causado pelos cascos dos animais, causando compactação e selamento da superfície.
Na PP foram verificadas menores quantidades de macroporos e densidade acentuada, o que explica a reduzida infiltração neste sistema. A infiltração de água no solo é um dos fatores primordiais a manutenção e sobrevivência de todos organismos vivos, sendo o solo o filtro natural que permite ou não a realização desta, de forma que, as práticas de manejo e o conjunto de técnicas utilizados nas propriedades agropecuárias tendem a afetar diretamente o armazenamento e a qualidade da água armazenada.
Figura 1 – Infiltração de água em Latossolo Vermelho distroférrico típico submetido a diferentes sistemas de manejo com integração lavoura-pecuária, Dourados-MS. PC = preparo convencional; PD = sistema de
plantio direto; ILPP = integração lavoura-pecuária com cultivo de pastagem; ILPL = integração lavoura- pecuária com cultivo de lavoura; PP = pastagem permanente (fonte: autoria própria).
4. CONCLUSÕES
Os sistemas conservacionistas favorecem a infiltração de água no solo. O sistema de plantio direto apresenta maior eficiência na infiltração, aumentando 92% a infiltração, quando comparado a pastagem permanente. Enquanto a pastagem permanente tem maior efeito na restrição da taxa de infiltração e na redução da infiltração acumulada quando comparada a compactação sub- superficial.
Em 20 anos de cultivo os sistemas de integração lavoura-pecuária (ILPL e ILPP) promovem maior acúmulo de carbono orgânico total (COT) nos primeiros 0,05 m do solo.
A longo prazo o sistema de plantio direto e preparo convencional aumentam a compactação e provocam impactos negativos na qualidade física do solo na profundidade de 0,10 - 0,20 m.
Enquanto a pastagem permanente gera o mesmo efeito nos primeiros 0,05 m do solo.
BIBLIOGRAFIA
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