UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO

VARIABILIDADE DA FERTILIDADE

E AMOSTRAGEM DO SOLO NO SISTEMA PLANTIO DIRETO

JAIRO ANDRÉ SCHLINDWEIN Eng. Agr. (UNIJUI)

Dissertação apresentada como um dos requisitos para obtenção do Grau de Mestre em Ciência do Solo

Porto Alegre (RS), BRASIL Março, 1999

Dedico este trabalho à Vanderléia, minha esposa, minha companheira, minha felicidade, minha paz...

AGRADECIMENTOS

Ao professor Ibanor Anghinoni, pela orientação precisa, estímulo, compreensão e amizade durante todo o decorrer do curso.

A Universidade Federal do Rio Grande do Sul, pela oportunidade.

A CAPES pela bolsa de estudos e à FAPERGS e FINEP/PRONEX pelo financiamento do trabalho.

Aos professores do Departamento de Solos/FA-UFRGS, João Mielniczuk, Meurer, Egon Klamt, Marino, Clésio, Bohnen, Déborah, Nestor, Neroli, Flavio, Scholles, Paulo, Pedro, pelo conhecimento e experiência transmitida, pela amizade e incentivo.

Aos professores da UNIJUI, em especial Sandra V. Fernandes, Leonir Uhde, Roberto Carbonera pela amizade e incentivo.

À EMBRAPA - CNPT, Rainoldo Kochhann e José Denardin; FUNDACEP - FECOTRIGO, Ciro Petrere e José Ruedell; COTRISA, Amando Dalla Rosa e João Becker, pela disponibilização de seus valiosos experimentos fundamentais para o desenvolvimento deste trabalho, pelas informações prestadas, pelo apoio e pela amizade.

Aos agricultores Jorge Jovanella, Salet, Almiro, Ardemio, Fernando Kraedy, Speroni e Galiotto que gentilmente possibilitaram a coleta das amostras de solo em suas lavouras, pelas informações prestadas e pela amizade.

Aos colegas de turma Paulo, Daniel, Vanessa pela amizade, incentivo e ajuda.

Aos colegas de Curso Salet, Danilo, Antônio, Ciro, Thomé , Pillon, Cassol, Vanderlise, Plinio, Ramon, Sônia, Dieckow, Larisa, Marcelo, Carlos, Fabiane, Lúcio, Flávia, Suzan, Rogério, Madalena, Leandro, Kaiser, Luiz Fernando, Lílis, Eliseu, Inda, Beatriz, Dalmolin pela amizade, companheirismo e ajuda.

Aos bolsistas Cláudio, Álvaro e Elaine pelo auxílio.

Aos funcionários do departamento de solos/FA-UFRGS, do Laboratório de Solos, pela amizade e auxílio.

Aos meus pais primeiro José Ardemio Schlindwein e Ilse Elisabetha Bald Schlindwein, segundos Claudio Dal Castel e Normilde Dal Castel, pela educação, pela ajuda, pelo carinho, pelo apoio, pela amizade, pelo, pela...

Aos meus irmãos primeiro Tânia, Airton, Gilmar, Márcia e Marcelo; segundos João, Carla, Lei, Lucinda e João Enio, pelo entusiasmo transmitido.

Aos colegas da COTRIJUI, pela ajuda na localização das áreas.

À todos os meus amigos, que de uma forma ou outra, ao seu modo, contribuiram para a realização deste trabalho, pela compreensão, pela participação e ajuda.

VARIABILIDADE DA FERTILIDADE E AMOSTRAGEM DO SOLO NO SISTEMA PLANTIO DIRETO\1

Autor: Jairo André Schlindwein

Orientador: Professor Ibanor Anghinoni

SINOPSE

As adubações quando desuniformes ou em linhas afetam a variabilidade horizontal e a deposição superficial dos resíduos culturais, fertilizantes e a reciclagem de nutrientes formam gradientes a partir da superfície do solo no sistema plantio direto. Desenvolveu-se dois estudos; o primeiro com o objetivo de quantificar a variabilidade horizontal do solo para definir o número de subamostras para formar uma amostra representativa da fertilidade do solo. Amostrou-se 36 pontos, na profundidade de 0-10 cm, de forma diferenciada nas adubações a lanço (5x10 cm, espessura/largura) e em linha (5 cm x largura da entrelinha) em oito lavouras comerciais da região Noroeste do Rio Grande do Sul, com diferentes tempos de cultivo no sistema plantio direto. O segundo estudo, com o objetivo de avaliar o estado de fertilidade do solo, determinou a profundidade de amostragem no sistema plantio direto com os mesmos valores de fósforo e potássio disponíveis (Mehlich-I) do sistema convencional, em quatro experimentos, com mesmo histórico de cultivo entre os sistemas, localizados em diferentes regiões do RS, representando solos, sistemas de rotação, modos de adubação e tempos de cultivo. Determinou-se, em ambos os estudos, os atributos de fertilidade: pH em água, índice SMP, matéria orgânica e fósforo e potássio (Mehlich-I). O número mínimo de subamostras para estimar, com boa representatividade (α=0,05 e erro em relação à média de 10 %) o pH, índice SMP e matéria orgânica, foi baixo (menor do que 8) e para fósforo e potássio foi alto (maior do que 40); o número de subamostras (20) indicado para o sistema convencional, implica em um erro em torno de 20% em relação à média no sistema plantio direto; o ajuste de profundidade de amostragem se justifica em solos com teores de fósforo e potássio até os níveis críticos; em solos com teores mais elevados, a profundidade de amostragem a partir da superfície não afeta as recomendações de adubação.

1\

Dissertação de Mestrado em Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, (110p.) - Março de 1999.

SOIL FERTILITY VARIABILITY AND SAMPLING IN THE NO TILLAGE SYSTEM\1

Author: Jairo André Schlindwein Adviser: Professor Ibanor Anghinoni

SUMMARY

Nonuniform and/or row fertilization increase the spatial variability, and the surface deposition of crop residues and fertilizers and the nutrient cycling create gradients from the soil surface in the no tillage sistem. Two studies were then conducted. The first one, to evaluate the horizontal variability to determine the number of subsamples for representative sampling of the fertility of the soil. Thirty six single samples, at the 0-10 cm depth, differentiated according with the fertilization practice: broadcast (5x10 cm) and row (5 cm x inter-row width) were collected in eigth field crop areas, from the Northwest region os the state of Rio Grande do Sul-Brazil, under different periods of time in the no tillage system. The second study, to evaluate the soil fertility status, determined the depth of sampling in the no tillage system with the same values for available (Mehlich-I) phosphorus and potassium of the conventional tillage sampled in four field plot experiments with the same crop system, fertilizer management and different periods of time under no tillage system, from different regions of the State, in oxisols. The number of subsamples to estimate, with good accuracy (α=0,05 and error around the average of 10 %), the soil: pH, SMP index and organic matter content was low (less than 8) and high for phosphorus and potassium (more than 40). The number of subsamples (20) as indicated for the conventional tillage, implies in an error of 20 % around the average in the no tillage system. The adjustment of the sampling depth was reliable in soils up to the critical levels of available phosphorus and potassium; the depth of sampling was not important for soils above the critical levels, because fertilizer recommendation is not affected.

1\

M.S. dissertation in Soil Science, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, (110p.) - March, 1999.

SUMÁRIO

Página

1. INTRODUÇÃO... 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA... 3

2.1. Evolução do sistema plantio direto e implicações sobre a amostragem do solo... 3

2.2. Variabilidade do solo e os sistemas de manejo... 4

2.3. Variabilidade do solo e amostragem no sistema plantio direto... 6

2.3.1. Variabilidade horizontal... 6

2.3.2. Variabilidade vertical... 10

2.3.3. Variabilidade temporal... 13

2.4. Variabilidade do solo e a performance das culturas no sistema plantio direto... 16

2.5. Variabilidade do solo e procedimentos de amostragem... 17

2.6. Amostragem do solo e as recomendações de adubação e calagem no sistema plantio direto... 19

3. MATERIAL E MÉTODOS... 23

3.1. Estudo 1: Variabilidade horizontal de índices de fertilidade em lavouras no sistema plantio direto... 23

3.1.1. Características das lavouras... 23

3.1.2. Histórico das áreas amostradas... 24

3.1.2.1. Lavoura cultivada há seis anos no sistema plantio direto e adubação a lanço... 24

3.1.2.2. Lavoura cultivada há nove anos no sistema plantio direto e adubação a lanço... 25

3.1.2.3. Lavoura cultivada há três anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 26

3.1.2.4. Lavoura cultivada há três anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 27

3.1.2.5. Lavoura cultivada há cinco anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 27

3.1.2.6. Lavoura cultivada há sete anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 28

3.1.2.7. Lavoura cultivada há 10 anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 29

3.1.2.8. Lavoura cultivada há 12 anos no sistema plantio direto e adubação em linhas... 30

3.1.3. Metodologia de amostragem. ... 30

3.1.4. Análises e determinações. ... 31

3.2. Estudo 2: Estado de fertilidade do solo no sistema plantio direto... 32

3.2.1. Caracterização das áreas experimentais. ... 33

3.2.1.1. Área 1:Estação Experimental da UFRGS, Eldorado do Sul... 33

3.2.1.2. Área 2: FUNDACEP - FECOTRIGO, Cruz Alta... 35

3.2.1.3. Área 3: EMBRAPA - CNPT, Passo Fundo... 37

Página

3.2.1.4. Área 4: COTRISA, Santo Ângelo... 39

3.2.2. Metodologia de amostragem... 40

3.2.3. Análises e determinações... 41

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO... 42

4.1. Variabilidade horizontal dos índices de fertilidade do solo e número de subamostras no sistema plantio direto... 42

4.1.1. Matéria orgânica do solo... 42

4.1.2. pH do solo. ... 45

4.1.3. Índice SMP. ... 47

4.1.4. Potássio disponível do solo. ... 49

4.1.5. Fósforo disponível do solo. ... 52

4.2. Definição do número de subamostras para recomendação de adubação e calagem no sistema plantio direto... 56

4.3. Variabilidade vertical dos índices de fertilidade do solo no sistema plantio direto ... 61

4.2.1. Teor de matéria orgânica do solo. ... 61

4.2.2. pH do solo. ... 66

4.2.3. Índice SMP do solo. ... 70

4.2.4. Potássio disponível do solo. ... 73

4.2.5. Fósforo disponível do solo... 76

4.4. Variabilidade vertical, estado de fertilidade e amostragem do solo visando as recomendações de adubação e calagem no solo no sistema plantio direto... 79

4.4.1. Fósforo e potássio disponíveis... 79

4.1.2. Nitrogênio... 84 4.1.3. Calagem... 86 5. CONCLUSÕES... ... 90 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... ... 92 7. APÊNDICES... ... 103 vii

RELAÇÃO DE TABELAS

Página 1. Teor de matéria orgânica e coeficiente de variação, em lavouras comerciais

no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação, tempo de cultivo e teor de argila... 43 2. Número mínimo de subamostras para estimar o teor de matéria orgânica do

solo, em lavouras comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes forma de adubação e tempo de cultivo... 43 3. Valor de pH e coeficiente de variação, em lavouras comerciais no sistema

plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 46 4. Número mínimo de subamostras para estimar o pH do solo em lavouras

comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 46 5. Valor do índice SMP e coeficiente de variação, em lavouras comerciais no

sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 48 6. Número mínimo de subamostras para estimar o índice SMP do solo, em

lavouras comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 48 7. Potássio disponível e coeficiente de variação do solo, em lavouras

comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes forma de adubação, tempo de cultivo e teor de argila... 50 8. Número mínimo de subamostras para estimar os teores de potássio

disponível do solo, em lavouras comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 50 9. Fósforo disponível e coeficiente de variação do solo, em lavouras comerciais

no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes forma de adubação, tempo de cultivo, classe de solo e nível crítico... 53 10. Número mínimo de subamostras para estimar os teores de fósforo

disponível do solo, em lavouras comerciais no sistema plantio direto, localizadas na Região Noroeste do RS, com diferentes formas de adubação e tempo de cultivo... 53

Página 11. Amplitude e média do número de subamostras calculadas em função da

variabilidade das lavouras e probabilidades... 57 12. Amplitude para erro (e) de 20% em relação a média e faixas de teor de

fósforo disponível, em lavouras no sistema plantio direto, localizadas no Noroeste do RS... 57 13. Teor de argila em diferentes camadas, a partir da superfície do solo, nos

diferentes locais de amostragem e sistemas de cultivo... 65 14. Teor de argila em camadas estratificadas do solo, nos diferentes locais de

amostragem no sistema plantio direto... 65 15. Rendimento médio das diferentes culturas nos sistemas convencional e

plantio direto dos experimentos utilizados... 82 16. Necessidade de calcário (PRNT - 100 %) para elevar o pH à 6,0, em

experimentos de diferentes locais do RS, e camadas a partir da superfície do solo e sistemas de cultivo... 87

RELAÇÃO DE FIGURAS

Página 1. Localização das lavouras utilizadas no Estudo 1... 24 2. Localização das áreas experimentais do Estudo 2... 33 3. Teores de matéria orgânica em diferentes camadas a partir da superfície do

solo, locais e sistemas de cultivo. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 62 4. Teores de matéria orgânica em diferentes camadas de solo e locais no

sistema plantio direto. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 63 5. Valores de pH em diferentes camadas a partir da superfície do solo, locais

e sistemas de cultivo. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 67 6. Valores de pH em diferentes camadas de solo e locais no sistema plantio

direto. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 69 7. Valores de índice SMP em diferentes camadas a partir da superfície do

solo, locais e sistemas de cultivo. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 71 8. Valores de índice SMP em diferentes camadas de solo e locais no sistema

plantio direto. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 72 9. Teores de potássio disponível (Mehlich-I) em diferentes camadas a

partir da superfície do solo, locais e sistemas de cultivo. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 74

Página 10. Teores de potássio disponível (Mehlich-I) em diferentes camadas de solo

e locais no sistema plantio direto. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 77 11. Teores de fósforo disponível (Mehlich-I) em diferentes camadas a

partir da superfície do solo, locais e diferentes sistemas de cultivo. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... 78 12. Teores de fósforo disponível (Mehlich-I) em diferentes camadas de solo e

locais no sistema plantio direto. a) Estação Experimental de Agronomia da UFRGS, Eldorado do Sul, RS; b) FUNDACEP-FECOTRIGO, Cruz Alta, RS; c) EMBRAPA-CNPT, Passo Fundo, RS; d) COTRISA, Santo Ângelo, RS... .

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1. INTRODUÇÃO

O solo é um recurso natural, muito importante na produção de alimentos, deve ser considerado não somente como base de sustentação econômica da produção agrícola, mas também na preservação do meio ambiente.

Nas décadas de 60 a 80, prevaleceu no Rio Grande do Sul, um modelo de agricultura, que buscava grandes aumentos na produção agrícola, baseado na adoção da mecanização agrícola e na utilização de altas quantidades de insumos industrializados. Este modelo, associado ao sistema convencional de cultivo, quando mal conduzido, causou, ao longo do tempo, intensa degradação do solo, que resultou na necessidade de introduzir e desenvolver técnicas mais conservacionistas de uso do solo. Dentre elas, destaca-se o sistema plantio direto, com grande expansão da área cultivada, na década de 90, por apresentar características de sustentabilidade e preservação ambiental, sendo considerado, por muitas pessoas, como o novo paradigma da agricultura.

O sistema plantio direto, produz muitas mudanças nos atributos químicos, físicos e biológicos do solo, exigindo a utilização de novos procedimentos e técnicas de manejo em relação ao sistema convencional. Um dos princípios básicos desse sistema, é a manutenção da palhada na superfície do solo e o seu não revolvimento, fazendo com que os fertilizantes aplicados, se concentrem juntamente com a palhada, na parte superior do perfil do solo,

fazendo com que ocorra um gradiente de concentração de atributos de fertilidade do solo.

A variação natural do solo, é determinada pelos fatores e processos de sua formação e é aumentada no sistema plantio direto, em relação ao sistema convencional, pela manutenção das linhas de adubação e a própria palhada das culturas, que permanece na superfície do solo.

A amostragem do solo, é o primeiro passo na adoção dos programas de recomendações de adubação e calagem, deve, por isso, sofrer modificações e/ou ajustes, em relação aos procedimentos recomendados para o sistema convencional. Isto, para contemplar a variabilidade espacial dos índices de fertilidade do solo, que ocorre no sistema plantio direto, sob pena, de provocar recomendações inadequadas, que podem causar prejuízos aos agricultores.

Os objetivos deste trabalho foram: a) determinar a magnitude da variabilidade horizontal dos índices de fertilidade do solo, utilizados nas Recomendações de Adubação e Calagem RS/SC, para definir a forma de amostragem do solo, em diferentes manejos de adubação e tempo de adoção do sistema plantio direto; b) definir procedimentos de amostragem do solo no sistema plantio direto, que considerem a variabilidade vertical (gradientes) dos índices de fertilidade do solo e que reflitam o estado de fertilidade para as culturas.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Evolução do sistema plantio direto e implicações sobre a amostragem do solo

O crescimento da área cultivada no sistema plantio direto ocorreu lentamente no Brasil, desde as primeiras experiências da década de 70 até o início da década de 90. A área cultivada nesse sistema aumentou sensivelmente a partir dessa época, apresentando, em 1996, 5,2 milhões de ha, que representa, 10 % da área cultivada (Wiethölter et al., 1998). O aumento da área cultivada nesse sistema ocorreu em maiores proporções no Rio Grande do Sul, em relação ao aumento no país: em 1996 atingiu 1,7 milhões de ha e em 1997, 2,3 milhões de ha, representando, 29 e 40 % da área cultivada, respectivamente (Farias & Ferreira, 1997). Existem regiões no RS, como no Planalto Médio e Alto Uruguai, com mais de 90% da sua área cultivada no sistema plantio direto na safra 1996/97 (Denardin et al., 1998).

A mudança no sistema de cultivo alterou as características químicas, físicas e biológicas, bem como suas interrelações, causando mudanças no estado da fertilidade do solo em relação ao sistema convencional, necessitando de novos procedimentos de amostragem para possibilitar recomendações de corretivos e fertilizantes adequadas ao sistema plantio direto (Anghinoni & Salet, 1995). Essa necessidade é melhor visualizada ao consultar as Recomendações de Adubação

e Calagem em uso nos Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (Comissão, 1995), onde não é explicado como interpretar os resultados das sugestões de profundidades de amostragem do solo no sistema plantio direto.

As pesquisas, nesses estados, não têm acompanhado o ritmo da evolução da adoção e das demandas do sistema plantio direto. Ênfase foi dada, inicialmente, ao estudo das características físicas (densidade, agregação, etc.), químicas (disponibilidade e concentração dos nutrientes) e biológicas do solo afetadas pelo sistema plantio direto. Atualmente, está se dando maior importância ao conhecimento dos mecanismos e processos envolvidos na determinação da fertilidade do solo, para estabelecer procedimentos e metodologias para amostragem do solo no sistema plantio direto, visando as recomendações de adubação e calagem.

2.2. Variabilidade do solo e os sistemas de manejo

A heterogeneidade do solo é uma condição intrínseca, que ocorre naturalmente, tanto no sentido vertical como horizontal (Anghinoni & Salet, 1998). Essa variabilidade se refere às características químicas, físicas e biológicas do solo, por mais homogêneas que sejam os aspectos visuais quanto à topografia, cor e vegetação (Santos & Vasconcellos, 1987). Desde a formação do solo, os materiais de origem pode apresentar composição química diferenciada, sendo posteriormente influenciado pelos fatores e processos de formação do solo, tais como, clima, relevo, organismos e tempo (Berg & Klamt, 1997a).

A ação antrópica na prática da agricultura, no sistema convencional, altera as características químicas do solo, pela utilização de corretivos e fertilizantes, causando maior variabilidade do solo (Santos & Vasconcellos, 1987;

5 Couto, 1997), que é aumentada no sistema plantio direto pela ação residual dos fertilizantes utilizados nas adubações em linha (Kray et al., 1997) e em superfície, juntamente com os resíduos culturais reciclados (Souza, 1992; Anghinoni & Salet, 1998). A maior variabilidade ocorre na direção transversal às linhas de adubação (Couto, 1997). A ocorrência da erosão e o transporte de partículas de solo e da matéria orgânica também influenciam a variabilidade.

Falkoff et al. propuseram, em 1981, um modelo simplificado para estimar os fatores que influenciam a variabilidade de solos em condições de alta intemperização, bem drenados e cultivados intensivamente (Berg & Klamt, 1997a). As causas da variabilidade em distâncias menores do que 100 metros estão mais relacionadas com as desuniformidades causadas pelo manejo do solo; em distâncias entre 100 e 1000 metros o relevo pode ser o fator mais importante e em distâncias superiores a 1000 metros, o material de origem seria mais influente, seguido do clima.

No sistema convencional, o processo de preparo do solo provoca uma homogeneização dos nutrientes oriundos da decomposição dos restos culturais na camada mobilizada do solo, bem como, os oriundos da adição dos corretivos e fertilizantes, resultando numa variabilidade menor do que no sistema plantio direto. O estudo da variabilidade espacial tem também importância no sentido de fornecer elementos para o planejamento experimental, buscando reduzir o erro experimental.

2.3. Variabilidade do solo e amostragem no sistema plantio direto 2.3.1. Variabilidade horizontal

Quando as colheitadeiras fazem uma perfeita distribuição da palhada na superfície do solo e as adubações no sistema plantio direto são à lanço, espera-se uma variabilidade horizontal semelhante à do sistema convencional. Porém, quando as adubações são feitas na linha de semeadura ocorre uma maior concentração de alguns nutrientes na linha (principalmente os menos móveis), causando maior variabilidade (Kray et al., 1997).

A rotação de culturas é uma condição básica para o sucesso e continuidade do sistema plantio direto. A utilização de culturas com diferentes espaçamentos são cultivadas numa mesma área e as linhas de adubação quase sempre não coincidem. Segundo Anghinoni & Salet (1998), essa pratica de utilização permite formular a hipótese de que o sistema plantio direto consolidado (longo período) apresente uma variabilidade menor do que na fase inicial de implantação do sistema e semelhante ao sistema convencional de cultivo do solo.

Segundo Santos & Vasconcellos (1987), Souza (1992), Salet et al. (1996a), Couto (1997), Schlindwein & Anghinoni (1998) e Anghinoni & Salet (1998), o fósforo e o potássio são os nutrientes que apresentam as maiores variações e o pH, índice SMP e teor de matéria orgânica apresentam as menores variações no sentido horizontal.

O conhecimento da distribuição horizontal dos nutrientes do solo possibilita a definição da localização do sítio de coleta e quantificar o número de subamostras necessárias para uma amostra representativa de uma gleba; visa também a distribuição controlada de fertilizantes, sementes e defensivos de acordo com a variabilidade do solo. Souza (1992) e Couto (1997) utilizaram

7 procedimentos geoestatísticos, para determinar o alcance da representatividade do solo. No trabalho de Souza (1992), os dados de alcance, ou seja, a distância em que os pontos amostrados então espacialmente correlacionados entre si, foram menores no sistema plantio direto para fósforo e matéria orgânica. Os coeficientes de variação (estatística clássica) obtidos por esse autor para os índices de fertilidade (fósforo, potássio e teor de matéria orgânica), a exemplo do obtido por Salet et al. (1996a), foram elevados para fósforo e potássio, tanto no sistema convencional como no sistema plantio direto, porém maiores neste último. Além da determinação do sítio e a intensidade de amostragem, Salet et al. (1996a) e Anghinoni & Salet (1998) consideram que o instrumento de coleta das amostras é muito importante no sentido de evitar possíveis perdas de solo. Isto também foi observado por Schlindwein & Anghinoni (1998), principalmente das camadas superficiais, mais ricas em alguns atributos da fertilidade. Deve-se, portanto, adequar o instrumento de coleta à necessidade de contemplar a variabilidade dos atributos da fertilidade em diferentes situações de cultivo, tais como: tempo de implantação do sistema e a forma de adubação (lanço, ou em linhas). Neste sentido, Kray et al. (1997) encontraram maior variabilidade dos atributos da fertilidade do solo, quando estes estavam em níveis mais baixos e as adubações eram feitas nas linhas de cultivo.

Jones & Wells (1990) caracterizaram a variação horizontal em três tipos: as microvariações se referem às variações entre dois pontos separados por distâncias até 0,05 m e são resultantes exclusivamente das adubações em linhas; as mesovariações se referem aos pontos entre de 0,05 a 2,0 m e são devido as adubações em linhas; as macrovariações se referem a pontos com distâncias maiores que 2,0 m. Nas amostragens de solo, as macrovariações devem ser

contempladas pelo número de subamostras, enquanto que as micro e mesovariações devem ser contempladas com o tamanho e local de amostragem.

A variabilidade dos índices de pH do solo é dependente das dosagens de calcário anteriormente aplicadas. No sistema plantio direto, as dosagens aplicadas tem sido menores do que no sistema convencional e, normalmente, com distribuição a lanço e sem incorporação ao solo. Em ambos os sistemas, ocorre uma baixa variabilidade horizontal nos valores de pH, necessitando-se de um pequeno número de subamostras para estimar, com boa representatividade, a situação da área (Santos & Vasconcellos, 1987; Salet et al., 1996a; Couto, 1997; Schlindwein & Anghinoni, 1998).

O índice SMP está relacionado diretamente com o pH do solo e mede as fontes potenciais de acidez do solo (basicamente hidrogênio e alumínio ligados à matéria orgânica e na superfície dos argilominerais). De maneira geral, segue, mais ou menos o mesmo comportamento do pH, com relação a variabilidade e número de subamostras necessárias para estimar a necessidade de calcário (Salet et al., 1996a; Schlindwein & Anghinoni, 1998) para elevar o pH do solo ao nível desejado. No entanto, Couto (1997) encontrou coeficiente de variação médio de 102 % para a necessidade de calcário (que variou de 125 a 2000 kg ha-1), calculada pelo alumínio trocável no solo, em área de pivô central, onde os teores de alumínio variaram bastante.

A distribuição superficial da palhada das culturas é, normalmente, feita de forma homogênea pelas colheitadeiras, contribuindo para uma baixa a média variabilidade horizontal nos teores de matéria orgânica, determinando, também, um pequeno número de amostras necessárias para estimar os seus teores. Santos & Vasconcellos (1987), Salet et al. (1996a), Souza (1992), Couto (1997) e

9 Schlindwein & Anghinoni (1998) encontraram baixa variabilidade nos teores de matéria orgânica.

A colocação do fosfato solúvel, na forma granulada, próximo das linhas de cultivo, objetiva aumentar o seu aproveitamento pelas plantas, diminuindo sua adsorção aos óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio presentes nos solos altamente intemperizados e com baixo pH. As adubações desuniformes ou feitas em linhas favorecem a variabilidade horizontal, pelo fósforo residual, que se mantém disponível por mais de uma cultura (Kitchen et al., 1990; Westfall et al., 1991; Klepker & Anghinoni, 1993; Kray et al., 1997).

Souza (1992), utilizando a geoestatística para estudar diferentes preparos de solo em diferentes locais e profundidades de amostragem observou, em alguns casos, variações muito grandes de potássio em pequenas distâncias (efeito de pepita puro - variância aleatória causada pelo erro de medida, ou microvariabilidade não detectada pela grade de amostragem); em outros, encontrou correlação espacial (alcance) e até ausência de correlação (distribuição aleatória). No entanto, a variabilidade determinada pelo coeficiente de variação e o número de amostras para bem representar os teores de fósforo do solo no sistema plantio direto, foi relativamente grande, o que foi confirmado pelos dados obtidos por Salet et al. (1996a) e Schlindwein & Anghinoni (1998).

O potássio é rapidamente liberado dos restos vegetais e microbianos na forma iônica para absorção pelas plantas. É um elemento muito móvel no solo e facilmente absorvido pelas plantas, podendo ocorrer lavagem do íon potássio presente na parte aérea, concentrando-se na base das plantas e na superfície do solo (Klepker & Anghinoni, 1995a). Com isso aumenta a variabilidade horizontal

(deposição na base das plantas) e vertical (pela absorção em camadas mais profundas com redeposição superficial no solo).

Souza (1992) encontrou situações de variação muito grande de potássio em áreas muito pequenas, enquanto que, em outras, observou distribuição normal, com menor variabilidade, porém ainda relativamente grande. Santos e Vasconcellos (1987), Salet et al. (1996a), Schlindwein & Anghinoni (1998) também encontraram resultados bastante variáveis, mostrando que o potássio não apresenta padrão uniforme de comportamento em diferentes locais.

A variabilidade horizontal da argila é considerada pequena (Libardi et al., 1986, Souza, 1992), podendo ser muito influenciada pela perda de camadas superficiais, devido à erosão do solo (Albuquerque et al., 1996; Couto, 1997), sendo muito pouco influenciada por preparos de solo (Souza, 1992).

2.3.2. Variabilidade vertical

As adubações e adições de corretivos da acidez em linhas logo abaixo da superfície do solo, ou a lanço na superfície do solo, sem o seu revolvimento, são as principais causas do aumento das concentrações dos índices de fertilidade na superfície do solo, causando o gradiente de concentração, no sistema plantio direto.

Associada à forma de adubação, a deposição superficial dos resíduos culturais por ocasião das colheitas, sem a sua incorporação ao solo, altera as taxas de decomposição da matéria orgânica e liberação de nutrientes no solo, especialmente nas camadas de 0-2,5 cm de profundidade, após 4 a 6 anos de cultivo no sistema plantio direto (Bayer, 1992).

11 A formação do gradiente será específica e diferente para cada índice de fertilidade do solo, visto que estes possuem características particulares de reações, interações e formas de liberação e de absorção pelas plantas. De maneira geral, os elementos com características de menor mobilidade no solo formam os maiores gradientes de concentração, como fósforo, depois , seguindo na ordem, o cálcio, o magnésio e o potássio.

O não revolvimento do solo no sistema plantio direto causa uma “frente de acidificação” em função da decomposição dos resíduos do material orgânico e das reação dos fertilizantes nitrogenados, diminuindo o pH do solo (Eckert, 1991; Paiva et al., 1996; Anghinoni & e Salet, 1998). Porém, quando se aplica calcário em doses maiores do que as necessárias para neutralizar apenas essa frente de acidificação, ocorre uma elevação do pH (Merten, 1988; Bayer, 1992; Cassol, 1995; Bissani, 1997; Amaral, 1998) formando, um gradiente de alcalinização no perfil do solo, difundido à pequenas profundidades. A distribuição irregular de calcário no sistema plantio direto pode possibilitar uma variação horizontal muito grande. Por outro lado, partículas de calcário infiltram-se no perfil do solo por fissuras no terreno, canalículos deixados por raízes e por galerias deixadas por macro e microrganismos (Miyazawa et al., 1992; Gassen & Kochhann, 1998; Wiethölter et al., 1998; Amaral, 1998; Petrere, 1998), elevando o pH do solo à maiores profundidades. Isto pode aumentar a variabilidade do solo em profundidade, por exemplo, na camada de 5-10 cm de profundidade, por que essa descida de partículas dificilmente será homogênea.

No sistema plantio direto, ocorre uma concentração superficial de matéria orgânica no solo (Eltz et al., 1989), especialmente quando as adições forem maiores do que as perdas (Bayer, 1996; Sollins et al., 1996). Entretanto,

segundo os autores, parte da matéria orgânica permanece protegida física e quimicamente no solo, podendo aumentar até um certo ponto, dependendo muito da textura do solo.

Eckert & Johnson (1985) observaram que em três anos de cultivo sem aplicação de fósforo, os teores disponíveis desse nutriente nas camadas mais profundas (5-15 cm) diminuíram, enquanto que na camada superficia (0-5 cm) aumentaram, devido à reciclagem, ou frações menos lábeis de fósforo que aumentaram sua disponibilidade, devido às mudanças químicas, físicas e biológicas ocorridas no solo. De qualquer forma, ocorreu a formação de um gradiente, que aumentou mais significativamente nos tratamentos com dosagens crescentes de fósforo aplicadas. Resultados semelhantes também foram observados por Wiethölter et al. (1998). As freqüentes adubações em superfície a lanço ou nas linhas de cultivo (variando de 0-10 cm de profundidade) tendem à formação de gradiente de concentração superficial (Weil et al., 1988; Eltz et al., 1989; Klepker & Anghinoni, 1993).

O potássio, além de sofrer intensa reciclagem pelas culturas (Klepker & Anghinoni, 1995a), apresenta uma grande variabilidade no solo. Trata-se de um nutriente utilizado em grandes quantidades pelas culturas sendo necessária sua reposição de forma contínua. Mesmo no sistema convencional ocorre uma concentração superficial, caracterizando a formação de um gradiente (Muzilli, 1983; Eltz et al., 1986; Klepker & Anghinoni, 1995a; Amaral et al., 1996), porém menor do que no sistema plantio direto.

Embora o teor de argila do solo seja um atributo físico, relacionado ao tamanho das partículas, importante na estrutura e agregação do solo, o mesmo afeta as propriedades químicas do solo (CTC). É utilizado pela Comissão (1995)

13 para classificar o solo em classes, para a recomendação de fertilizante fosfatado. A sua variação vertical é resultante da iluviação no perfil do solo, podendo originar solos podzólicos.

2.3.3. Variabilidade temporal

A variabilidade temporal também ocorre com alguns atributos da fertilidade do solo, em função de que a agricultura é considerada um sistema aberto, ocorrendo trocas com o meio, influenciadas pela aplicação de insumos, exportação de nutrientes pelos grãos, imobilização por microrganismos, reações de troca e/ou adsorção pela fase sólida do solo, erosão e lixiviação, entre outras. Estas variações podem ocorrer em maiores ou menores espaços de tempo.

O pH do solo pode apresentar variações em pequenos períodos de tempo, por sofrer grande influência da umidade do solo como, por exemplo, em solos alagados, e pela diluição de sais. Porém as variações também podem ocorrer em períodos de tempo maiores (meses ou anos) pela acidificação, devido a decomposição da matéria orgânica e reação de fertilizantes nitrogenados (James & Wells, 1990; Eckert, 1991; Paiva et al., 1996). A acidificação do solo também pode ocorrer devido à erosão e/ou lixiviação de cátions básicos.

O índice SMP, mede o poder tampão da acidez do solo e está relacionado ao pH e à matéria orgânica do solo. Com o tempo de cultivo no sistema plantio ocorre aumento dos teores de matéria orgânica, que tem ligações fortes com o hidrogênio e o alumínio, que pode diminuir a acidificação do solo (Salet, 1994 e 1998) e diminuir a atividade do alumínio na solução pela complexação (Salet, 1998), diminuindo as necessidades de calcário no sistema

plantio direto, em relação ao sistema convencional (Pöttker & Ben, 1998; Amaral, 1998; Petrere, 1998).

O teor de matéria orgânica do solo é pouco influenciado, no tempo, quando as adições e as perdas são semelhantes (Bayer, 1996; Fries, 1997). Este fenômeno é relacionado com o carbono do solo oriundo de tecidos vegetais, microrganismos e da matéria orgânica. O manejo do solo, associado às condições ambientais e ao aporte de resíduos orgânicos, define os teores de matéria orgânica no solo. Sistemas de rotação de culturas, combinando leguminosas e gramíneas, apresentam, ao longo do tempo, maior incremento de matéria orgânica do solo do que aqueles sistemas com apenas gramíneas, principalmente no sistema plantio direto, que foi significativamente maior do que no convencional (Bayer, 1996).

A estabilidade da matéria orgânica depende da proteção física (textura e estrutura do solo), pela formação de microagregados com microporos menores do que 2 micrômetros, inacessíveis aos microrganismos; a proteção química é formada por ligações muito fortes (anéis aromáticos); e a proteção químico-fisica é originada pelas cargas que formam ligações muito fortes entre a matéria orgânica e a fase sólida do solo (Sollins et al., 1996).

Diferenças nos teores de fósforo e potássio disponível foram observados por alguns autores (Chills & Jancks, 1967; Lockman & Malloy, 1984; Friesen et al., 1985). As flutuações mensais observadas em períodos anuais, não foram interpretadas como variação temporal, mas relacionadas à condições de umidade do solo e mobilização por microorganismos e/ou culturas. No entanto, variações ao longo do tempo são devido, principalmente, ao aumento dos teores

15 disponíveis, resultantes de adubações maiores do que a exportação pelos grãos, ou vice-versa.

O programa de Adubação e Calagem em uso no RS/SC (Comissão, 1995), foi calibrado no sistema convencional. As recomendações de adubação, quando usadas no sistema plantio direto, tem aumentado significativamente os teores dos nutrientes no solo, principalmente nas camadas mais superficiais (Wiethölter et al., 1998; Santos et al., 1995). Resultados semelhantes também foram observados em locais com outros Programas, no sistema plantio direto (Eckert & Jonson, 1985; Eckert, 1991). Segundo Wiethölter et al. (1998), entre os principais fatores de aumento dos teores de fósforo e potássio no solo, quando cultivado no sistema plantio direto, é a grande redução das perdas por erosão, observada por Bertol et al. (1997), Seganfredo et al. (1997) e Hernani et al. (1997). Os resultados obtidos por Kray et al. (1997) demonstraram que as lavouras com maiores teores de fósforo e potássio apresentaram menor coeficiente de variação, independente do tempo de cultivo no sistema plantio direto. Se os teores de fósforo e potássio aumentam no sistema plantio direto (Eckert & Jonson, 1985; Eckert, 1991; Wiethölter et al., 1998; Santos et al., 1995), então o coeficiente de variação também tende à diminuir com o tempo de cultivo, diminuindo a variabilidade horizontal do solo. Contrariamente à estes, os resultados de Petersen & Kruger (1980) demonstraram aumento da variabilidade ao longo do tempo, quando foram aplicadas maiores quantidades de fósforo e potássio.

2.4. Variabilidade do solo e a performance das culturas no sistema plantio direto

A variabilidade horizontal pode afetar o rendimento das culturas dentro de uma mesma área pela diferença nos teores disponíveis de nutrientes (Souza, 1992). Em observações feitas a campo, o autor encontrou correlação espacial entre a produção das culturas e a variabilidade de alguns índices da fertilidade (teor de fósforo, potássio e matéria orgânica) apenas no sistema plantio direto. É possível, que neste sistema, tenha ocorrido, além da concentração superficial de nutrientes, a existência de sítios de concentração diferenciados de nutrientes, conforme constatado por Klepker & Anghinoni (1993, 1995a) e Kray et al. (1997).

Klepker & Anghinoni (1995b) estudaram o efeito da localização do fertilizante fosfatado no solo e observaram que o comprimento e a densidade de raízes foi maior nas frações de solo com maior disponibilidade de fósforo, em relação as frações com os níveis críticos. Entretanto, os rendimentos foram mais ou menos equivalentes quando os teores, em qualquer localização, estiveram acima dos níveis críticos. Os dados de rendimento das culturas confirmam os citados por Pöttker et al. (1998) em um sistema plantio direto com baixos teores iniciais de fósforo e outro com altos teores, ambos submetidos à diferentes formas e épocas de adubação. Wiethölter et al. (1998) observaram que o rendimento das culturas foi dependente da forma de adubação nos primeiros anos de cultivo no sistema plantio direto em uma área com níveis baixos de fósforo e que, a partir do terceiro ano de cultivo, os rendimentos não diferiram.

17 2.5. Variabilidade do solo e procedimentos de amostragem

Para reduzir os efeitos da variabilidade do solo, instalam-se parcelas experimentais em áreas mais homogêneas e representativas e adota-se os princípios da casualização, delineamento em blocos e repetições. Amostragens ao acaso também podem ser feitas, obtendo-se estimativas de valores médios e de variância . Nestes casos, a variabilidade é descrita pela estimativa da variância e, consequentemente, pelo coeficiente de variação (Reichardt, 1985).

A geoestatística (teoria das variáveis regionalizadas) pode ser empregada no caso de amostragens com distâncias conhecidas, determinando-se a variabilidade espacial das características médias, por autocorrelogramas ou semivariogramas, que definem o grau de dependência no espaço de cada amostragem realizada (Reichardt et al., 1986). Assim, é possível determinar espaçamentos entre pontos de amostragem para os quais as médias, de uma característica do solo, sejam realmente independentes entre si.

Segundo os princípios da estatística clássica, a variabilidade ocorre de forma aleatória. No entanto, vários autores (Souza, 1992; Berg & Klamt, 1997a; Berg & Klamt, 1997b; Libardi et al., 1986, Albuquerque et al., 1996; Mallarino, 1996; Can et al., 1994; Turati et al., 1990) mostraram que a variabilidade de algumas propriedades químicas e físicas do solo, apresentam correlação ou dependência espacial, sugerindo que as avaliações deveriam ser efetuadas pelos métodos da geoestatística. Entretanto, amostragens em grades menores do que 50 metros não são praticas, econômicas e viáveis para a maioria dos propósitos (Berg & Klamt, 1997a).

O conhecimento da variabilidade do solo (estatística clássica) ou o alcance (geoestatística) possibilita melhorar a interpretação da fertilidade do solo,

a utilização racional dos insumos e o uso de experimentos para estudo investigatórios. O conhecimento do alcance possibilita, ainda, evitar o esforço de retirar mais de uma amostra em área com dependência espacial (Souza, 1992; Souza et al., 1997). Entretanto, os esquemas de amostragem mais complexos aparentam ter um efeito muito pequeno no resultado final e que metodologias mais simples, sem afetar a exatidão, são alternativas possíveis (Souza, 1992).

Resultados obtidos por Santos & Vasconcellos (1987), Salet et al. (1996a) e Schlindwein & Anghinoni (1998) de amostragens retiradas ao acaso, permitiram a determinação do número de amostras necessário para estimar atributos da fertilidade do solo, cuja variabilidade foi mais ou menos semelhante às obtida por amostragens sistematizadas dos métodos geoestatísticos (Souza, 1992; Couto, 1997), sugerindo que a amostragem aleatória pode ser usada para determinação da fertilidade do solo.

A retirada de amostras ao acaso, conforme recomendação da Comissão (1995), mostra uma boa correlação com as formas de amostragem dirigida (em grade de amostragem) como as utilizadas pelas técnicas da geoestatística. Amostragens em ziguezague (Comissão, 1995) são mais fáceis do ponto de vista da exequibilidade à campo, tornando a tarefa de amostragem do solo menos trabalhosa, além de diminuir os custos. A geoestatística requer uma análise para cada amostra, enquanto que na estatística clássica, trabalha-se com médias e variâncias, permitindo a utilização de amostras compostas para representar, dentro de limites de precisão, a fertilidade média de um solo. O conhecimento da variância (variação dos pontos em torno da média) permite conhecer a variabilidade dos atributos. Entretanto, para definir o número de pontos a serem amostrados, é necessário definir, em primeiro lugar, os limites de

19 precisão desejados, a partir do intervalo de confiança ou nível de probabilidade (α). Santos & Vasconcellos (1987), Souza (1992), Couto (1997) e Schlindwein & Anghinoni (1998) trabalharam com α=0,05 para determinar o número mínimo de subamostras para representar a fertilidade do solo.

2.6. Amostragem do solo e as recomendações de adubação e calagem no sistema plantio direto

A finalidade dos programas de Adubação e Calagem é servir de indicativo para a tomada de decisão, por parte do técnico, na determinação da quantidade de fertilizantes e de corretivos necessária para obtenção do máximo de eficiência econômica. Além das indicações numéricas das tabelas, o técnico deve levar em consideração o histórico de cultivo da gleba, o histórico de adubação e calagem, os níveis de produtividade obtidos e almejados, as condições socio-econômicas do produtor, o manejo da cultura, o clima local e o impacto ambiental da tecnologia proposta. No entanto, o sucesso da utilização das tabelas, de qualquer sistema de recomendação de adubação e calagem, irá depender, fundamentalmente, do resultado analítico das amostras do solo coletadas. A representatividade da amostragem é, então, o ponto inicial e crucial para que todo o sistema possa ser corretamente utilizado, sob pena de provocar recomendações inadequadas, podendo causar grandes prejuízos aos agricultores. A variabilidade espacial dos índices de fertilidade do solo aumenta com a adoção do sistema plantio direto, quer no sentido horizontal, pela distribuição irregular na superfície do solo, ou na camada superficial (Souza, 1992; Klepker & Anghinoni 1993; Klepker & Anghinoni, 1995a; Kray et al., 1997; Couto, 1997), ou ainda, no sentido vertical, pelas diferenças nos teores de uma camada mais

superficial em relação a outra mais abaixo (Eltz et al., 1989; Bayer, 1996; Amaral, 1998). Disto, resulta a necessidade de definir novos procedimentos de amostragem, para contemplar estas mudanças ocorridas (Anghinoni & Salet, 1995). Além disto, a variabilidade temporal também é observada, aumentando a fertilidade do solo no sistema plantio direto com o aumento do tempo de adoção.

Baseado nesses fatores potenciais de variabilidade, surgem questões para definir metodologias de amostragem relativas ao tamanho das amostras, ao local de amostragem e ao número de subamostras necessária para contemplar a variabilidade do solo e fornecer um valor médio da fertilidade do solo em uma área.

A formação do gradiente de fertilidade do solo (variabilidade vertical) gera dificuldades para definir procedimentos de amostragem que reflitam o estado de fertilidade do solo. Desta forma, uma amostra de solo retirada na camada arável, de 0-20 cm de profundidade, recomendada para o sistema convencional, pode não ser adequada para representar o estado de fertilidade do solo no sistema plantio direto. Um exemplo disto é a mistura das camadas superiores (0-2,5 ou 0-5 cm) com maior teor de fósforo, com camadas inferiores (15-20 cm) com menor concentração, determinando um decréscimo nos níveis extraídos (Anghinoni & Salet, 1998). Este decréscimo se dá tanto pelo efeito da diluição, como pela “fixação” do fósforo em solos com maiores teores de óxidos de ferro e alumínio e em presença de gradiente textural elevado.

Evidências apresentadas por Anghinoni & Salet (1995), relativas à similaridade das curvas de rendimento das culturas nos sistemas plantio direto e convencional, em função das doses de insumos aplicados, da dinâmica de estabelecimento do sistema plantio direto, dos elevados custos e tempo de

21 obtenção das curvas de calibração e das tabelas de adubação, levaram à procura de alternativas de ajuste em relação ao sistema convencional, ao invés de construir novas tabelas para o sistema plantio direto. Dentre as alternativas apresentadas por Anghinoni & Salet (1995 e 1998), o ajuste na profundidade de amostragem, que se baseia na similaridade de rendimento das culturas nos dois sistemas, conforme demonstrado por Petrere et al. (1996), em diferentes locais e tipos de solos, avaliados em experimentos de longa duração no sul do Brasil, parece ser a alternativa mais prática e viável. Para o ajuste, deve-se determinar uma profundidade de amostragem no sistema plantio direto que apresente os mesmos índices de disponibilidade de nutrientes na camada arável (0-20 cm) do sistema convencional. Desta forma, as tabelas de recomendação da Comissão (1995) podem ser utilizadas para o sistema plantio direto.

Os resultados preliminares, até agora obtidos por Anghinoni & Salet (1998), mostraram que esse ajuste é possível e que a profundidade de amostragem do solo tem variado em torno de 10 cm. No entanto, a confiabilidade desses resultados é questionável, em face do pouco conhecimento à cerca da variabilidade do solo em diferentes manejos da fertilidade do solo (adubação) e tempo de adoção do sistema plantio direto. Como conseqüência, existe, ainda, uma indefinição de procedimentos confiáveis para a coleta de amostras representativas do solo nesse sistema.

O programa de Recomendações de Adubação e Calagem do RS e SC possui mais de três décadas de resultados de pesquisas no sistema convencional, sendo importante para o atual desenvolvimento agrícola na região. No entanto, as técnicas de exploração agrícola estão mudando rapidamente do sistema convencional para o sistema plantio direto, necessitando-se de muitos estudos

para otimizar o potencial produtivo das terras, diminuindo os custos e aumentando os lucros das atividades agrícolas, alem dos aspectos positivos de sustentabilidade. O sistema plantio direto tem mantido os rendimentos altos e semelhantes ao sistema convencional bem conduzido e está em constante evolução das práticas de manejo. Deve-se, sempre que possível, utilizar os conhecimentos obtidos no sistema convencional para aprofundamentos e adaptações no sistema plantio direto para otimizar e agilizar os trabalhos de investigação científica.

3. MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho constituiu-se de dois estudos de amostragem do solo, envolvendo a variabilidade dos índices de fertilidade do solo, em diferentes manejos do solo e de culturas: o primeiro, em lavouras comerciais, para a determinação da variabilidade horizontal e o outro, em áreas experimentais, para avaliação do estado de fertilidade do solo.

3.1. Estudo 1: Variabilidade horizontal de índices de fertilidade em lavouras no sistema plantio direto

3.1.1. Características das lavouras

As amostras de solo foram retiradas de 8 lavouras de diferentes produtores, solos, tempo de adoção do sistema plantio direto, modos de adubação e culturas utilizadas. As lavouras estão localizadas nos municípios de Santo Augusto, Coronel Bicaco, São Valério do Sul e Campo Novo, na Região Noroeste do RS (Figura 1). O clima da região é subtropical, com verão quente e úmido, temperatura média anual de 20 0C, sendo janeiro o mês de maior calor, em média 31 0C e junho o mês de maior frio, com média de 8,5 0C, precipitação média anual de 1400 mm, relevo ondulado a suave ondulado (COTRIJUI, 1992).

Os solos da região das lavouras utilizadas são originários de derramamentos basálticos, de textura argilosa ou muito argilisa, classificados

como latossolo vermelho-escuro, latossolo roxo ou brunizém avermelhado (Brasil 1973).

FIGURA 1. Localização das lavouras utilizadas no Estudo 1.

3.1.2. Histórico das áreas amostradas

3.1.2.1. Lavoura cultivada há seis anos no sistema plantio direto e adubação a lanço

A coleta das amostras foi feita em novembro de 1997, em área de aproximadamente 3,5 ha de uma gleba de 18 ha, localizada no município de Coronel Bicaco, RS (Figura 1). Foi cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional com soja, trigo e milho, e há 7 anos no sistema plantio direto, com intensa rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), girassol

25 (1995), milho pipoca (1995/96), trigo (1996), soja (1996/97), aveia preta (1997) e milho pipoca (1997/98).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média de, 200 kg ha-1 (00-20-25) para a soja, 200 kg ha-1 (05-20-25 mais 50 kg ha-1 de uréia) para o girassol, 200 kg ha-1 (05-20-25 mais 50 kg ha-1 de uréia) para o milho pipoca, 300 kg ha-1 (05-20-25 mais 50 kg ha-1 de uréia) para o trigo e 0 kg ha-1 para a aveia preta. A adubação a lanço é feito com a plantadeira sem os canos, a uma altura de aproximadamente 80 cm do solo. A ultima aplicação de calcário (dolomítico, PRNT - 70 %) foi feita em setembro de 1997 com 4 t ha-1 em superfície, sem incorporação ao solo.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2800, 1700, 2400 e 1800 kg ha-1 para soja, girassol, milho pipoca e trigo, respectivamente. A aveia preta foi utilizada como cultura de cobertura do solo.

3.1.2.2. Lavoura cultivada há nove anos no sistema plantio direto e adubação a lanço

A coleta das amostras foi feita em novembro de 1997, em área de aproximadamente 3 ha de uma gleba de 7 ha, localizada no município de Coronel Bicaco, RS (Figura 1), cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional com soja, trigo e milho, e há 9 anos no sistema plantio direto, com rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), nabo forrageiro (1995), milho (1995/96), trigo (1996), soja (1996/97) e ervilhaca (1997).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média de, 200 kg ha-1 (00-20-20) para a soja, 50 kg ha-1 (00-20-20) para o nabo forrageiro, 350 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o

milho e 250 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o trigo. A adubação a lanço é feita com equipamento específico para esta operação (lancer). A ultima correção da acidez foi feita em 1987, com 5 t ha-1 de calcário dolomítico (PRNT - 70 %) incorporado ao solo na época do sistema convencional.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2400, 6000 e 2400 kg ha-1 para soja, milho e trigo, respectivamente. As culturas de inverno (ervilhaca e nabo forrageiro) foram utilizadas para cobertura do solo.

3.1.2.3. Lavoura cultivada há três anos no sistema plantio direto e adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em novembro de 1997, em área de aproximadamente 3 ha de uma gleba de 80 ha, localizada no município de Campo Novo, RS (Figura 1), cultivada anteriormente por mais de 20 anos com o binômio trigo/soja no sistema convencional. O sistema plantio direto foi implantado há 3 anos (1994), a partir da aplicação de calcário dolomítico (PRNT - 70 %), na dose de 4 t ha-1 e incorporado ao solo. A rotação de culturas, utilizada foi: soja (1994/95), azevém, (1995), soja (1995/96), trigo (1996), soja (1996/97) e azevém (1997).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 200 kg ha-1 (00-20-20) para a soja, 0 kg ha-1 para o azevém e 300 kg ha-1 (05-20-20 mais 50 kg ha-1 de uréia) para o trigo.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2000 e 2100 kg ha-1 para soja e trigo, respectivamente. O produtor fez feno de azevém uma vez a cada dois cultivos, removendo a palhada da cultura.

27 3.1.2.4. Lavoura cultivada há três anos no sistema plantio direto e

adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em maio de 1998, em área de aproximadamente 2 ha de uma gleba de 4 ha, localizada no município de São Valério do Sul, RS (Figura 1), cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional, com soja no verão e, nos últimos 10 anos, com ressemeadura natural de azevém e utilização para pastoreio de gado no inverno. A ultima aplicação de calcário dolomítico (PRNT - 70 %) foi feita em 1994, com 4 t ha-1 com incorporação ao solo e cultivo convencional por um ano. O sistema plantio direto foi então introduzido com as culturas: milho (1995/96), azevém (1996), soja (1996/97), azevém (1997) e soja (1997/98).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 130 kg ha-1 (00-20-25) para a soja, 0 kg ha-1 para o azevém e 250 kg ha-1 (05-20-25 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o milho.

Os rendimentos médios obtidos foram de 1800 e 3600 kg ha-1 para soja e milho, respectivamente. O produtor utiliza a cultura do azevém para pastoreio do gado todos os anos, de maneira que a retirada de palhada é muito grande no inverno.

3.1.2.5. Lavoura cultivada há cinco anos no sistema plantio direto e adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em maio de 1998, em área de aproximadamente 3,5 ha de uma gleba de 5 ha, localizada no município de São Valério do Sul, RS (Figura 1). A área foi cultivada anteriormente por mais de 30 anos no sistema convencional; inicialmente com milho e, os últimos 20 anos, com

milho e soja no verão e, com pousio inicialmente e pelos ultimos 15 anos com forrageiras no inverno, para cobertura do solo, pastoreio e/ou silagem. A área foi cultivada por 5 anos no sistema plantio direto, com intensa rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), aveia preta mais ervilhaca (1995), milho (1995/96), centeio (1996), soja (1996/97), aveia preta (1997) soja (1997/98).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 180 kg ha-1 (00-20-20) para a soja, 350 kg ha-1 (05-20-30 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o milho e 50 kg ha-1 (05-20-20) para as culturas de inverno. A ultima aplicação de calcário dolomítico (PRNT - 70 %) foi feita em 1994 com 2,5 t ha-1 em superfície sem incorporação ao solo.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2280 e 4800 kg ha-1 para soja e milho, respectivamente. O produtor faz silagem de milho uma vez à cada dois cultivos e uma vez à cada três cultivos de inverno, onde é retirada a palhada da lavoura, sendo que nas demais culturas de inverno, a palhada é mantida como cobertura do solo.

3.1.2.6. Lavoura cultivada há sete anos no sistema plantio direto e adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em maio de 1998, em área de aproximadamente 4 ha de uma gleba de 45 ha, localizada no município de São Valério do Sul, RS (Figura 1). Foi cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional com o binômio trigo soja e há 7 anos no sistema plantio direto em rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), aveia preta (1995), soja (1995/96), nabo forrageiro mais aveia preta (1996), milho (1996/97), azevém (1997), soja (1997/98) e nabo forrageiro mais aveia preta (1998).

29 As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 200 kg ha-1 (00-20-20) para a soja e 300 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o milho. As culturas de inverno não receberam fertilizantes. A ultima aplicação de calcário dolomítico (PRNT - 70 %) foi feita em 1996 com 3,5 t ha-1 em superfície, sem incorporação ao solo.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2100 e 4200 kg ha-1 para soja e milho, respectivamente. O azevém foi utilizado para fenação, sendo retirada praticamente toda a palhada da lavoura.

3.1.2.7. Lavoura cultivada há 10 anos no sistema plantio direto e adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em novembro de 1997, em área de aproximadamente 3,5 ha de uma gleba de 65 ha, localizada no município de Santo Augusto, RS (Figura 1), cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional com o binômio trigo/soja e há 10 anos no sistema plantio direto, com rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), aveia preta (1995), milho (1995/96), trigo (1996), soja (1996/97) e trigo (1997).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 200 kg ha-1 (00-20-20)para a soja, 0 kg ha-1 para a aveia preta, 350 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o milho e 250 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o trigo. O calcário foi aplicado pela ultima vez há mais de 10 anos, incorporado no solo.

Os rendimentos médios obtidos foram de 4800, 1800 e 2400 kg ha-1 para milho, trigo e soja, respectivamente. A aveia preta foi utilizada para cobertura do solo.

3.1.2.8. Lavoura cultivada há 12 anos no sistema plantio direto e adubação em linhas

A coleta das amostras foi feita em novembro de 1997, em área de aproximadamente 4 ha de uma gleba de 120 ha, localizada no município de Santo Augusto, RS (Figura 1), cultivada anteriormente por mais de 20 anos no sistema convencional com o binômio trigo soja, e há 12 anos no sistema plantio direto, com rotação de culturas, sendo as ultimas: soja (1994/95), aveia preta (1995), soja (1995/96), pousio (inverno de 1996), milho (1996/97) e trigo (1997).

As quantidades de fertilizantes e as fórmulas (N-P2O5-K2O) utilizadas

foram, em média, 50 kg ha-1 (05-20-20) para a aveia preta, 200 kg ha-1 (00-20-20) para a soja, 350 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o milho e 250 kg ha-1 (05-20-20 mais 100 kg ha-1 de uréia) para o trigo. O calcário foi aplicado pela ultima vez há mais de 12 anos, incorporado na época do sistema convencional.

Os rendimentos médios obtidos foram de 2400, 2000 e 4800 kg ha-1 para soja, trigo e milho, respectivamente. A aveia preta foi utilizada para cobertura do solo.

3.1.2. Metodologia de amostragem

As lavouras amostradas, descritas anteriormente, foram selecionadas com base no tempo de adoção no sistema plantio direto, fertilidade do solo (com base nos resultado das últimas análises de solo feitas pelos produtores), no histórico de produção, nas culturas utilizadas, adubações efetuadas e modos de adubação, no sentido de atender os objetivos do estudo. Nas lavouras selecionadas, demarcou-se áreas, que variaram de 2 a 4 ha-1, consideradas

31 homogêneas do ponto de vista do tipo de solo, cor, textura, topografia e histórico de cultivo.

As amostras foram retiradas em 36 pontos, distribuídos aleatoriamente cobrindo as áreas de plantio direto selecionadas. Utilizou-se pá de corte para a coleta das amostras nas lavouras com adubação a lanço, com 5/10 cm de espessura/largura. Este tamanho de amostra mostrou-se, em estudo preliminar (Schlindwein et al., 1998), adequado para a coleta de amostras nesta condição. A coleta das amostras nas lavouras com adubação em linhas, constou na abertura , com pá de corte, de uma trincheira no sentido perpendicular às linhas de adubação, com coleta de um monólito de solo, com 5 cm de espessura e largura igual à das entrelinhas do ultimo cultivo, de maneira que a linha estivesse no centro da faixa de coleta, conforme recomendação da Comissão de Fertilidade do Solo, RS/SC (1995). A profundidade de coleta para ambos os modos de adubação foi de 0-10 cm.

3.1.3. Análises e determinações

As amostras, após secas ao ar e peneiradas, foram analisadas de acordo com os procedimentos descritos em Tedesco et al. (1995). O pH em água, relação 1:1, solo:solução e o índice SMP foram determinados por eletrodo de vidro; o teor de argila, pelo método de densímetro após dispersão com hidróxido de sódio; os teores de fósforo e potássio foram extraídos pelo método Mehlich-I e determinados por colorimetria e fotometria de chama, respectivamente; e as de matéria orgânica, por oxidação com solução sulfocrômica e determinação por colorimetria. Todos os procedimentos foram feitos em duplicata no laboratório, sendo utilizados os dados médios na apresentação dos resultados.

Para determinar o número mínimo de subamostras para compor amostras compostas e representativas, utilizou-se dos resultados analíticos das amostras simples, dentro dos limites de tolerância indicados pela Equação:

(

)

onde n é o número médio de subamostras a serem coletadas; CV é o coeficiente de variação; tα é o valor da tabela do teste t de Student para o nível de probabilidades α e; e é o erro em torno da média. Vários autores (Petersen & Calvin, 1986; Santos e Vasconcellos, 1987; Souza, 1992; Davis et al., 1995) utilizaram essa equação, com pequenas diferenças, quanto à denominação e definição dos limites de tolerância.

3.2. Estudo 2: Estado de fertilidade do solo no sistema plantio direto

Para atingir o objetivo do Estudo 2, amostrou-se, em cada ensaio, duas áreas que apresentavam o mesmo histórico de cultivo: uma no sistema plantio direto e a outra no convencional e, ainda em dois ensaios, que apresentavam também o sistema de cultivo mínimo. Os ensaios representam diferentes regiões do estado do Rio Grande do Sul, tempos de implantação, sistemas de rotação de culturas e nível de fertilidade do solo (Figura 2). Estes ensaios apresentam as mesmas formas, fórmulas e dosagem de adubação entre o sistema plantio direto e convencional.

33

FIGURA 2. Localização das áreas experimentais do Estudo 2.

3.2.1. Caracterização das áreas experimentais

3.2.1.1. Área 1: Estação Experimental da UFRGS, Eldorado do Sul O experimento de onde foram coletadas as amostras, tem como título o “Manejo da adubação e da calagem em sistemas de preparo e cultivo do solo”. Está instalado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS (EEA - UFRGS), localizado no município de Eldorado do Sul, RS (Figura 2), região fisiográfica da Depressão Central, com clima subtropical, de verão quente e úmido, precipitação média anual de 1400 mm. O solo é de origem granítica, com textura franco-argilosa, classificado como podzólico vermelho-escuro (Espirito Santo, 1988). O relevo é de ondulado a suave ondulado.

A área foi utilizada para pastoreio, com campo nativo, até 1974. Nos anos 1975 e 1976, a mesma foi cultivada no sistema convencional. De 1977 a 1984 permaneceu em pousio, sendo cultivada convencionalmente em 1985, voltando a permanecer em pousio até 1988, quando instalou-se o experimento com diferentes preparos de solo, modos de adubação e aplicação de calcário (Model, 1990; Cassol, 1995; Amaral, 1998).

O solo apresentava, na camada de 0-15 cm, pH em água 5,5; 30 g kg-1 de matéria orgânica; 2,5 e 132 mg kg-1 de fósforo e potássio disponível (Mehlich-I), respectivamente, no momento da instalação do experimento (Model, 1990).

Na condução do experimento, as quantidades de fertilizantes foram feitas conforme recomendação da Comissão (1987, 1989 e 1995), variando em torno de 80 kg ha-1 de P2O5, 60 kg ha-1 de K2O e 70 a 150 kg ha-1 de nitrogênio. A

correção da acidez do solo para elevar o pH à 6,0, foi feita com 4,8 t ha-1 de calcário (PRNT - 70 %), em área total, incorporado no momento da instalação do experimento, utilizando, ainda, 5,3 t ha-1 de calcário (PRNT - 70%) em 1992 e 3,5 t ha-1 de calcário (PRNT - 70%) 1996 (Model, 1990; Cassol, 1995; Klepker, 1991; Amaral, 1998).

O experimento envolve os tratamentos de sistema plantio direto, sistema convencional e preparo em faixas, combinados com adubação a lanço e em linhas e, sem e com aplicação e reaplicação de calcário. No entanto, para este estudo, as amostras foram retiradas dos tratamentos com adubação a lanço nos sistemas plantio direto e convencional que, desde a instalação do experimento, foram cultivados com milho no verão e aveia preta (1988 a 1995) e aveia preta mais ervilhaca (1996 a 1998), com o objetivo de cobertura do solo no inverno. Os