RELATÓRIO PARCIAL PARA AUXÍLIO DE PESQUISA
Projeto Agrisus Nº: 1188/13
Título da Pesquisa: Estoque e Ciclagem de Carbono no Solo e seu Impacto sobre a Produtividade de Cana-de-Açúcar
Interessado ( Coordenador do Projeto): Joel Medeiros Bezerra Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)
Av. Aprígio Veloso, 882, Bairro Universitário, CEP 58429-140, Campina Grande (PB) Fone: (84) 4005-9952
Joel_medeiros@oi.com.br, joel.medeiros@ifrn.edu.br
Local da Pesquisa: Usina Santa Teresa, Goiana (PE)
Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 24.000,00 (vinte quatro mil reais) Vigência do Projeto: 12/07/13 a 01/05/15
RESUMO:
O presente estudo teve como objetivo avaliar as mudanças no estoque de carbono e nitrogênio do solo em áreas envolvendo experimentos de longa duração com cultivo de cana-de-açúcar sob semeadura direta com queima prévia da palha para colheita, relacionando com alguns atributos químicos e físicos de um Espodossolo Humilúvico. O uso e manejo do solo a longo prazo promoveu a redução da resistência a penetração do solo das camadas mais profundas (30-50 cm de profundidade). O conteúdo de água do solo foi alterado em função da topografia e compactação. O sistema agrícola com tratamento Cana de 1° ano mostrou degradação física mais avançada, evidenciada pelo aumento da resistência à penetração e elevada condutividade elétrica. A substituição da mata pelo sistema agrícola de canavial a longo prazo, promoveu alteração das camadas de 0-50 cm de profundidade, piorando as condições físicas do Espodossolo.
1. INTRODUÇÃO:
A degradação do potencial agrícola dos solos, pelas suas distintas formas de uso e a redução do estoque de nutrientes, em especial de carbono (C) e nitrogênio (N), assumem maior importância nos estudos sobre o papel das atividades agrícolas no cenário das mudanças climáticas globais (LAL, 2004).
Os solos agrícolas podem atuar como dreno ou fonte de gases de efeito estufa (GEE), dependendo do sistema de manejo a que forem submetidos (IPCC, 2001). Sistemas de manejo que aumentem a adição de resíduos vegetais e a retenção de C no solo se constituem em alternativas importantes para aumentar a capacidade de dreno de C-CO2 atmosférico e consequente mitigação do aquecimento global (AMADO et al., 2001; BAYER et al., 2006).
Os solos representam um importante componente no ciclo biogeoquímico do carbono, armazenando cerca de quatro vezes mais carbono que a biomassa vegetal e quase três vezes mais que a atmosfera. Várias são as ênfases e as formas de quantificar o efeito de sistemas de manejo sobre os fluxos de C no sistema solo-planta-atmosfera citadas na literatura (JANZEN et al., 1998). O balanço de C no solo é dependente da relação entre as adições de C fotossintetizado pelas plantas (parte aérea e raízes) e as perdas de C para a atmosfera resultantes da oxidação microbiana do C orgânico a CO2.
A decomposição dos resíduos vegetais é uma importante via de reciclagem de nutrientes em agrossistemas, resultando em melhorias nas características físicas, químicas e biológicas do solo (SCHUNKE, 1998).
A magnitude desses processos pode ser avaliada em experimentos de longa duração, pela quantificação dos estoques de C orgânico no solo, em comparação ao estoque inicial de C solo (COSTA et al., 2006).
As principais fontes e sumidouros de dióxido de carbono nos solos estão associadas às mudanças na quantidade de carbono orgânico estocada. O aumento ou diminuição deste estoque depende da quantidade e qualidade da matéria orgânica que entra no solo, os quais, junto à taxa de decomposição, são determinados pela interação entre clima, atributos do solo, e uso e manejo das terras, levando-se em conta seu histórico de uso. Em ecossistemas não alterados pela ação humana, as condições de clima e solo são os principais determinantes do balanço de carbono porque eles controlam as taxas de produção e decomposição. Em sistemas agrícolas, o uso da terra e seu manejo modificam a entrada de matéria orgânica devido à produção de resíduo, ao tipo de cultura, à fertilização e aos procedimentos de colheita (EMBRAPA, 2007).
Sistemas de manejo conservacionistas determinam alterações na ciclagem de C no sistema solo-atmosfera, as quais se refletem no aumento dos estoques de C orgânico no solo (BAYER e MIELNICZUK, 1997). Neste contexto, a contribuição de sistemas de manejo conservacionistas no influxo líquido de C atmosférico no solo pode ser determinada a partir da diferença dos estoques de C orgânico no solo, em comparação ao mesmo solo submetido a um sistema convencional de manejo de solo (IPCC, 2001).
O carbono orgânico total (COT) é considerado o indicador mais importante da qualidade do solo e da agricultura sustentável, devido a sua estreita relação com as propriedades físicas, químicas e biológicas, principalmente em solos sob condições tropicais (CONCEIÇÃO et al., 2005). Sendo o COT a principal fonte de nitrogênio (AITA, 1997).
O preparo do solo e o manejo de culturas afetam as taxas metabólicas dos microrganismos nos processos de decomposição dos resíduos vegetais e da matéria orgânica no solo, as quais também são influenciadas pela temperatura e umidade do solo (LA SCALA JR. et al., 2006).
Entretanto, embora a mudança no estoque de carbono do solo necessite de períodos maiores para ser detectada, certamente esse reservatório representa um excelente compartimento para estocar o C sequestrado (LAL, 2004).
Devido à dificuldade na obtenção de medidas diretas de mudança de carbono no solo, reconhecem-se a importância da estimativa do estoque de carbono dos solos para o inventário. Estimativas de estoque de carbono nos solos do Brasil, em nível nacional, em que são raras, pouco difundidas e se deparam com a falta de informações disponíveis sobre a quantidade de carbono orgânico nos solos sob diferentes usos e em diferentes regiões do Brasil (EMBRAPA, 2007).
Existem alguns registros de estudos que abordam o impacto da implantação de sistemas de manejo do solo e de culturas sobre os estoques de carbono no Brasil, no sentido de avaliar a sustentabilidade de diferentes agroecossistemas nas diversas regiões, tais como: sudeste (RANGEL et al., 2008), sul (COSTA et al., 2008; MARTINS et al., 2009), centro-oeste (D’ANDRÉA et al., 2004) e Norte (CARVALHO et al., 2006; CARMO et al., 2007), entretanto a região nordeste é deficiente em levantamentos que indiquem padrões de tal atributo. Sendo tal conhecimento de fundamental importância, pela fragilidade dos solos, dos diferentes gradientes de aridez e de condições de instabilidade climática, dentre outros fatores.
Isso faz com que seja difícil fazer extrapolações para regiões maiores, visando à avaliação da sustentabilidade ambiental de tecnologias como a dos cultivos com potencial bioenergético, manutenção de restícios de ecossistemas nativos, além de dificultar a elaboração de políticas públicas mais adequadas para mitigação de gases de efeito estufa pela agricultura.
Desta maneira, o agrossistema bioenergético foi selecionado para este estudo por possuir grande expressão econômica no Brasil, e por estar em franca expansão. Podendo contribuir para a racionalização do processo produtivo, visto que implica na redução de custos operacionais, assegurando, sobretudo a manutenção, qualidade ambiental e sustentabilidade.
Dessa forma, a quantificação do carbono da biomassa, bem como o padrão de sua ciclagem, permitem avaliar a magnitude dos reflexos causados pela intervenção antrópica ou por fenômenos naturais ocorridos no ecossistema, tornando possível, por meio de estudos de ciclagem de nutrientes, a quantificação das saídas ou perdas de nutrientes (OKI, 2002).
Além do papel dos sistemas de manejo das atividades agrícolas nas perdas de carbono e nitrogênio para a atmosfera. Resultados de pesquisa para clima temperado mostram que as taxas de emissão de N2O são diretamente relacionadas com a textura do solo, a disponibilidade de N, a temperatura, a umidade e a porosidade do solo (WEITZ et al., 2001), além do manejo dos solos. Diante do exposto, os objetivos específicos deste trabalho foram:
1. Avaliar as mudanças no estoque de carbono e nitrogênio do solo em áreas envolvendo experimentos de longa duração com cultivo de cana-de-açúcar sob semeadura direta com queima prévia da palha para colheita;
2. Quantificar os estoques de carbono e nitrogênio no solo;
3. Avaliar a relação entre atributos físicos do solo, atributos climáticos e manejo, com o estoque de carbono e nitrogênio, além da produtividade;
2. MATERIAIS E MÉTODOS:
A área experimental está localizada no município de Goiana (Zona da Mata Norte, Pernambuco, Brasil) extremo nordeste do estado, cujas coordenadas são: Latitude 07° 34' 25" S e Longitude 34° 55' 39" W (Figura 1).
Figura 1 - Localização do estado de Pernambuco no Brasil, município de Goiana
O solo da área de estudo é um Espodossolo Humilúvico órtico textura arenosa de acordo com a classificação Embrapa (2006), os quais são solos da região canavieira do nordeste.
O clima da região, segundo a Classificação Climática de Köppen-Geiger, é tropical úmido do tipo As’ ou pseudotropical, que se caracteriza por ser quente e úmido, com chuvas de outono a inverno, com temperaturas médias anuais variando em torno de 24°C. O volume pluviométrico acumulado anual é de 2.002 mm. A precipitação média anual é de 166,83 mm, concentrados principalmente no inverno.
As áreas em estudo vêm sendo manejadas nos últimos anos com cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) com queima prévia da palha para colheita, com corte realizado manualmente. No entorno da área cultivada existe a presença de áreas de remanescente de mata (Figura 2).
Figura 2 - Mapa de localização dos talhões experimentais na área de estudo em Goiana (PE).
A altitude na área de estudo foi determinada utilizando dados do projeto Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), com o objetivo de gerar um modelo digital de elevação (MDE) da terra usando a interferometria.
O experimento é composto por 8 tratamentos em talhões próximos, situados na mesma situação topográfica (Figura 3). Sendo que 7 tratamentos contemplam áreas de produção com o cultivo de cana-de-açúcar e um tratamento como referência constituído por mata nativa, para se determinar
Brasil
Estado de Pernambuco Goiana (Áreas
experimentais*) *
principalmente a relação do manejo do solo com o estoque de carbono. Foram avaliados diferentes tempos de implantação do agrossistema bioenergético de cana-de-açúcar (Cana Planta e Cana de 1 a 6 anos de implantação com reforma do sistema de cultivo). Foram coletadas 5 amostras simples de solo nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm, para posterior determinação das concentrações de carbono orgânico e nitrogênio representativa de cada uma das parcelas para todas as profundidades amostradas. As amostras foram coletadas com auxilio da abertura de trincheiras na entrelinha da cultura próximas ao centro de cada tratamento, no dia 23 de abril de 2014.
Figura 3 - Mapa do modelo digital de elevação da área de estudo em Goiana (PE).
A partir dessas amostras serão determinados alguns atributos químicos e físicos do solo. Os atributos químicos do solo serão determinados de acordo com metodologia proposta por RAIJ et al. (2001) e utilizada no Laboratório de Química do Solo do Instituto Agronômico: pH em CaCl2 0,01 mol L-1; M.O. por oxidação úmida e leitura colorimétrica; P, K, ca e Mg extraídos por resina trocadora de íons; H+Al por leitura do pH SMP; Al+3 extraído com KCl 1 mol L-1 e S-SO4-2 extraído com Ca (H2PO4) 0,01 mol L-1.
Dentre os atributos físicos do solo serão determinados a granulometria pelo método da pipeta, o conteúdo volumétrico de água no solo e a resitência do solo à penetração. A granulometria será determinada conforme metodologia utilizada no Laboratório de Física do Solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco e descrita por Camargo et al. (1986), utilizando como dispersante químico o hidróxido de Na e hexametafosfáto de Na.
No dia 23/04/2014 o conteúdo volumétrico de água no solo (%) foi determinado em três profundidades (0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm de profundidade), em todos os tratamentos no momento da determinação da resistência do solo à penetração, além da determinação da temperatura do solo com auxílio do equipamento de termômetro de infravermelho termal com mira laser (Modelo RAYTEMP® 3 Infrared Thermometer). A Figura 4 apresenta a distribuição temporal da precipitação e a temperatura do ar sobre a área de estudo no período próximo da realização das amostragens.
Figura 4 - Precipitação diária e temperatura média do ar sobre a área de estudo no período de
novembro/2013 à maio/2014
O conteúdo volumétrico de água no solo foi determinado utilizando um equipamento TLO (Transmisión line oscillator - Modelo Hydrosense® Campbell Scientific Austrália Pty. Ltd.), que é similar a técnica TDR. Na técnica de TLO um sinal eletromagnético é emitido por meio de uma sonda no solo e é contabilizado o número de vezes que o sinal retorna em um período de tempo determinado
A resistência do solo à penetração foi medida em campo utilizando-se o penetrômetro de impacto (Modelo IAA-PLANALSUCAR-STOLF) de acordo com metodologia proposta por Stolf et al. (1983) até 50 cm de profundidade, no dia 23 de abril de 2014.
A condutividade elétrica aparente do solo (CEa, mS m-1) foi medida por indução eletromagnética com o equipamento EM38 (Geonics Ltda) em duas profundidades: dipolo vertical (profundidade efetiva de avaliação de 1,5 m – CEa-V) e dipolo horizontal (profundidade efetiva de avaliação de 0,4 m - CEa-H).
A densidade do solo será determinada no perfil pedológico utilizando anéis volumétricos de 100 cm3, de acordo com metodologia proposta por Camargo et al. (1986), tal atividade será desenvolvida em fase posterior devido a problemas logísticos.
As medições de permeabilidade serão efetuadas com o permeâmetro modelo IAC, de acordo com método estabelecido por Vieira (1998). Em que serão efetuadas medições nas profundidades de 20 cm e 40 cm. Assim que a tradagem atingir a profundidade desejada, deve-se limpar o orifício com um trado limpador, o qual retira os torrões e solo solto e deixa o orifício com forma cilíndrica, com 3 cm de raio. Com as medições são obtidas taxas constantes de infiltração em mm min-1, correspondente a carga hidráulica de 5 cm. Serão calculadas a condutividade hidráulica saturada do solo.
Os resultados determinados foram analisados por meio da estatística descritiva. O software STAT (VIEIRA et al., 2002) foi utilizado para se determinar os principais momentos estatísticos: valor mínimo, valor máximo, média, desvio padrão, coeficiente de variação, coeficiente de assimetria, coeficiente de curtose e D - desvio máximo em relação à distribuição normal por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov com probabilidade de erro de 5 %.
3. RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO:
A seguir estão apresentados os principais resultados parciais obtidos neste projeto, contemplando alguns atributos físicos do solo.
A Tabela 1 apresenta os resultados preliminares das análises físicas do solo referentes aos atributos de umidade volumétrica do solo, resistência a penetração, temperatura da superfície do solo e condutividade elétrica aparente por indução eletromagnética, para todos os tratamentos e distintas profundidades envolvidas neste estudo.
Verifica-se que o tratamento Cana de 1° ano (S1) apresentou maiores valores de umidade em todas as camadas do solo (0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm de profundidade). Esse maior teor de
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 140 (° C) (m m ) Data Precipitação (mm) Temp. Média 23/04/2014 coleta
umidade, aparentemente, é reflexo da posição topográfica em relação aos demais, estando situado na cota 60 m.
Tabela 1 – Análise descritiva dos atributos físicos do solo para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades.
Tratamento --- Umidade (%) --- --- Temperatura (°C) --- CE-V (ds/m) CE-H (ds/m) Altitude (m) 0-20 cm 20-40 cm 40-60 m 0-20 cm 20-40 cm 40-60 m Mata 5,13 3,07 4,43 25,87 26,03 26,23 0,77 0,07 84,00 CP 1,80 3,03 3,43 26,50 26,03 26,07 2,47 0,40 33,40 S1 7,37 12,69 17,15 32,10 28,80 26,13 12,00 11,23 60,00 S2 7,03 8,77 8,97 32,53 29,67 27,63 6,03 4,80 62,50 S3 5,17 6,77 8,37 30,23 27,37 30,43 7,93 6,97 85,00 S4 3,63 4,00 3,97 23,93 23,70 23,73 6,80 4,70 82,50 S5 5,53 8,30 9,70 30,90 31,53 31,67 2,70 2,77 90,40 S6 2,80 4,70 4,93 23,50 24,00 24,33 1,23 0,37 83,50
CP- Cana Planta; S1- Cana de 1° ano; S2 – Cana de 2° ano; S3 – Cana de 3° ano; S4 – Cana de 4° ano, S5 – Cana de 5° ano e S7 – Cana de 6° ano.
O comportamento dos valores do conteúdo de água no solo ao longo dos tratamentos é semelhante nas três camadas em estudo, com exceção da camada de 0-20 cm de profundidade do tratamento mata, que ocorre em função do processo de mecanização das áreas produtivas, em que os sistemas de preparo do solo provocam maior revolvimento do solo e, portanto, aumentam o seu volume, armazenando menos água na camada revolvida comparado à outra camada idêntica sem revolvimento (VIEIRA, 1984).
A quantidade de água retida pelo solo, em equilíbrio com determinado potencial, é função do tamanho e do volume dos poros e da superfície específica das partículas da fase sólida (BAVER, 1956). Desse modo, a maior retenção de água nos solos com sistemas agrícolas deve-se ao aumento da compactação, com redução de macroporos e aumento de microporos, gerando poros com dimensões e geometria que favorecem a retenção de água por capilaridade.
Além do mais, deve-se ter em mente que a área em estudo é irregular, e que o conteúdo de água no solo está condicionado pelos processos de redistribuição de água no solo, sendo o relevo um fator de extrema importância (REICHARDT & TIMM, 2004; SIQUEIRA et al., 2008). Quando incluímos o relevo no processo para verificação se todas as amostras pertencem à mesma população, verificamos que nas partes mais baixas do relevo ocorrem os maiores valores de umidade do solo.
Os valores de temperatura do solo estiveram mais elevados no tratamento cana de 2° ano (S2), na camada mais superficial do solo (0-20 cm de profundidade). Tal fato pode ser justificado pela menor densidade de cultivares, além do menor volume de cobertura vegetal sobre o solo, proporcionando maior incidência de radiação solar sobre a superfície. Enquanto nas demais camadas (20-40 cm e 40-60 cm de profundidade) o tratamento cana de 5° ano (S5) obteve maiores temperaturas, sendo justificado devido a maior altitude em relação aos demais, favorecendo a rápida drenagem de tais áreas.
Os tratamentos S4 E S6 apresentaram menores temperaturas da superfície em função da elevada densidade de cultivares e presença de grande volume de resíduo de cobertura vegetal sobre a superfície, fato ainda possivelmente justificado pelo horário de obtenção, sendo os primeiros tratamentos amostrados.
A presença de resíduos na superfície do solo ocasiona impacto na evaporação, no armazenamento de água e na sua temperatura, devido à alteração nas transferências de calor e água na superfície deste (SARKAR et al. 2007, SARKAR; SINGH 2007).
A cobertura exerce grande influência na temperatura do solo, pois dependendo da natureza, coloração e quantidade, modificando a capacidade do solo de refletir a radiação solar (BORTOLUZZI e ELTZ, 2000).
A condutividade elétrica aparente do solo medida por indução eletromagnética no dipolo vertical (CEa-V) e no dipolo horizontal (CEa-H) apresentaram maiores valores no tratamento S1, o que fica evidente ao observar os resultados da Tabela 1. Enquanto, os menores valores foram verificados para o tratamento Mata. Sendo justificado pela incorporação de adubos e fertilizantes no manejo do sistema agrícola.
A análise estatística (Tabela 2) demonstra que os todos os dados em estudo possuem distribuição de frequência do tipo log-normal, conforme demonstrado pelos valores do coeficiente de assimetria e do coeficiente de curtose, sendo este fato confirmado por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov (D) com 5 % de probabilidade.
Tabela 2 – Análise estatística dos atributos físicos do solo para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades.
Parâmetros estatísticos --- Umidade (%) --- -- Temperatura (°C) -- CEa-V (ds/m) CEa-H (ds/m) 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm Número de tratamentos 8 8 8 8 8 8 8 8 Mínimo 1,8 3,0 3,4 23,5 23,7 23,7 0,8 0,1 Máximo 7,4 12,7 17,2 32,5 31,5 31,7 12,0 11,2 Média 4,8 6,4 7,6 28,2 27,1 27,0 5,0 3,9 Variância 3,8 11,4 20,8 13,4 7,5 7,7 15,1 15,0 D 1,95 3,38 4,56 3,67 2,74 2,78 3,89 3,88 CV (%) 40,63 52,68 59,91 13,00 10,10 10,27 77,86 99,15 Assimetria -0,223 0,844 1,412 -0,113 0,285 0,729 0,714 0,900 Curtose -0,953 0,064 2,151 -2,030 -0,892 -0,458 -0,263 0,385 D 0,191Ln 0,194Ln 0,222Ln 0,211Ln 0,157Ln 0,238Ln 0,222Ln 0,192Ln CV: Coeficiente de Variação; D: Desvio máximo em relação à distribuição normal por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov com probabilidade de erro de 5 %; n: Dados que apresentam distribuição normal; Ln: Dados que apresentam distribuição Lognormal.
A variância dos dados é baixa quando comparada com dados de outros autores (REICHARDT & TIMM, 2004; SIQUEIRA et al., 2008). Os baixos valores de variância em relação à média podem ser justificados por meio da diferença entre os valores máximo e mínimo. No entanto, verifica-se que as diferenças entre os valores mínimo e máximo são semelhantes para as duas camadas de solo mais profundas. Percebe-se também que na camada mais superficial (0-20 cm) ocorre uma ligeira diminuição do valor de variância, fato que pode ser explicado pela maior homogeneidade do conteúdo de água nesta camada do solo.
Os valores de média do conteúdo de água no solo demonstraram que o menor valor ocorre na camada superficial (0,0-0,2 m de profundidade); e o maior valor na camada de 0,2-0,4 m de profundidade, seguido da camada mais profunda (0,4-0,6 m de profundidade).
De acordo com REICHARDT & TIMM (2004) se todas as amostras pertencessem à mesma população os valores de média e de variância teriam que ser iguais, indicando algum tipo de equilíbrio estável. No presente no trabalho, os valores de média e variância não são iguais, porém muito próximos, indicando haver um equilíbrio entre as amostras dos dados do conteúdo de água no solo, nas três camadas em estudo (0,0-0,2 m, 0,2-0,4 m e 0,4-0,6 m de profundidade).
As temperaturas da superfície do solo apresentaram baixos valores de variância em relação à média podendo ser justificados por meio da diferença entre os valores máximo e mínimo. Entre as diferentes profundidades avaliadas a camada superficial (0-20 cm de profundidade) apresentou maior valor de variância, o que indica maior heterogeneidade nas superfícies. Tal fato pode ser justificado pela variação do volume de resíduos culturais em superfície, sendo que estes protegem o solo do aquecimento excessivo e da perda de água (HILLEL, 1998), devido à refletividade da radiação solar e baixa condutividade térmica.
presentes no solo, que diminuem a perda de água por evaporação, devido à reflexão e à absorção de energia solar incidente.
Os valores médios para a condutividade elétrica aparente do solo medida por indução eletromagnética no dipolo vertical (CEa-V) e no dipolo horizontal (CEa-H), são relativamente próximos. Tal fato pode ser explicado porque no momento das amostragens o lençol freático encontrava-se próximo a superfície do solo, sendo este o fator que mais interferiu sobre as leituras realizadas com o EM38, corroborando com Lesch et al. (2005) além de receber a contribuição da umidade em função de recentes eventos de precipitação próximo ao evento da amostragem.
Ressaltamos que na parte mais baixa do terreno o lençol freático encontrava-se junto à superfície do solo, afastando-se da superfície do solo com o aumento da topografia, corroborando com Siqueira et al. (2013).
Verifica-se um aumento dos valores de CV para CEa-V (77,86 %) e a CEa-H (99,15 %). Siqueira et al. (2009) descrevem que as maiores diferenças entre os valores de condutividade elétrica medida por indução eletromagnética na camada superficial e em profundidade se devem as maiores diferenças do conteúdo de água no solo na camada superficial, sendo que em profundidade tal conteúdo torna-se mais estável. Este é confirmado por meio da análise do mapa topográfico da área de estudo (Figura 3), uma vez que no momento das amostragens as partes mais baixas do terreno encontravam-se encharcadas, enquanto que nas partes mais altas do terreno o lençol freático encontrava-se mais afastado da superfície, justificando as diferenças nas leituras da CEa, conforme estudo realizado por Siqueira et al. (2013).
O elevado nível tecnológico aplicado na cultura da cana-de-açúcar favorece o aparecimento de camadas compactadas no solo (YANG, 1977; SIQUEIRA et al., 2006), mesmo considerando o sistema de plantio direto para a referida cultura.
Tabela 3 - Análise descritiva da resistência do solo à penetração (MPa) para os 8 tratamentos e nas
diferentes profundidades. Tratamento N Profundidade (cm) 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 Mata 23,5 2,78 2,84 2,78 2,84 2,91 3,43 3,17 2,91 2,65 2,71 CP 10,5 2,26 2,45 2,65 3,17 3,95 4,15 3,69 3,04 2,84 2,91 S1 35,2 4,93 4,61 4,21 3,95 3,76 3,56 2,71 2,58 2,91 2,65 S2 25,3 0,89 1,41 1,93 2,32 2,65 2,98 2,84 2,91 2,45 2,45 S3 11,4 1,67 1,74 2,58 3,17 3,24 3,30 2,91 2,26 1,87 2,00 S4 14,7 2,32 3,24 5,85 7,87 8,26 8,72 8,78 8,78 8,72 8,78 S5 17,1 2,98 2,78 3,69 5,13 4,67 5,78 6,17 6,76 7,28 6,69 S6 13,6 2,45 2,13 1,93 3,89 4,28 5,19 6,30 6,69 7,28 8,26
N - número médio de impactos necessários para se alcançar à profundidade de 50 cm; CP- Cana Planta; S1- Cana de 1° ano; S2 – Cana de 2° ano; S3 – Cana de 3° ano; S4 – Cana de 4° ano, S5 – Cana de 5° ano e S6 – Cana de 6° ano.
A resistência mecânica do solo à penetração (RMP) mostrou valores menores para o tratamento Mata nas camadas mais profundas e maiores para os tratamentos produtivos, a partir da profundidade de 0,2 m (Tabela 3 e Figura 5).
Os tratamentos produtivos apresentaram maior RMP, o que está relacionado à compactação observada nesse sistema, com redução de macroporos, juntamente com o sistema radicular denso, que preenche grande proporção desses macroporos, aumentando a rigidez do sistema (Pedrotti et al., 2001; Carneiro et al., 2009). Entretanto, verificou-se que os maiores valores de resistência do solo à penetração nos usos agrícolas, indicam que há relação entre o aumento da compactação pelo uso do solo e a retenção de água nele, tal fato pode ser observado para o tratamento S1 (ver, Tabela 2 e Figura 5).
Sendo assim, um preparo inadequado do solo pode ocasionar decréscimos na produção que serão extensivos a todo o ciclo da cana-de-açúcar, já que, a produção das soqueiras está relacionada à
produção do corte anterior (CAMARGO; ALLEONI 1997).
A Figura 5 descreve o comportamento da resistência do solo à penetração até 50 cm de profundidade.
a) b)
Figura 5 – Resistência mecânica do solo à penetração (MPa) para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades estudadas.
Pode-se verificar que os tratamentos apresentam comportamento semelhante a partir do 3 ano até o 6 ano (Figura 5). Observa-se ainda que o tratamento CP nas camadas de 20 a 50 cm de profundidade apresenta menor valor médio de resistência à penetração comparativamente ao demais tratamentos, tais diferenças podem ser relacionadas à variabilidade natural da área experimental, além de estar em menor cota em relação aos demais, favorecendo a deposição de material sedimentar carreado para tal área.
Os níveis críticos de resistência do solo para o crescimento das plantas variam com o tipo de solo e com a espécie cultivada, sendo difícil estabelecer limites críticos, já que variam com a DS e a umidade do solo. Merotto Jr. & Mundstock (1999) e Canarache (1990) indicaram valores de 3,5 e 5 MPa, respectivamente, como o limite crítico de RMP, porém muitos pesquisadores utilizam 2 MPa como o limite crítico, conforme Taylor et al. (1966). Considerando os valores de RMP, pode-se notar que os tratamentos CP, S3, S4, S5 e S6 níveis de degradação física intermediários, ao passo que nos tratamentos Mata, S1 e S2 observou-se nível mais avançado de degradação física, indicando que o uso e manejo adotados nas áreas dos tratamentos CP, S3, S4, S5 e S6 preservam mais as condições físicas.
A matriz de correlação linear (Tabela 4) demonstrou que a correlação entre o conteúdo volumétrico de água no solo (%) e a altitude (m) foram baixos, apresentando relação inversa, ou seja, com o aumento da altitude, menores os valores de umidade volumétrica. Observou-se comportamento similar para a temperatura do solo e para condutividade elétrica.
Em contrapartida, a umidade correlacionou-se positivamente com a temperatura e com a condutividade elétrica aparente. Sendo que os menores valores de correlação positiva foram obtidos entre a temperatura nas camadas de 20-40 cm e 40-60 cm e CEa-V e CEa-H.
A correlação linear entre os atributos (Tabela 4) demonstrou que o maior valor de correlação foi encontrado entre CEa-V x CEa-H (0,983). Justifica-se que este elevado valor correlação se deve a natureza de medição de ambas as propriedades, pois de acordo com Lesch et al. (2005) até 80% da resposta obtida com o dipolo vertical (CEa-V) são oriundas da camada superficial do solo (CEa-H).
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 pro fun did a de (cm ) RMP (MPa) MATA CP S1 S2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 pro fun did a de (cm ) RMP (MPa) S3 S4 S5 S6
A correlação linear entre as umidades nas camadas de 20-40 cm e 40 e 60 cm e a CEa-H e CE-V, tambem foram elevadas, apresentando valores da ordem de 0,738 a 0,843. Desta maneira, os valores elevados de correlação entre a umidade x CEa são justificados uma vez que nas zonas mais elevadas a umidade é menor e por sua vez os valores de CEa, ocorrendo aumento da umidade e da CEa nas partes mais baixas do terreno.
Estando de acordo com Richards (1954), em que a alteração da condutividade elétrica é um reflexo da mudança no conteúdo de água e/ou diluição da solução no solo. Na ausência de sais dissolvidos nas soluções do solo contínuas, condutividade, textura e umidade se correlacionam bem (RHOADES et al., 1989).
Observa-se ainda que com o incremento da profundidade, os valores das correlações entre a temperatura da superfície e a umidade do solo na mesma camada reduzem.
Tabela 4 – Matriz de correlação linear entre os atributos em estudo. Umidade 0-20 cm Umidade 20-40 cm Umidade 40-60 cm Temperatura 0-20 cm Temperatura 20-40 m Temperatura 40-60 m CEa-V (ds/m) CEa-H (ds/m) Altitude (m) Umidade 0-20 cm 1,000 Umidade 20-40 cm 0,825 1,000 Umidade 40-60 cm 0,808 0,976 1,000 Temperatura 0-20 cm 0,820 0,835 0,793 1,000 Temperatura 20-40 cm 0,705 0,707 0,659 0,905 1,000 Temperatura 40-60 m 0,410 0,369 0,342 0,685 0,806 1,000 CEa-V (ds/m) 0,589 0,738 0,750 0,559 0,240 0,049 1,000 CEa-H (ds/m) 0,688 0,826 0,843 0,641 0,358 0,165 0,983 1,000 Altitude (m) 0,192 -0,029 -0,041 -0,147 -0,008 0,257 -0,143 -0,040 1,000 4. CONCLUSÕES:
O uso e manejo do solo a longo prazo promoveu a redução da resistência a penetração do solo das camadas mais profundas (30-50 cm de profundidade).
O conteúdo de água do solo foi alterado em função da topografia e compactação.
O sistema agrícola com tratamento Cana de 1° ano (S1) mostrou degradação física mais avançada, evidenciada pelo aumento da resistência à penetração e elevada condutividade elétrica.
A substituição da mata pelo sistema agrícola de canavial a longo prazo, promoveu alteração das camadas de 0-50 cm de profundidade, piorando as condições físicas do Espodossolo. Foram encontrados elevados valores de correlação entre a umidade e a CEa do solo medida
por indução eletromagnética.
5. DESCRIÇÃO DAS DIFICULDADES E MEDIDAS CORRETIVAS:
O presente projeto esta sendo desenvolvido em áreas de sistema agrícola de cultivo de cana-de-açúcar da Usina Santa Teresa em Goiana (PE), todavia devido ao grande número de chuvas no segundo semestre do ano passado apenas tivemos autorização da mesma para iniciar nossas amostragens no final de janeiro/2014, conforme pode ser observado pelo gráfico de regime de precipitação (INMET, 2014), ver Figura 6.
Uma vez iniciado o processo de abertura das trincheiras para a coleta dos dados, também estamos tendo problemas com excesso de chuvas na região, incomuns para esta época do ano, motivo pelo qual não conseguimos coletar todos os dados. Pois abrimos as trincheiras em um dia e no dia seguinte as mesmas se encontram repletas com água devido ao excedente hídrico, e
características dos solos das região, com lençol freático elevado e de baixa permeabilidade.
Figura 6 - Precipitação diária sobre a área de estudo no período de junho/2013 à abril/2014
Devido a algumas dificuldades de logística as analise físicas estão sendo realizadas no Laboratório de Física do solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco das amostras, enquanto as análises químicas estão sendo encaminhadas para o Laboratório de Química do Solo do Instituto Agronômico.
Observa-se a seguir o cronograma de atividades retificado, com a identificação das atividades realizadas até o presente momento.
Tabela 5. Cronograma de trabalho.
2014 2015
1 2 3 4 5 6 1 2
Amostragem do estoque de C e N do solo* X
Amostragem do solo** X
Amostragem da produtividade de
cana-de-açúcar X
Determinação da permeabilidade do solo X
Determinações de laboratório X X X X
Tabulação de dados e análises estatísticas X X X X X X
Publicações (periódicos e eventos) X X X X
Aquisição de referencial teórico X X X X X X X
Redação de relatório X X X X
X – Atividades realizadas até o presente momento; X – Atividades a serem realizadas; * As amostragens do estoque de
carbono no solo na área de estudo serão realizadas em Goiana após a colheita da cana-de-açúcar, sendo realizado no final do ciclo de cada cultivo; ** Caracterização física e topografia da área de estudo.
Natal, 15 de maio de 2014.
Joel Medeiros Bezerra RG 1.852.398 SSP/RN
Observações:
a) Prazos de entrega: indicados no TERMO DE OUTORGA b) Enviar via E-mail.
a) Outros materiais como vídeos, Cds, programas, etc deverão ser enviados em duplicata. b) d)Quando se tratar de RELATÓRIO PARCIAL incluir pequeno resumo do parcial anterior
0 20 40 60 80 100 120 140 (m m ) Data Amostragem do solo em 23/04/2014
