RELATÓRIO TÉCNICO PARCIAL DE PROJETO
Projeto Agrisus No: 1236/13
Período Relacionado: 01 de julho de 2015 a 31 de dezembro de 2015.
Título da Pesquisa: Estratégias para mitigação da compactação do solo no sistema plantio direto
Interessado (Coordenador do Projeto): Moacir Tuzzin de Moraes
Participantes: Henrique Debiasi; Renato Levien; Julio Cezar Franchini, Michael Mazurana e Altamir Mateus Bertollo.
Instituição:
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Endereço: Av. Bento Gonçalves, 7712, Prédio 41506 Telefone: (55) 9934-7732
Email: moacir.tuzzin@gmail.com
Local da Pesquisa: Londrina/PR e Eldorado do Sul/RS
Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 44.000,00
Vigência do Projeto: 05.10.13 a 30.12.16
RESUMO DO RELATÓRIO: Só para relatórios FINAIS. 10 linhas com os objetivos da pequisa seguidos das conclusões a que chegou, com ênfase na sustentabilidade dos sistemas, plantio direto se houver e melhoria da fertilidade da terra.
QUARTO RELATÓRIO PARCIAL:
1. INTRODUÇÃO:
O sistema plantio direto (SPD) tem sido reconhecido como o sistema de manejo do solo mais importante para a sustentabilidade dos agroecossistemas brasileiros. A expansão da área agrícola manejada sob SPD, hoje estimada em cerca de 32 milhões de hectares, só foi possível em função do
desenvolvimento continuado de soluções tecnológicas para superar os problemas e as dificuldades relacionadas ao manejo desse sistema, bem como para aperfeiçoá-lo e adaptá-lo às diferentes regiões do país. No entanto, apesar dos quase 40 anos de pesquisas e observações acumuladas por produtores, técnicos e pesquisadores, alguns problemas ainda persistem e, merecem ser mais bem estudados. Dentre eles, destaca-se a existência, em quase todas as áreas sob SPD, de uma camada de maior grau de compactação, geralmente posicionada a 0,1-0,2 m de profundidade (Debiasi et al., 2010; Franchini et al., 2011).
Dentre as principais classes de solos de ocorrência no Brasil, destacam-se os Latossolos e Argissolos, que representam 58% dos solos brasileiros, sendo que estes são os principais solos utilizados para cultivo de sequeiro no Brasil. Considerando que estes solos apresentam potenciais para ocorrência dos processos de compactação do solo, requer que sejam determinados quais são os limites críticos para o crescimento e desenvolvimento das culturas produtoras de grãos e também para a recuperação física dos solos por espécies vegetais. Entretanto, até o momento não há clareza de quais são os níveis críticos de compactação do solo, aos quais plantas toleram sem que ocorram perdas produtivas. Isso favorece que em muitos casos, seja indicada a utilização de práticas invasivas, principalmente a escarificação do solo no sistema plantio direto, interferindo na estruturação do solo e na dinâmica da água e de nutrientes para as plantas, colocando em risco a sustentabilidade do sistema plantio direto. Portanto, as práticas de manejo que mobilizam intensamente o solo no sistema plantio direto, podem causar desestruturação do sistema, o qual levará muito mais tempo para que chegar a um novo estado de equilíbrio. Considerando que no Brasil existem aproximadamente 32 milhões de hectares em sistema plantio direto, sendo que isso está sendo direcionado para uma nova etapa deste sistema, o qual necessita que sejam identificados os limites críticos das principais propriedades emergentes, para que assim, seja possível preservar o ambiente e produzir alimentos de forma sustentável.
A degradação da qualidade física do solo causada pelo processo de compactação podem diminuir a produtividade das culturas, especialmente em anos secos e/ou com excesso de chuvas (Torres & Saraiva, 1999), e com isso, podem colocar em risco a sustentabilidade do SPD. Isso porque a degradação da qualidade física do solo reduz o desenvolvimento radicular e a disponibilidade de água, oxigênio e nutrientes às plantas. Além disso, a compactação exerce efeitos negativos sobre o ambiente, aumentando as perdas de água e nutriente, as emissões de gases causadores do efeito estufa e a poluição dos recursos hídricos.
Uma das medidas preconizadas para melhorar a qualidade física de solos compactados é a adoção de sistemas de rotação de culturas que contemplem plantas com elevado potencial de produção de fitomassa e caracterizadas por um sistema radicular abundante, profundo e agressivo. Entretanto, existem poucos trabalhos de pesquisa a respeito da eficiência e do tempo necessário para
que as culturas de cobertura reduzam o grau de compactação do solo a níveis não limitantes ao crescimento das plantas. Assim, persistem dúvidas quanto à eficiência dessa prática, principalmente no que se refere à produtividade e desempenho econômico das culturas durante o período de recuperação do solo, que pode ser longo (Corsini & Ferraudo, 1999). Concomitantemente, existem poucas informações a respeito do grau de compactação acima do qual a recuperação por métodos biológicos torna-se técnica e economicamente inviável. Neste contexto, a utilização de hastes sulcadoras para a deposição do adubo na semeadura pode reduzir os efeitos negativos da compactação do solo sobre o desenvolvimento das culturas principalmente enquanto a recuperação da qualidade física do solo por métodos biológicos está em andamento.
A falta de uma resposta consistente ao uso de métodos biológicos de recuperação de solos compactados, em termos de melhoria da qualidade física do solo, tem colocado em risco a sustentabilidade do SPD, e muitas vezes a escarificação tem sido indicada como alternativa ao rompimento de camadas compactadas de solo no SPD (Klein & Camara, 2007). Embora a escarificação seja capaz de romper camadas compactadas de solo de modo imediato, os seus efeitos persistem, em geral, por um período efêmero, igual ou inferior a um ano (Veiga et al., 2007), uma vez que essa operação não elimina a causa da compactação do solo, mas somente os sintomas (Franchini et al., 2009). No entanto, é possível que a associação da escarificação com espécies vegetais caracterizadas por uma elevada produção de fitomassa e por um sistema radicular agressivo, abundante e profundo se constitua em uma prática eficiente para a descompactação do solo em curto prazo.
Existem diversos indicadores do estado de compactação do solo, sendo a RP, a macroporosidade e a densidade do solo (Ds) os mais utilizados. Atualmente, o grande desafio é estabelecer, para esses indicadores, valores considerados críticos ou restritivos ao crescimento das plantas. Entretanto, há pequena sensibilidade dos indicadores físicos tradicionalmente utilizados (Ds, porosidade e RP) em detectar alterações no volume, geometria e continuidade dos bioporos (Reichert et al., 2007). Assim, a utilização de indicadores quantitativos e semi-quantitativos da estrutura do solo, tais como, a avaliação visual da qualidade do solo (VESS) (Guimarães et al., 2011) e os parâmetros anatômicos do sistema radicular das culturas (Bergamim et al., 2010) podem ser úteis na detecção de melhorias da qualidade física do solo pelo uso de plantas de cobertura.
Assim, o projeto tem por objetivos: 1) avaliar o potencial de diferentes espécies vegetais na entressafra da soja, para a recuperação física de camadas com diferentes graus de compactação do solo no curto prazo e; 2) Selecionar indicadores do estado de compactação do solo e determinar os respectivos valores críticos ao desenvolvimento das plantas.
De janeiro a junho de 2014, fizemos:
i) Condução dos experimentos em Londrina e Eldorado do Sul. ii) Coleta de raízes de soja, milho e brachiária em Londrina. iii) Coleta de raízes de soja em Eldorado do Sul.
iv) Coleta e análises de componentes de rendimento e produtividade de grãos da soja em Londrina e Eldorado do Sul.
v) Escaneamento e processamento de raízes de soja em Londrina e Eldorado do Sul e de milho e brachiária em Londrina.
De julho a dezembro de 2014, Fizemos:
vi) Coleta de raízes de aveia preta e trigo em Londrina.
vii) Colheita das culturas de milho e trigo conduzidas na safra de inverno em Londrina. viii) Coleta de massa da parte aérea das culturas de milho, brachiária, aveia e trigo em
Londrina.
ix) Coleta de amostras indeformadas de solo para análises de atributos físicos em Londrina. x) Análise de resistência do solo à penetração com penetrômetro de campo em Londrina. xi) Análise de infiltração tridimensional de água no solo e condutividade hidráulica saturada
no campo em Londrina.
xii) Análise de atributos físicos do solo no Laboratório de Física do solo da Embrapa Soja. xiii) Coleta de raízes das culturas de aveia preta e trigo em Londrina.
xiv) Lavagem e escaneamento das raízes de aveia preta e trigo em Londrina.
xv) Processamento das imagens de raízes de soja, milho, aveia, brachiária e trigo no programa Safira®.
xvi) Processamento de amostras indeformadas de solo coletadas em Eldorado do Sul, no Laboratório de Física do Solo da UFRGS.
xvii) Análise de resistência do solo à penetração no campo no experimento em Eldorado do Sul.
xviii) Coleta de raízes de trigo em Eldorado do Sul.
xix) Coleta de amostras indeformadas no experimento em Eldorado do Sul. xx) Processamento das raízes de trigo conduzidas em Eldorado do Sul. xxi) Colheita de trigo no experimento em Eldorado do Sul.
xxii) Colheita de massa da parte aérea de trigo no experimento em Eldorado do Sul.
de física do solo da UFRGS.
xxiv) Análises anatômicas de raízes de soja conduzidas em Londrina, no laboratório de anatomia vegetal da UFRGS.
xxv) Processamento dos resultados de raízes das culturas de Londrina e de Eldorado do Sul.
De janeiro a junho de 2015, Fizemos:
xxvi) Condução da cultura da soja em Londrina e milho em Eldorado do Sul. xxvii) Coleta de raízes de Soja em Londrina.
xxviii) Coleta de amostras indeformadas de solo para análises de atributos físicos em Londrina. xxix) Lavagem e escaneamento das raízes de soja em Londrina.
xxx) Coleta de massa da parte aérea da soja em Londrina.
xxxi) Colheita da cultura da soja em Londrina e de milho em Eldorado do Sul.
xxxii) Análise de atributos físicos do solo no Laboratório de Física do solo da Embrapa Soja (em andamento).
xxxiii) Análise de atributos físicos do experimento de Eldorado do Sul no Laboratório de Física do Solo da UFRGS.
xxxiv) Processamento das imagens de raízes de soja safra 2013/14 e 2014/15 e demais culturas de inverno de 2014 de Londrina, além do processamento das raízes de soja de 2013/14 de Eldorado do Sul, todas no programa Safira® (em andamento).
De julho a dezembro de 2015, Fizemos:
xxxv) Análise de atributos físicos do solo no Laboratório de Física do solo da Embrapa Soja (em andamento).
xxxvi) Processamento das imagens de raízes de soja safra 2013/14 e 2014/15 e demais culturas (Milho, trigo, brachiária e aveia) de inverno de 2014 de Londrina, além do
processamento das raízes de soja de 2013/14 de Eldorado do Sul, todas no programa Safira® (em andamento).
xxxvii) Desenvolvimento dos trabalhos para modelagem do crescimento radicular em função de limitações físicas do solo, no período de doutorado sanduíche do Doutorando Moacir Tuzzin de Moraes no Instituto James Hutton na Escócia, UK.
O projeto está sendo realizado em dois experimentos, implantados em dois locais. O primeiro experimento está localizado na Fazenda Experimental da Embrapa Soja, em Londrina/PR, e iniciou em 2013, sobre um Latossolo Vermelho Distroférrico com textura muito argilosa (75% de argila). O segundo está sendo conduzido na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio
Grande do Sul (UFRGS), no município de Eldorado do Sul/RS, em Argissolo Vermelho Distrófico com textura franco-argilo-arenosa (24% de argila). No período de junho de 2015 até maio de 2016, o doutorando Moacir está realizando um período de Doutorado Sanduiche no Instituto James Hutton, na Escócia, Reino Unido, para aprimorar as análises dos resultados coletados neste experimento.
Experimento 1 – Londrina/PR (Embrapa Soja)
O experimento está implantado em uma área da Fazenda Experimental da Embrapa Soja, no município de Londrina/PR (23°11’ S e 51°11’ W, altitude de 600 m), situada em região que apresenta clima tipo Cfa, subtropical úmido mesotérmico, segundo a classificação de Köppen, com médias anuais de 20°C de temperatura e de 1340 mm de precipitação. O solo desta área é classificado como Latossolo Vermelho Distroférrico.
O experimento consiste em um fatorial 4x4 (espécies vegetais x níveis de compactação) sob o delineamento experimental de blocos ao acaso com três repetições e parcelas subdivididas. O fator espécie vegetal, nas parcelas, é constituído por quatro espécies vegetais de outono-inverno: (i) trigo; (ii) milho 2ª safra; (iii) Urochloa ruziziensis (Brachiária); e (iv) aveia preta. O fator nível de compactação, alocado nas subparcelas, consistem de quatro estados de compactação (EC) estabelecidos por diferentes intensidades de tráfego e mobilização do solo: Esc = sistema plantio direto (SPD) com mobilização de solo por meio de um escarificador de 5 hastes espaçadas 35 cm entre si, equipado com rolo destorroador e ponteiras com 8 cm, sendo a profundidade média de escarificação equivalente a 25 cm; SPD = SPD sem compactação adicional e sem escarificação; C4 = SPD com compactação adicional por 4 passadas de um trator CBT 4 x 2 TDA, modelo 8060, equipado com estrutura para pá/concha na dianteira, pneus dianteiros Goodyear 14.9-24 R1 e traseiros Goodyear 18.4-34 R1, completo em lastros (metálicos e líquido nos pneus), com massa total de 7,2 Mg; e C8 = SPD com compactação adicional por 8 passadas de uma colhedora SLC 6200 com o depósito de grãos vazio, equipada com plataforma de colheita de milho (4 linhas), pneus dianteiros Pirelli 18.4-30 R1 e traseiros Pirelli 9.00-16, com massa total de 9,5 Mg. No momento da realização dos tráfegos, o solo se encontrava na capacidade de campo (conteúdo de água do solo na camada de 0-20 cm de 0,33 g g-1). A escarificação foi realizada quatro dias depois, quando o solo se encontrava em sua consistência friável (conteúdo de água de 0,29 g g-1, na camada de 0-20 cm). No inverno do primeiro ano (2013) foi implantada a cultura do trigo em todas as parcelas (12 repetições). No verão (2013/14), foi implantada a cultura da soja em todos os tratamentos. No inverno do segundo ano (2014) foi implantada as culturas que compõem o segundo fator (trigo, milho, aveia preta e brachiária). No verão (2014/15) foi implantada a cultura da soja em todos os tratamentos, sendo esta a cultura avaliada e atualizada neste relatório.
Experimento 2 – Eldorado do Sul/RS (Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
O experimento está implantado em uma área da Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS), no município de Eldorado do Sul/RS, na região fisiográfica da Depressão Central. O solo é classificado como Argissolo Vermelho Distrófico. A textura superficial deste solo é franco-argilo-arenosa. A área apresenta uma declividade média de 0,03 m m-1. O clima da região é subtropical úmido (Cfa, pela classificação de Koppen), com temperaturas médias mensais variando de 13,9ºC e 24,9ºC e precipitações médias entre 96 mm e 168 mm, totalizando 1440 mm anuais.
O experimento consiste em um delineamento experimental de blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos são constituídos por seis níveis de compactação: (Esc) Preparo reduzido com escarificação do solo, sem tráfego; (SPD) SPD sem tráfego adicional; e SPD trafegado por duas (C2); quatro (C4); oito (C8) e doze (C12) vezes com um trator Valtra, modelo BM125i, com massa de 5,3 t, com pneus dianteiros 14.9-26R1 e traseiros 23.1-30R1, com pressão de insuflagem de 219,78 e 153,18 kPa, respectivamente. A pressão de contato dos pneus dianteiros e traseiros com o solo, determinada pelo método de O’Sullivan et al. (1999), foi de 183 e 155 kPa, respectivamente. No verão de 2013/14 foi implantada a cultura da soja, e no inverno de 2014 foi cultivado a cultura do trigo. No verão do segundo ano (2014/2015) foi implantada a cultura do milho.
Amostragem de solo para propriedades físicas
As amostragens de solo são realizadas nas entrelinhas de cultivo durante o ciclo vegetativo das culturas (verão 2013/2014, inverno 2014 e verão 2014/15 {ainda estão sendo processadas}), utilizando anéis metálicos (diâmetro e altura de 0,05 m) e serão realizadas após cada cultivo (inverno de 2015). Amostras indeformadas de solo por parcela e camada (0,0-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m), foram coletadas para determinação da densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade, resistência do solo à penetração e a curva de retenção de água do solo.
Amostragem de solo para propriedades químicas
As amostras de solo foram coletas após o cultivo da safra de verão 2013/14. Em cada parcela, foram abertas trincheiras com pá de corte, onde foi coletado o solo nas camadas de 0,0-0,10, 0,10-0,20 e 0,10-0,20-0,30 cm. Logo após a coleta, o solo foi seco em estufa de circulação forçada de ar ±40ºC, peneirado em malha de 2 mm e armazenado para as análises.
Determinação das propriedades físicas do solo
No laboratório, as amostras são preparadas com a retirada do excesso de solo. Em seguida, as mesmas são saturadas em recipientes por meio da manutenção de uma lâmina de água máxima de dois terços da altura dos anéis metálicos por aproximadamente 72 horas, até a completa saturação do solo. Após a saturação, passam para a determinação da resistência do solo à penetração e da curva de retenção de água no solo (CRA).
Em cada experimento, as amostras são submetidas aos potenciais matriciais de -3 e -6 kPa utilizando mesa de tensão (EMBRAPA, 1997). Posteriormente, grupos de amostras são submetidos à tensões equivalentes a um dos seguintes potenciais matriciais: -10; -33; -100; -500 kPa por meio de pressões aplicadas em câmaras de Richards com placas porosas. Após atingirem o equilíbrio em cada potencial matricial (-6; -10; -33; -100 e -500 kPa), as amostras são pesadas e determinada a RP utilizando um penetrógrafo estático de bancada. O penetrógrafo, modelo MA-933 da marca Marconi, é constituído de uma haste metálica com um cone na sua extremidade com semi-ângulo de 30°, diâmetro de 4 mm e área da base de 0,1256 cm2, ligado a um medidor composto por uma célula de carga com capacidade nominal de 20 kgf. A velocidade de penetração será de 20 mm min-1. Logo após, as amostras são secas em estufa a ±105°C por 24h. O θ é quantificado pelo quociente da massa de água retida na amostra em cada potencial matricial em relação ao volume do solo de cada amostra. A Ds é obtida conforme metodologia descrita em Embrapa (1997). A resistência do solo à penetração também é avaliada no campo, utilizando um penetrômetro estático digital. Juntamente com esta análise, determina-se o conteúdo de água do solo.
A determinação do conteúdo de água retido nos potenciais de -1.000 e -1.500 kPa, é empregado com auxílio de um psicrômetro modelo WP4-C, utilizando amostras deformadas (KLEIN et al., 2006). Assim, o conteúdo gravimétrico de água do solo é multiplicado pelo valor médio de Ds em cada repetição de campo dos tratamentos, resultando no θ no potencial de -1.000 e -1.500 kPa. São determinados os conteúdos de água na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente, para realizar a determinação da capacidade de água disponível e da fração de água disponível na camada de 0,0-0,30 m.
No campo, é determinada a infiltração tridimensional de água no solo e a condutividade hidráulica do solo (permeabilidade do solo) utilizando um permeâmetro modelo IAC (Vieira, 1998). O qual funciona baseado no princípio de Mariotte, fornecendo água sob carga constante a um orifício feito no solo com dimensão de 5 cm. As determinações são realizadas na superfície e nas profundidades de 0,10 e 0,20 m.
Determinação dos parâmetros radiculares
Em Londrina, foram coletadas raízes das plantas de trigo (inverno 2013) (Figura 1a) e soja (safra 2013/14 e 2014/15) (Figura 1b). No inverno de 2014 foram coletadas raízes de Urochloa
ruziziensis (Figura 1c), milho (Figura 1d), trigo (Figura f) e aveia preta (Figura g). Além de raízes de
soja (safra 2013/14) (Figura 1e) e de trigo (inverno 2014) (Figura 1h) em Eldorado do Sul, todas coletadas conforme metodologia de monólitos (BÖHM, 1979). As raízes foram lavadas e armazenadas em álcool 70% (Figura 2) até realização do escaneamento para determinação do volume, comprimento, área superficial, diâmetro e densidade radicular utilizando o software Safira®. A massa verde e seca das raízes foram determinadas.
a) b) c)
Figura 1. Coleta de monólitos para quantificação de raízes de trigo (a,f), soja (b), Urochloa ruziziensis (c), milho (d) e aveia preta (g) em Londrina e, de soja (e) e trigo (h) em Eldorado do Sul.
Figura 2. Raízes de aveia preta, na camada de 0-10 cm, em função de níveis de compactação em Latossolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; C4: SPD com 4 tráfegos com trator de 7,2 Mg; C8: SPD com oito tráfegos de colhedora com massa total de 9,5 Mg.
Anatomia radicular
A anatomia das raízes das culturas de soja e milho, presentes nas camadas de 0,0-0,10 m, está
sendo determinada por meio de metodologia descrita em Bergamin et al. (2010). As raízes são cortadas em fragmentos de 5 mm, fixados em formalina‑acetato‑álcool etílico a 50% (F.A.A. 50%) e/ ou em Glutaraldeido (1% em tampão fosfato 0,1M, pH 7,2), e mantidas embebidas nesta solução até o processo de desidratação em série alcoólica. A desidratação é realizada em série alcoólica, e os fragmentos de raízes são embebidos em historesina. Após a preparação do material, são feitas secções finas (0,5 µm) em micrótomo. As secções são transferidas para lâminas permanentes para os procedimentos, as quais são coradas com Azul de Toluídina 0,05% (aq.) (Hagquist, 1974). Depois de serem montadas as lâminas permanentes, as imagens são obtidas em um microscópio óptico com iluminação de campo claro e de contraste diferencial, e, em seguida, são realizadas as medidas da área do cilindro vascular com xilema e floema. Assim, determina-se a razão entre o xilema e floema das raízes de soja.
Determinação das propriedades químicas do solo
O teor de carbono orgânico total (C) e nitrogênio total (N) são determinados pelo método da combustão a seco, utilizando um analisador elementar orgânico de C e N (modelo Flash 2000). As amostras são moídas após secagem por 24 h a 60ºC. Em seguida, as amostras são pesadas em balança analítica específica, utilizando-se 40 mg de amostras para a análise.
Os demais atributos químicos do solo são quantificados de acordo com a metodologia de Pavan et al. (1992). São determinados os valores do potencial hidrogeniônico (pH) em solução de CaCl2 0,01 mol L-1 na relação 1:2,5 (solo:solução); cálcio (Ca), magnésio (Mg) e alumínio (Al) extraídos com solução de KCl 1 mol L-1 na relação 1:10 (solo:solução), sendo Ca e Mg determinados por espectrofotometria de absorção atômica e Al por titulação com NaOH 0,015 N, sendo utilizado o indicador azul de bromotimol; acidez potencial (H + Al) pelo pH em SMP, a partir da curva de calibração do pH SMP versus H + Al para os solos do Paraná; fósforo (P) e potássio (K) são extraídos com solução de Mehlich-1 (HCl 0,05 mol L-1 + H2SO4 0,025 mol L-1), e determinados por colorimetria (espectofotômetro a 630 nm) e fotometria de chama, respectivamente (FRANCHINI et al., 2000).
Os valores de soma de bases (SB) são obtidos em função da soma dos valores dos cátions trocáveis (Ca2+ +, Mg2+ +, K+, Na+). A capacidade de troca de cátions a pH 7,0 (T) é determinada pela soma dos valores de SB com os valores de H+Al. A saturação de bases (V%) é quantificada pela relação percentual da SB com o valor de T.
Parâmetros de plantas
A produtividade de grãos das culturas de trigo (Londrina) e soja (Londrina e Eldorado do Sul) são determinadas pela colheita mecânica das linhas centrais de cada parcela. No inverno de 2014,
foram determinadas as produtividades dos grãos de milho e de trigo no experimento de Londrina e, trigo no experimento de Eldorado do Sul. Os grãos são limpos e pesados, e os valores obtidos corrigidos para uma umidade de 13%. Nos grãos obtidos da cultura do trigo, foi determinado o peso hectolitro (PH), sendo que é uma análise física do grão, e é a massa de 100 litros de trigo expressa em kg hl-1. Na ocasião da colheita da soja, são avaliadas as seguintes características na área útil: altura da planta, dada pela distância do colo da planta até a extremidade da haste principal, em cm, medida em cinco plantas aleatoriamente; altura de inserção do primeiro legume dada pela distância do colo da planta até a extremidade inferior do primeiro legume, em cm, de cinco plantas tomadas aleatoriamente. Na ocasião da colheita do milho, são avaliadas as seguintes características na área útil: altura da planta, dada pela distância do colo da planta até a inserção da última folha, medida em cinco plantas aleatoriamente; altura de inserção da espiga, dada pela distância do colo da planta até a extremidade inferior da inserção da espiga, de cinco plantas tomadas aleatoriamente. A massa de mil grãos, em todas as culturas, é determinada conforme metodologias descritas nas regras para análises de sementes (BRASIL, 2009). Sendo determinada a produção de matéria seca das culturas de cobertura do solo (Urochloa ruziziensis e aveia preta).
Modelagem do crescimento radicular
Um modelo de crescimento radicular está sendo elaborado com dados climáticos, do solo e características das culturas. Assim, este modelo possibilitará simular o crescimento radicular das culturas em função das condições físicas do solo, do fluxo de água no solo e das condições meteorológicas do local. O modelo de crescimento radicular será realizado em linguagem MATLAB® usando os códigos do programa RootBox (Leitner et al., 2010a,b), os resultados de crescimento radicular das culturas no campo serão utilizados para a validação.
Análise estatística
As análises estatísticas são realizadas em separado para local de condução experimental, tendo em vista que uma análise conjunta não é possível pela variação na composição dos modelos de produção testados em cada região. Os resultados são submetidos à análise de variância e as médias comparadas por meio do teste de Tukey, a 5 % de probabilidade de erro, por meio do programa
3. RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO (salientar os resultados que eram esperados na carta consulta)
Resultados experimento de Londrina: Produtividade de grãos de trigo e de soja em função do estado de compactação de um Latossolo Vermelho
Em primeiro lugar, não houve diferenças significativas no conteúdo de água do solo no momento da determinação da RP, em todas as camadas avaliadas. Em média, o conteúdo médio de água no momento da determinação da RP foi 0,32 g g-1 em todas as camadas avaliadas, o qual corresponde à capacidade de campo deste Latossolo. Os valores de densidade do solo, porosidade total, macroporosidade, microporosidade e RP indicam que o grau de compactação do solo nas camadas de 0-10 e 10-20 cm aumentou proporcionalmente com incremento da intensidade do tráfego (Tabela 1), conforme já relatado por MORAES et al. (2013). Por outro lado, a escarificação do solo no tratamento EC1 resultou no menor grau de compactação do solo nestas camadas. Na camada de 20-30 cm, as diferenças entre os tratamentos foram menores e, de modo geral, revelaram um maior grau de compactação nos tratamentos com compactação adicional pelo tráfego de trator (C4) e colhedora (C8) em relação ao SPD escarificado (Esc) e ao SPD sem tráfego e escarificação (SPD), os quais não diferiram significativamente entre si. Isso demonstra que o efeito do tráfego tanto da colhedora quanto do trator alterou a qualidade física do solo até, pelo menos, 30 cm de profundidade. Os resultados comprovam a existência de diferenças na qualidade física do solo entre os diferentes estados de compactação do solo, principalmente nas camadas de 0-10 e 10-20 cm, o que é pré-requisito para estudos visando o estabelecimento de limites críticos para atributos físicos do solo. Além disso, os dados da Tabela 1 indicam que os indicadores com maior sensibilidade aos diferentes estados de compactação do solo foram, em ordem, macroporosidade, RP e densidade do solo, concordando com Debiasi e Franchini (2012). Cabe salientar ainda que a sensibilidade da RP tende a ser maior caso a mesma seja avaliada em condição de solo mais seco (MORAES et al., 2013).
Tabela 1. Densidade (DS), porosidade total (PT), macroporosidade (MA), microporosidade (MI) e resistência mecânica à penetração (RP) do solo nas camadas de 0-10, 10-20 e 20-30 cm, em
diferentes estados de compactação de um Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, 2013. Estado de compactação1 DS PT MA MI RP ---- Mg m-3 --- --- m3 m-3 --- --- kPa --- --- 0-10 cm --- Esc 1,01 c 0,58 a 0,20 a 0,38 c 497 d SPD 1,21 b 0,55 b 0,11 b 0,44 b 1476 c C4 1,35 a 0,51 c 0,04 c 0,47 a 1790 b C8 1,39 a 0,50 c 0,01 d 0,48 a 2458 a 10-20 cm --- Esc 1,16 c 0,55 a 0,12 a 0,43 c 968 c SPD 1,26 b 0,54 a 0,08 b 0,45 b 2177 b C4 1,34 a 0,51 b 0,05 c 0,46 ab 2092 b C8 1,37 a 0,51 b 0,03 d 0,48 a 2582 a --- 20-30 cm --- Esc 1,27 b 0,52 b 0,06 ab 0,46 b 1438 b SPD 1,26 b 0,54 a 0,07 a 0,47 b 2224 a C4 1,32 a 0,52 b 0,04 b 0,48 ab 2334 a C8 1,33 a 0,52 b 0,04 b 0,49 a 2647 a 1 Esc = sistema plantio direto (SPD) escarificado; SPD = SPD sem compactação adicional e sem escarificação; C4 = SPD com compactação adicional por 4 passadas de um trator com massa total de 7,2 Mg; e C8 = SPD com compactação adicional por 8 passadas de uma colhedora com massa total de 9,5 Mg. Médias seguidas pela mesma letra nas colunas, dentro de cada camada, não diferem significativamente pelo teste de Tukey (p < 0,05).
A produtividade de grãos de trigo no ano agrícola de 2013 não foi influenciada pelos tratamentos (Figura 3a), entretanto, o cultivo de trigo no ano agrícola de 2014, resultou em diferenças significativas de produtividade de grãos (Figura 3d). Dessa forma, os valores de produtividade de grãos de trigo no ano de 2013 não apresentaram relações significativas com os atributos físicos avaliados nas três camadas de solo. Resultados similares foram obtidos por Collares et al. (2008) que, em trabalho conduzido sobre um Latossolo Vermelho argiloso (607 g kg-1 de argila), concluíram que a produtividade do trigo não foi significativamente alterada tanto pela compactação por quatro passadas de uma pá carregadeira com 16,6 Mg de massa total, quanto pela escarificação, em relação ao tratamento sem compactação e sem escarificação.
Figura 3. Produtividade de grãos de trigo 2013 (a), soja 2013/14 (b), milho 2014 (c) e de trigo 2014 (b) em função de níveis de compactação em um Latossolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; C4: SPD com 4 tráfegos com trator de 7,2 Mg; C8: SPD com oito tráfegos de colhedora com massa total de 9,5 Mg. Barras verticais indicam o desvio padrão da média. Médias seguidas de mesmas letras não diferem entre si pelo teste de Duncan 5%.
Entretanto, reduções significativas da produtividade do trigo em função do aumento do estado de compactação do solo foram detectadas nos estudo conduzidos por Silva (2003) e Secco et al. (2004). É provável que a falta de resposta da produtividade do trigo, no ano agrícola de 2013, em função do aumento do estado de compactação do solo esteja associada à adequada disponibilidade hídrica durante o ciclo da cultura (em 2013), conforme verificado por Torres e Saraiva (1999). Cabe ainda salientar que a produtividade do trigo não foi beneficiada pela realização de escarificação no SPD, concordando com Franchini et al. (2012).
Tabela 2. Produtividade de grãos do trigo e da soja em diferentes estados de compactação de um Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, safra 2013/2014.
Estado de compactação1 Produtividade de grãos
Trigo Soja --- kg ha-1 --- Esc 3100 n.s 3090 ab SPD 2908 3210 a C4 3061 3126 a C8 3009 2904 b
1 Esc = sistema plantio direto (SPD) escarificado; SPD = SPD sem compactação adicional e sem escarificação; C4 = SPD com compactação adicional por 4 passadas de um trator com massa total de 7,2 Mg; e C8 = SPD com compactação adicional por 8 passadas de uma colhedora com massa total de 9,5 Mg. Médias seguidas pela mesma letra nas colunas, dentro de cada camada, não diferem significativamente pelo teste de Tukey (p < 0,05). n.s. = não significativo (Teste F, p<0,05).
Por outro lado, a produtividade de grãos da soja variou significativamente em função dos estados de compactação (Tabela 3). Os resultados demonstram que o tratamento com maior compactação (C8) resultou na menor produtividade de grãos da soja, sem diferir, no entanto, do tratamento com escarificação. A produtividade de grãos de soja no solo escarificado foi reduzida em relação ao SPD, evidenciam que a escarificação não se mostrou uma prática tecnicamente viável mesmo quando comparada ao tratamento com maior grau de compactação. Reduções da produtividade de grãos da soja em função do aumento do estado de compactação do solo foram observadas em outros estudos (BEUTLER et al., 2005; 2008), e estão provavelmente relacionadas à redução da disponibilidade hídrica pela menor infiltração de água e pela restrição ao desenvolvimento radicular da cultura. Dentro os atributos físicos estudados, o atributo que apresentou maior relação com a produtividade de grãos de soja foi a RP na camada de 0-20 cm, determinada com penetrômetro de campo (Figura 16). A produtividade de grãos da soja variou de forma quadrática em função do aumento da RP (Figura 3), demonstrando que um grau de compactação muito baixo (resultado da escarificação) ou muito alto (resultado do tráfego de máquinas) reduziu o potencial produtivo da cultura. Beutler et al. (2005) também obtiveram resposta quadrática da produtividade de grãos da soja ao aumento do grau de compactação do solo, em Latossolos de textura média e argilosa. A equação da Figura 4 indica que a máxima produtividade de grãos da soja ocorre com uma RP de 1477 kPa (camada de 0-20 cm), determinada na condição de umidade de capacidade de campo. No entanto, reduções de 10% e de 20% em relação a máxima produtividade de grãos da cultura da soja, ocorrem a partir de valores de RP de 2,5 MPa e 3,0 MPa, respectivamente. Indicando que os limites críticos de RP devem ser maiores do que os valores de 2 MPa amplamente indicados nas bibliografias (Taylor
et al., 1966), concordando com Moraes et al. (2014) os quais indicam que os limites críticos de RP de 2 MPa são muito conservadores e devem ser alterados em função do preparo do solo.
Figura 4. Relação entre a produtividade da soja e a resistência mecânica do solo à penetração média na camada de 0-20 cm em Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, safra 2013/2014.
A produtividade de grão de milho foi influenciada pelos níveis de compactação (Figura 15c). As maiores produções foram obtidas no SPD e C4. A escarificação do solo e o tráfego da colhedora proporcionaram reduções de produtividade de grãos do milho. Indicando assim, que os limites críticos à produtividade de grãos do milho foram atingidos. Níveis baixos de compactação do solo, no solo escarificado, reduziram a produtividade de grãos do milho, provavelmente em função da redução do armazenamento de água no solo. Assim, isso indica que o solo deve ser mantido entre uma faixa ótima de densidade do solo para que proporcione as melhores respostas produtivas às culturas. A escarificação do solo pode prejudicial tanto quanto altos níveis compactação para a produtividade de grãos de milho.
A produção de massa seca da parte aérea das culturas de trigo em 2013 ou 2014 (Figura 5a, 5b), de soja (Figura 5b), de brachiária (Figura 5c) e de aveia preta (Figura 5e) não foram alteradas significativamente em função dos tratamentos. Assim, somente a produção de massa seca da parte aérea de milho (Figura 5d) foi alterada em função dos níveis de compactação do solo, indicando que houve a maior produção no C4, não diferindo do SPD. Entretanto relações da produção de massa, principalmente de brachiária e de aveia preta com a densidade do solo, podem indicar que há uma faixa ótima de densidade do solo para o seu desenvolvimento.
y = -0,0003x2+ 0,8866x + 2623.7 R² = 0.60* 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Pro d u ti v id a d e , k g h a -1
Figura 5. Massa seca da parte aérea de trigo em 2013 (a), de soja em 2013/14 (b), de brachiária (c), milho (d), aveia (e) e de trigo em 2014 (f) em função de níveis de compactação em Latossolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; C4: SPD com 4 tráfegos com trator de 7,2 Mg; C8: SPD com oito tráfegos de colhedora com massa total de 9,5 Mg. Barras verticais indicam o desvio padrão da média. Médias seguidas de mesmas letras não diferem entre si pelo teste de Duncan 5%.
No cultivo de inverno ou 2ª safra em 2014, a produção de raízes até 50 cm de profundidade indicou que a brachiária foi a cultura que mais produziu raízes (Figura 6). Assim, as culturas utilizadas no cultivo de inverno (ou segunda safra) em Londrina, podem ser ranqueadas em função da produção
de raízes: Brachiária > Milho > Aveia preta > trigo (Figura 6). A cultura da brachiária produziu 2,5 vezes mais massa de raízes do que a cultura do trigo, demonstrando que este maior aporte de raízes no solo poderá ser benéfico para o desenvolvimento da próxima cultura. Assim, com o uso de brachiária, haverá produção de maior quantidade de poros biológicos contínuos que favorecerão a infiltração de água no solo, além de ser uma cultura com maior potencial para reduzir os níveis de compactação causados pelo tráfego de máquinas agrícolas no solo.
Figura 6. Produção média de massa seca de raízes de culturas de 2ª safra e de inverno, na camada de 0 a 50 cm, independente do nível de compactação em um Latossolo Vermelho. Londrina, PR, 2014.
A produção de raízes, nas camadas até 50 cm de profundidade, das culturas de trigo em 2013 ou 2014 (Figura 7a,f), soja (Figura 7b), brachiária (Figura 7c), milho, (Figura 7d) e aveia preta (Figura 7e) em função de níveis de compactação indicam que há alterações da produção de raízes em função da cultura e do nível de compactação a qual foram submetidas.
Os resultados das análises morfológicas do sistema radicular da soja (cultivada em 2013/2014) possibilitam visualização da distribuição das raízes de soja no perfil do solo (Figura 8) e sua distribuição relativa (Figura 9), assim, os níveis de compactação alteraram a distribuição do crescimento radicular da soja. Entretanto, foi possível comprovar que nenhum dos tratamentos restringiu o aprofundamento das raízes e, no C8 as raízes, após romper a camada superficial (até 20 cm) mais adensada, desenvolveram nas camadas mais profundas (a partir de 20 cm).
Figura 7. Massa seca de raízes de trigo em 2013 (a), de soja em 2013/14 (b), de brachiária (c), milho (d), aveia (e) e de trigo em 2014 (f), por camadas, em função de níveis de compactação em Latossolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; C4: SPD com 4 tráfegos com trator de 7,2 Mg; C8: SPD com oito tráfegos de colhedora com massa total de 9,5 Mg.
Figura 8. Perfil de distribuição da massa (a) comprimento (b), área (c) e volume (d) de raízes de soja (cultivada em 2013/2014) em Latossolo com escarificação (I), sistema plantio direto (II), trafegado 4 vezes com trator (III) e trafegado 8 vezes com colhedora (IV).
Figura 9. Distribuição relativa da massa (a) comprimento (b), área (c) e volume (d) de raízes de soja (cultivada em 2013/2014) em Latossolo com escarificação (I), sistema plantio direto (II), trafegado 4 vezes com trator (III) e trafegado 8 vezes com colhedora (IV).
Os resultados da distribuição da densidade do comprimento radicular das culturas no perfil do solo, são apresentados nas figuras 10-14. Assim, é possível observar a densidade do comprimento radicular de trigo (Figura 10), soja (Figura 11), milho (Figura 12), brachiária (Figura 13) e aveia preta (Figura 14).
Figura 10. Distribuição da densidade do comprimento radicular (a) e da massa seca radicular (b) de trigo em perfil de um Latossolo Vermelho, safra inverno de 2013 e 2014.
Figura 11. Distribuição da densidade do comprimento radicular (a) e da massa seca radicular (b) de soja em perfil de um Latossolo Vermelho, safra de verão de 2013/14.
Figura 12. Distribuição da densidade do comprimento radicular (a) e da massa seca radicular (b) de miho em perfil de um Latossolo Vermelho, segunda safra inverno de 2014.
Figura 13. Distribuição da massa seca radicular de aveia preta em perfil de um Latossolo Vermelho, safra de inverno de 2014.
Figura 14. Distribuição da massa seca radicular de brachiária em perfil de um Latossolo Vermelho, safra de inverno de 2014.
As relações dos parâmetros morfológicos (comprimento, volume, área superficial, diâmetro e massa) do sistema radicular da soja e as propriedades físicas (densidade do solo, macroporosidade, microporosidade) em sua maioria foram significativas (Figuras 15, 16 e 17). Entretanto, o diâmetro radicular e a massa de raízes foram as variáveis radiculares que menos se relacionaram com a densidade do solo.
Assim, valores de densidade do solo, acima de 1,35 Mg m-3, proporcionaram as maiores reduções (acima de 50%) no crescimento radicular da soja neste Latossolo Vermelho. Entretanto, os resultados ainda estão sendo analisados, para possibilitar aprofundamento nas discussões destes resultados. A produtividade de grãos apresentou relação quadrática com a densidade do solo, macroporosidade e microporosidade do solo, indicando assim, que será possível identificar os limites críticos a produtividade de grãos da soja (Figura 15f, 16f e 17f).
Os parâmetros radiculares (comprimento e área superficial) apresentaram boas relações com a macroporosidade do solo e a microporosidade, na maior parte dos casos com coeficiente de determinação acima de 0,58.
Figura 15. Comprimento (a), volume (b), área superficial (c), diâmetro (d) massa seca (e) e produtividade de grãos (f) de soja em função da densidade do solo na camada de 0-20 cm em Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, safra 2013/2014.
Figura 16. Comprimento (a), volume (b), área superficial (c), diâmetro (d) massa seca (e) e produtividade de grãos (f) de soja em função da macroporosidade do solo na camada de 0-20 cm em Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, safra 2013/2014.
Figura 17. Comprimento (a), volume (b), área superficial (c), diâmetro (d) massa seca (e) e produtividade de grãos (f) de soja em função da microporosidade do solo na camada de 0-20 cm em Latossolo Vermelho Distroférrico. Embrapa Soja, Londrina/PR, safra 2013/2014.
Os parâmetros da curva de resistência do solo à penetração não foram alterados em função dos níveis de compactação do solo (Tabela 3). Assim, as alterações de RP do solo são devidas somente a variações no conteúdo de água e sua densidade do solo. Quando as CRP dos tratamentos são comparadas entre si, é possível observar que a densidade do solo é o principal fator que determina o incremento na amplitude de variação da RP em função do conteúdo volumétrico de água no solo (Figura 18).
Tabela 1. Parâmetro de ajuste da curva de resistência do solo à penetração, pelo modelo Busscher (RP=aDsb Uvc) em função dos níveis de compactação do solo, na camada de 0-20 cm.
Parâmetro Esc SPD C4 C8 Média
a 0,00240 0,00116 0,00628 0,00438 0,00373
b 9,40297 9,12839 7,18508 8,17926 8,42525
c -5,23925 -5,95943 -4,91347 -4,92863 -5,03059
R² 0,87 0,91 0,95 0,76 0,89
Ds1 1,17 1,29 1,32 1,40
1 Densidade do solo, na camada de 0-20 cm, em outubro de 2013.
Figura 18. Curva de resistência do solo à penetração de níveis de compactação de Latossolo Vermelho.em função do conteúdo volumétrico de água no solo, na camada de 0-20 cm.
A área e o comprimento radicular da soja na camada de 0-20 cm diminuíram em função do aumento da RP determinada em θ equivalente à capacidade de campo do solo (CC), seguindo modelo do tipo potência (Figuras 19a,b). A massa seca de raízes também foi influenciada pelo estado de compactação do solo, decrescendo linearmente com o incremento da RP (Figura 19c). Porém, o ajuste
aos dados foi melhor para a área e o comprimento radicular, evidenciando que a massa seca é um indicador menos sensível ao estado de compactação do solo. Os modelos mostram ainda que a redução da área e do comprimento radicular da soja foi maior até uma RP de 3 MPa. Por exemplo, o comprimento radicular diminuiu de 9 para 6 m m-3 (33%) quando a RP aumentou de 0,8 para 3,0 MPa (Figura 14b). Já o aumento da RP de 3,0 para 5,2 MPa reduziu o comprimento radicular de 6 para 5 m m-3 (17%). A partir de uma RP de 3 MPa, é possível que as raízes de soja cresçam principalmente através de fissuras e zonas de menor resistência entre agregados de solo com alta densidade, cuja detecção pela RP é difícil. Na prática, não foi possível detectar um valor crítico de RP para o desenvolvimento radicular da soja, pois qualquer aumento no grau de compactação do solo se refletiu em prejuízos ao crescimento das raízes da cultura.
Figura 19. Área (a), comprimento (b) e massa seca (c) de raízes da soja (BRS 359 RR) na camada de 0-20 cm, em função da resistência mecânica à penetração (RP) de um Latossolo Vermelho muito argiloso, determinada na capacidade de campo.
A produtividade da soja variou de forma quadrática com o aumento da RP na camada de 10-20 cm (Figuras 10-20) concordando com BEUTLER et al. (10-2004c), isso ocorreu, independentemente do potencial matricial de determinação e modelagem da RP (6, 10, 33, 100, 500, 1000 e 1500 kPa). Valores muito baixos de RP, determinada em 6 kPa (Figura 21), próximos a 1 MPa, resultaram em produtividades de soja cerca de 20% menores que a máxima obtida no experimento (aproximadamente 3,5 Mg ha-1). Apesar do maior crescimento radicular da soja em baixos valores de RP (Figura 19b), um grau de compactação do solo excessivamente baixo provavelmente proporcionou menor retenção de água e condutividade hidráulica não saturada, o que pode diminuir a produtividade das culturas (DEBIASI et al., 2010).
y = 2,09x-0,197 R² = 0,54** 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Á rea , m 2m -3 RP, MPa y = 8,27x-0,268 R² = 0,73** 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Com pr im ent o, m m -3 RP, MPa y = -0,06x + 1,12 R² = 0,27* 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 M assa seca , k g m -3 RP, MPa (a) (b) (c)
Figura 20. Produtividade de grãos de soja em função da resistência do solo à penetração em laboratório, em diferentes tensões (6, 10, 33, 100, 500, 1000 e 1500 kPa) de extração de água em Latossolo Vermelho.
Figura 21. Produtividade da soja (BRS 359 RR) em função da resistência mecânica do solo à penetração (RP), estimada para um conteúdo volumétrico de água na tensão de 10 kPa (capacidade de campo).
Em valores de RP, determinados na tensão de 10 kPa (capacidade de campo), a produtividade
y = -0,097x2+ 0,428x + 2,78 R² = 0,34** 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 P rod utiv ida de de g rão s, M g ha -1
da soja foi reduzida em 10% quando os valores de RP foram até 4,0, entretanto, quando os valores de RP chegaram a 5 MPa, a perda de produtividade de grãos foi de 20 % (Figura 16), o que pode ser explicado pela diminuição da disponibilidade hídrica em função da menor infiltração de água e pela restrição ao desenvolvimento radicular (Figura 19b). Adicionalmente, o valor limitante de RP (RPL), acima do qual a produtividade da soja é reduzida pelo grau de compactação do solo, foi dependente do potencial matricial (ou conteúdo volumétrico de água no solo) em que a RP foi determinada (Figura 20). Assim, é necessário saber qual é o valor limitante de RP que fará com que a produtividade de grãos de soja seja reduzida em até 10 % quando esta é determinada em diferentes conteúdos de água do solo (Figura 22).
Figura 22. Resistência do solo limitante em função do conteúdo gravimétrico de água do solo ou a água disponível do solo, na camada de 10-20 cm em Latossolo Vermelho.
Assim, a RPL na camada de 10-20 cm, na tensão de 6 kPa foi 3,1 MPa, passando a 3,9 MPa na capacidade de campo (10 kPa e água disponível de 100%). Assim, a redução no conteúdo de água do solo fez com que os valores de RPL incrementasse exponencialmente, ou seja, caso a RP seja lida em um conteúdo de água equivalente a 70 ou 50 % da água disponível no solo os valores de RP, poderiam chegar até 5,6 MPa ou 7,1 MPa, respectivamente, sem causar reduções maiores que 10 %
na produtividade de grãos da cultura da soja (Figura 22).
Os resultados mostram ainda que a RPL na capacidade de campo foi de 3,9 MPa, superior ao valor de 2 MPa geralmente indicado pela bibliografia para esta faixa de θ (BEUTLER et al., 2004c). Resultados similares foram obtidos por MORAES et al. (2014), em Latossolo Vermelho muito argiloso manejado em SPD há mais de 20 anos, o qual indicou limites de RP de 3,5 MPa, determinados com penetrômetro de bancada semelhante a este estudo.
Embora o desenvolvimento das raízes de soja seja prejudicado pelo aumento da RP em toda a faixa de valores estudada, o desempenho produtivo da soja responde de maneira quadrática ao estado de compactação do solo, com perdas de produtividade em valores muito baixos ou altos de RP. Assim, a RPL à produtividade da soja depende do potencial matricial em que foi determinada.
As análises de anatômia das raízes de soja, demonstram que houve efeitos dos níveis de compactação no desenvolvimento dos vazos do xilema e floema (Figura 23). As imagens anatômicas radiculares são detalhadas por nível de compactação e podem ser visualizadas nas figuras 24, 25, 26 e 27, correspondendo ao SPD, C4, C8 e Escarificado, respectivamente. Assim, principalmente no tratamento C8, foi observado redução da quantidade de xilema em relação ao floema. Além disso, as células estão com formatos mais achatadas, indicando que as raízes da soja passaram por alterações anatômicas proporcionadas por impedimentos físicos no solo.
Os atributos quimicos são apresentados na Tabela 4, assim indicam que não houveram limitações de caracter químico ao longo do perfil do solo.
Figura 23. Anatomia de raízes de soja em função de níveis de compactação em Latossolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; C4: SPD com 4 tráfegos com trator de 7,2 Mg; C8: SPD com oito tráfegos de colhedora com massa total de 9,5 Mg.
Figura 25. Anatomia vascular de raízes de soja em Latossolo Vermelho em sistema plantio direto trafegado quatro vezes com trator.
Figura 26. Anatomia vascular de raízes de soja com oito passadas de colhedora em Latossolo Vermelho.
Tabela 2. Atributos químicos do solo em função de níveis de compactação em Latossolo. Níveis de compactação do solo
Variável Esc SPD C4 C8 Média
Camada de 0-10 cm Fósforo 19,98 30,12 17,12 26,54 23,44 Carbono org. 16,15 15,97 15,99 14,59 15,67 pH 4,96 5,20 5,30 5,18 5,16 Potássio 0,42 0,44 0,49 0,66 0,50 CTC 10,80 10,90 10,87 10,73 10,83 Cálcio 3,54 3,77 3,99 3,68 3,75 Magnésio 1,67 2,06 1,79 1,78 1,83 Camada de 10-20 cm Fósforo 9,10 7,91 7,73 10,72 8,86 Carbono org. 11,06 10,59 10,10 10,88 10,66 pH 4,71 4,75 4,95 4,86 4,82 Potássio 0,45 0,32 0,42 0,55 0,43 CTC 9,19 8,97 9,29 8,90 9,09 Cálcio 2,13 2,18 2,91 2,39 2,40 Magnésio 0,92 0,99 1,09 0,95 0,99 Camada de 20-30 cm Fósforo 4,79 4,51 4,31 4,96 4,65 Carbono org. 8,87 9,40 8,80 9,05 9,03 pH 4,77 4,91 5,25 5,08 5,00 Potássio 0,32 0,18 0,35 0,40 0,31 CTC 8,07 8,14 8,43 8,40 8,26 Cálcio 2,14 2,53 3,11 2,74 2,63 Magnésio 0,63 0,71 0,81 0,84 0,75 Camada de 30-40 cm Fósforo 3,53 3,60 3,41 3,08 3,41 Carbono org. 5,92 6,18 6,88 6,10 6,27 pH 4,99 5,11 5,44 5,40 5,24 Potássio 0,23 0,09 0,25 0,25 0,21 CTC 7,25 7,86 7,74 7,65 7,63 Cálcio 2,45 3,03 3,19 2,95 2,90 Magnésio 0,54 0,67 0,69 0,74 0,66 Camada de 40-50 cm Fósforo 3,35 3,40 3,13 3,22 3,28 Carbono org. 5,09 5,43 5,57 5,39 5,37 pH 5,02 5,18 5,58 5,44 5,31 Potássio 0,19 0,06 0,16 0,15 0,14 CTC 7,17 7,23 7,18 7,41 7,25 Cálcio 2,55 2,91 3,20 3,07 2,94 Magnésio 0,50 0,66 0,68 0,70 0,63
Extratores: P, K = Mehlich-1; Ca, Mg = KCl 1M; Carbono Org = Método Colorimétrico; pH = CaCl2 0,01M.
No cultivo da soja na safra 2014/2015 foi realizada análise da cultura da soja cultivada subsequente às plantas de cobertura. Sendo que, para o parâmetro massa seca de raiz, houve interação entre os níveis de compactação e as camadas analisadas (Figura 28). Em todos os tratamentos a presença de raiz tem maior concentração na camada de 0-10 cm. Houve um incremento na massa de raiz no SPD e no C8 em relação ao solo com escarificado. Mello Ivo & Mielniczuk (1999) verificaram que no sistema plantio direto na camada superficial de 0-5 cm havia maior densidade de raízes do que no sistema de preparo convencional. Na camada de 10 a 20 cm é possível diagnosticar o efeito do tratamento C8, que reduziu a quantidade de raízes presentes nessa camada, diferindo estatisticamente do tratamento SPD. A produção total de massa seca do sistema radicular não foi reduzida pelo aumento da impedância mecânica do solo. Nos sistemas com compactação (C4 e C8) houve uma redução da massa radicular na camada de 10-20 cm em relação ao SPD, isso provavelmente ocorreu pela restrição na penetração radicular no solo compacto na camada de 0-10 cm, dificultando a passagem radicular da camada de 0-10 cm para 10-20 cm Entretanto, estes níveis de compactação não limitaram o crescimento radicular, isso pode ter ocorrido em função da presença de poros contínuos ou presença de rachaduras no solo, o que reduzem a resistência do solo em alguns pontos e favoreceram o crescimento radicular. Este incremento de incremento de massa radicular na camada superficial também foi verificado por Foloni et al. (2003) na cultura do milho.
Figura 28. Distribuição da massa seca radicular de soja safra 2014/15 em função de níveis de compactação em um Latossolo Vermelho.
Na camada de 20 a 30 cm há maior desenvolvimento radicular da soja no tratamento escarificado, uma vez que a operação mecânica de escarificação forma fraturas no solo que possibilitam redução da resistência do solo ao crescimento radicular. Neste caso, na camada de 20 a 30 cm, houve redução da quantidade de raízes no tratamento C8, entretanto, estas raízes provavelmente foram muito importantes para absorção de água e nutrientes para a cultura. Abaixo dos 30 cm de profundidade não ocorre distinção na massa seca de raízes da soja para os tratamentos níveis de compactação, indicando que o incremento da compactação do solo nas camadas superficiais até 30 cm, somente reduziram a massa radicular, mas não restringiram a passagem das raízes, as quais se desenvolveram de forma adequada em profundidade, onde há adequada disponibilidade hídrica para a cultura, reduzindo assim os efeitos na produtividade de grãos. Considerando que esta faixa esta abaixo da camada trabalhada pelos implementos agrícolas as áreas compactadas em superfície apresentam-se iguais à área de plantio direto e escarificada.
No SPD a soja apresentou bom desenvolvimento radicular em profundidade, sendo superior ou igual aos demais níveis de compactação do solo. Isto ocorre, provavelmente, devido ao sistema de
rotação de culturas usado na área, o qual está implantado a mais de uma década. Assim, o uso de SPD com sistemas de cultivos que preservam, mantenham ou produzam poros contínuos no perfil do solo proporcional melhorias na produtividade de grãos dos sistemas de cultivos. Desta forma, deve ser levado em conta o planejamento que considera não somente o aspecto econômico da produção das culturas, mas também a melhoria da qualidade do ambiente solo.
Os efeitos dos sistemas de uso com plantas de cobertura foram verificados na massa seca de parte aérea da cultura da soja cultivada subsequente aos tratamentos plantas de cobertura (Figura 29). Onde a soja cultivada sob resíduos de Brachiaria apresentou maior desenvolvimento vegetativo, sendo estatisticamente superior do que à produção em resteva de trigo e, neste sistema, tendo o milho como cultura antecessora a soja produziu menor quantidade de massa seca de parte aérea. O desenvolvimento de massa seca da parte aérea da soja não foi influenciado pelos níveis de compactação, similar ao que foi diagnosticado por Rosolem et al. (1994) e Foloni et al. (2006).
Figura 29. Massa seca de raízes, de parte aérea e da produção de grãos de soja subsequentes a culturas de cobertura. *Letras seguidas por mesma letra não diferem a 5% pelo Teste de Tukey. ns não significativo.
aproximadamente 35% do total da massa da parte aérea da soja cultivada subsequente às plantas de cobertura (aveia e brachiaria). No entanto, a produção de grãos da soja não apresentou diferença significativa para os tratamentos.
Resultados preeliminares de modelagem do crescimento radicular
A modelagem do crescimento radicular com presença de camadas compactadas, exemplos são demonstrados em terceira dimensão (Figura 30), apresentando assim a redução do crescimento radicular em camadas com maior nível de compactação, posicionadas a 15-25 cm (Figura 30a) ou entre 25 e 35 cm (Figura 30b). O crescimento radicular em um perfil no campo pode ser observado na figura (31), onde é possível observar o crescimento das raízes na linha (posição 0) e entrelinha (posições se distanciando do centro) de cultivo. Assim, esta análise em terceira dimensão do crescimento radicular favorece interpretações sobre os efeitos de condições físicas ao desenvolvimento das culturas. Neste modelo os efeitos de restrições físicas ao crescimento radicular são incluidas em função da redução da taxa de crescimento das raízes, com efeitos diários em função do fluxo de água no solo. Isso favorece a integração de modelos de fluxo de água com o crescimento radicular, podendo assim obter melhores entendimento dos efeitos de condições físicas no crecimento radicular e suas relações com a produtividade de grãos das culturas.
Figura 30. Modelagem do crescimento radicular em função da presença de camadas compactadas a 20 cm (a) ou a 30 cm (b) de profundidade no perfil do solo.
Figura 31. Modelagem do crescimento radicular de milho no perfil do solo, 70 dias após a semeadura.
Resultados experimento de Eldorado do Sul: Limites físicos críticos ao crescimento de soja e trigo em Argissolo Vermelho
O tráfego com trator de 7 Mg favoreceu incrementos nos valores de densidade do solo e reduziu a macroporosidade, principalmente até na profundidade de 20 cm (Figura 32). Como já esperado, a escarificação o solo reduziu a densidade do solo (Figura 32), entretanto, não favoreceu incrementos na quantidade de raízes de soja (Figura 33).
A produção de massa raízes de soja, na camada de 0-0,10 m, foi incrementada em função dos níveis de compactação (Figura 33). A produção total de raízes na camada de 0-0,50 m, não foi alterada em função dos tratamentos. Entretanto, a relação entre a massa de raízes total na camada de 0-50 cm e os valores de densidade do solo da camada de 10-20 cm, indicaram que houve relação quadrática entre estas variáveis (Figura 34). Assim, a produção de raízes foi reduzida em 10 % quando a densidade do solo, na camada de 10-20 cm, foi menor de 1,37 Mg m-3 ou superior a 1,58 Mg m-3 e, a redução da produção de raízes atingiu 30% quando os níveis de densidade do solo foram menores que 1,29 Mg m-3 ou superiores a 1,65 Mg m-3. Assim, indicando que a faixa ótima de densidades do
solo neste Argissolo Vermelho para o desenvolvimento da soja provavelmente esteja entre 1,37 e 1,58 Mg m-3.
Figura 32. Densidade do solo (a), macroporosidade (b) e microporosidade (c) em função de níveis de compactação do solo em Argissolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; SPD com duas (C2), quatro (C4), oito (C8) e doze (C12) passadas de trator com 7 Mg;
Figura 33. Massa seca de raízes de soja (a) e trigo (b), até 50 cm de profundiade, em função de níveis de compactação em Argissolo Vermelho. Eldorado do Sul, RS, 2014. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; SPD com duas (C2), quatro (C4), oito (C8) e doze (C12) passadas de trator com 7 Mg;
Figura 341. Massa seca de raízes de soja, até 50 cm, em função da densidade do solo da camada de 10-20 cm, em Argissolo Vermelho.
sendo processados (Figura 35). Portanto, ainda não estão disponíveis os valores de comprimento, volume, área superficial e diâmetro das raízes.
Figura 35. Análise morfológica de raízes de soja cultivada em Argissolo Vermelho: a) imagem das raízes escaneadas; b) imagem processada no programa Safira®.
A produtividade de grãos de soja, trigo e milho estão apresentadas na figura 36. Assim, foi constatado que a produtividade de grãos foi reduzida pela escarificação e/ou tráfego intenso em um Argissolo Vermelho. No SPD e C2 foi observado as maiores produtividades de grãos. Após 12 tráfegos com trator de massa de 7 Mg houve reduções significativas na produtividade de grãos de trigo, indicando que o limite físico à produtividade do trigo deve ter sido atingido.
Figura 36. Produtividade de grãos de soja (a), de trigo (b) e milho (c) em função de níveis de compactação em Argissolo Vermelho. Esc: preparo reduzido com escarificação do solo; SPD: sistema plantio direto; SPD com duas (C2), quatro (C4), oito (C8) e doze (C12) passadas de trator com 7 Mg. Barras verticais indicam o desvio padrão da média. Médias seguidas de mesmas letras não diferem entre si pelo teste de Duncan 5%.
A relação da produtividade de grãos de trigo e a densidade do solo, na camada de 0-5 cm, indicam que houve relação quadrática entre estas variáveis (Figura 37). Densidade do solo, na camada de 0-5 cm, acima de 1,55 Mg m-3, proporcionou reduções acima de 30% na produtividade de grãos de trigo. Indicando assim que os limites físicos à produção de trigo podem ser detectados. Estas relações serão discutidas com os valores de densidade do solo nas demais camadas, até 40 cm de profundidade.
Figura 37. Produtividade de grãos de trigo em função da densidade do solo na camada de 0-5 cm em Argissolo Vermelho. Eldorado do Sul, safra 2014.
A relação entre altura de plantas e da produção de massa seca da parte aérea de trigo e densidade do solo foram significativas e semelhantes com os resultados obtivos com a produtividade de grãos (Figura 38 e 39).
Figura 38. Altura de planta em função da densidade do solo na camada de 0-5 cm em Argissolo Vermelho. Eldorado do Sul, safra 2014.
y = -12105x2+ 31782x - 18586 R² = 0,7869 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 P rod utiv ida de de g rão s (k g ha -1) Densidade do solo (Mg m-3) y = -112,17x2+ 298,07x - 110,34 R² = 0,6428 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 A lt ura de pl an ta ( cm ) Densidade do solo (Mg m-3)
Figura 34. Massa seca da parte área de trigo em função da densidade do solo na camada de 0-5 cm em Argissolo Vermelho. Eldorado do Sul, safra 2014.
Figura 39. Relação entre a produtividade de trigo e a densidade do solo na camada de 0-5 cm em Argissolo Vermelho. Eldorado do Sul, safra 2014.
4. CONCLUSÕES (salientar os objetivos iniciais e mostrar se alcançados)
As considerações são preliminares, tendo em vista que a pesquisa está em andamento:
Os níveis de compactação do solo afetam de forma diferenciadas as culturas agrícolas, assim, a produção de massa de raízes em Latossolo (Londrina) seguiu a seguinte ordem: brachiária> milho> aveia>soja>trigo.
A anatomia radicular da soja é alterada em elevados níveis de compactação de um Latossolo Vermelho, restringindo a passagem de água e nutrientes para a parte aérea da soja.
A faixa ótima de valores de densidade do solo, para o adequado crescimento de culturas agrícolas, em Argissolo é mais ampla do que em Latossolos.
A escarificação do solo não incrementou a produtividade de grãos de trigo em Latossolo e Argissolo e de soja e milho em Latossolo, nem a produtividade de massa da parte aérea de aveia e de brachiária em Latossolo, demonstrando que baixos níveis de compactação do solo afetam negativamente a produção de culturas agrícolas, independentemente do tipo de solo.
A produtividade de grãos de trigo em Argissolo Vermelho não foi reduzida em áreas com poucos tráfegos de trator (até 4 passadas).
Considerando o sistema de produção trigo/soja, valores de RP acima de 2,5 MPa, medidos em
y = -17471x2+ 45774x - 26231 R² = 0,6975 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 M assa seca pa rt e aé rea ( k g ha -1) Densidade do solo (Mg m-3)
