UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical
CINZA VEGETAL E DISPONIBILIDADES HÍDRICAS NA CULTURA
DO FEIJÃO-MUNGO-VERDE EM LATOSSOLO VERMELHO DO
CERRADO
LUANA GLAUP ARAUJO DOURADO
CUIABÁ-MT
2020
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical
CINZA VEGETAL E DISPONIBILIDADES HÍDRICAS NA CULTURA
DO FEIJÃO-MUNGO-VERDE EM LATOSSOLO VERMELHO DO
CERRADO
LUANA GLAUP ARAUJO DOURADO
Engenheira Agrícola e Ambiental
Orientador (a): Profa. Dra. EDNA MARIA BONFIM DA SILVA Coorientador: Prof. DR. TONNY JOSÉ ARAÚJO DA SILVA
Tese apresentada à Faculdade de Agronomia e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito para obtenção do título de Doutora em Agricultura Tropical.
CUIABÁ-MT 2020
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.
D739c Dourado, Luana Glaup Araujo.CINZA VEGETAL E DISPONIBILIDADES HÍDRICAS NA CULTURA DO FEIJÃO-MUNGO-VERDE EM LATOSSOLO VERMELHO DO CERRADO / Luana Glaup Araujo Dourado. -- 2020
122 f. : il. color. ; 30 cm.
Orientadora: Edna Maria Bonfim-Silva. Co-orientadora: Tonny José Araújo da Silva.
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical, Cuiabá, 2020.
Inclui bibliografia.
1. resíduo agroindustrial. 2. tensão de água no solo. 3. Vigna radiata L.. I. Título.
_______________________________
WILLIAM FENNER
Doutor
(Examinador Externo- UNEMAT)
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRICULTURA TROPICAL
Av. Fernando C. da Costa, nº 2367 – Cidade Universitária- 78060-900 – Cuiabá – MT. Telefone/Fax (65) 3615.8618. E-mail: agritrop@ufmt.br
_________________________________________________________________________
CERTIFICADO DE APROVAÇÃO
Título: CINZA VEGETAL E DISPONIBILIDADES HÍDRICAS NA CULTURA DO FEIJÃO-MUNGO-VERDE EM LATOSSOLO VERMELHO DO CERRADO
Autor (a): Luana Glaup Araujo Dourado Orientador (a): Edna Maria Bonfim da Silva
Aprovada em 28 de fevereiro de 2020. Comissão Examinadora:
_______________________________
EDNA MARIA BONFIM DA SILVA
Doutora
(Orientadora - UFMT)
_____________________
MARCIO KOETZ
Doutor
(Examinador Interno - UFMT)
_________________________________ ELLEN CRISTINA ALVES DE ANICÉSIO
Doutora
(Examinador Externo) _______________________________
JOÃO ANGELO SILVA NUNES
Doutor
OFEREÇO
DEDICO À minha avó, Nilza de Moura Dourado, pela educação, apoio, dedicação e ensinamentos, pelo amor incondicional e pelo exemplo de vida.
Ao meu avô Antônio Francisco Dourado (in
memorian) e ao meu pai Antônio Wagner Moura
Dourado (in memorian), pelo amor, dedicação e ensinamentos de vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pela minha vida, por estar ao meu lado em todo tempo, por me dar força para enfrentar novos desafios a cada dia, pelo ânimo e direcionamento durante todo período de realização desse trabalho. Por todas as bênçãos concebidas.
Aos meus avós, Nilza de Moura Dourado e Antônio Francisco Dourado, pois nunca será o suficiente. Sem eles não teria chegado até aqui. À minha família, mãe, irmão, tios e primos, pelo amor, paciência, compreensão e apoio em todas as minhas decisões. À minha segunda família de coração, Rafaella, tia Ivelise, tia Deda e vó Petrina, pelo amor, incentivo e exemplos a seguir.
Ao meu namorado Raphael Pereira França de Paula, pelo amor, carinho, dedicação, pelo cuidado, compreensão, paciência, incentivo e apoio em todos os momentos.
À minha orientadora professora Drª. Edna Maria Bonfim-Silva minha gratidão, pelo grande exemplo de dedicação, pela confiança em mim depositada durante todos esses anos, pelos conhecimentos compartilhados, pelo cuidado, pelas oportunidades e disposição em contribuir sempre.
Ao professor Dr. Tonny José Araújo da Silva, meu Coorientador, pelos seus ensinamentos, dedicação e pelo apoio na realização do experimento. Ao professor Dr. Márcio Koetz, por todos os ensinamentos durante todos esses anos, pela dedicação, sabedoria e por sempre estar à disposição em ajudar. A todos os professores do Programa de Graduação em Agricultura Tropical e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, pelos ensinamentos e contribuição na minha formação acadêmica.
As minhas amigas Maria Débora Loiola Bezerra e Denise César Soares, agradeço pela amizade, carinho e apoio nos períodos de dificuldades, pelos bons momentos e pelo companheirismo sempre. Aos meus amigos Túlio Martinez Santos, Thiago H. F. M. Castañon e William Fenner, pela amizade, respeito, pelos momentos de alegria e companheirismo.
Aos meus colegas de Pós-graduação, que foram importantes nessa trajetória, pela amizade e pelos momentos de descontração essenciais nesses anos de convivência: Carolina, Juan, Bency, Júlio, Wellington, Juliane Beltrão, Camila, Paula, Wlly, Letícia Helena, Mônica Franco, Marcelo e Arnaldo, a todos que estiveram comigo
nessa caminhada. Aos integrantes do Grupo de Práticas de Água e Solo (GPAS) pela colaboração.
Ao Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical, pela oportunidade em realizar o Doutorado, e ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, pela disponibilização de recusos físicos para a realização do experimento e elaboração do material. Á Universidade Federal de Mato Grosso, pela oportunidade de cursar a graduação, mestrado e doutorado na instituição. Aos técnicos Huan, Elias e Agnaldo por todo auxílio.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Mato Grosso, pela bolsa de estudo durante o período de dedicação à Pós-graduação.
A todos que de alguma forma, direta ou indiretamente contribuíram para realização desse trabalho e para a minha formação.
CINZA VEGETAL E DISPONIBILIDADES HÍDRICAS NA CULTURA DO FEIJÃO-MUNGO-VERDE EM LATOSSOLO VERMELHO DO CERRADO
RESUMO - O Cerrado brasileiro é caracterizado por apresentar irregularidade no seu regime pluviométrico, pedologicamente apresenta solos intemperizados, com baixa fertilidade natural e elevada acidez. Devido ao baixo pH, vários nutrientes encontram-se indisponíveis no solo, encontram-sendo disponibilizados para a absorção pelas plantas a partir da correção da sua acidez. Uma proposta a esse cenário é a adição de resíduos agroindustriais ao solo (cinza vegetal) como potenciais fontes de corretivos e nutrientes, além de seu potencial em aumentar a retenção de água no solo e consequentemente sua disponibilidade às culturas durante o período de estiagem. A definição da quantidade de água a ser aplicada do momento de irrigar, assim como o estabelecimento das doses adequadas de nutrientes para as plantas, tornam a produção economicamente viável, com aumento expressivo no crescimento, desenvolvimento e produção das culturas, com consequente maximização dos lucros. Em solos do Cerrado, o feijão-mungo-verde (Vigna radiata L.) constitui uma excelente opção de leguminosa para o cultivo agrícola, no período de entressafra e como cultura principal por pequenos produtores, devido ao seu rápido crescimento, ciclo produtivo curto e a adaptação a climas tropicais e subtropicais Nesse contexto, objetivou-se avaliar as características químicas do solo e o desenvolvimento e a produção do feijão-mungo-verde sob doses de cinza vegetal e sua interação com a disponibilidade hídrica em Latossolo Vermelho do Cerrado. O experimento foi realizado em casa de vegetação, utilizando-se delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 5x5 fracionado, correspondendo a cinco doses de cinza vegetal (0; 8; 16; 24 e 32 g dm-3) e cinco tensões de água no solo (4; 8; 16; 32 e 64 kPa), com quatro repetições. As avaliações foram realizadas aos 15, 30, 45 e 60 dias após a emergência das plantas, com as seguintes variáveis: altura de plantas, número de folhas, diâmetro do caule e índice de clorofila; e por ocasião do corte: área foliar, número de vagens, número de grãos, massa seca de grãos, massa seca da parte aérea e de raiz, volume de raiz, número e massa seca de nódulos e eficiência no uso da água pela cultura, além de análises químicas do solo (pH, P, K, Ca, Mg, Al, CTC, M.O e V%). As variáveis respostas foram submetidas à análise de variância e teste de regressão, ambos com até 5% de probabilidade de erro, utilizando o programa estatístico SISVAR. Doses de cinza vegetal entre 24 e 29 g dm-3 e tensão de água no solo de 4 kPa promovem as melhores respostas às variáveis morfológicas e produtivas de plantas de feijão-mungo-verde. A incorporação de cinza vegetal ao solo aumenta o pH e a disponibilidade de nutrientes ao solo. Desse modo, a cinza vegetal e a umidade próxima à capacidade de campo proporcionam os melhores resultados para a cultura do feijão-mungo-verde cultivado em Latossolo Vermelho do Cerrado.
WOOD ASH AND WATER AVAILABILITIES IN THE CULTURE OF MUNG BEAN GREEN IN A OXISOL OF THE CERRADO
ABSTRACT - The Brazilian Cerrado is characterized by irregular rainfall, with symptoms of weathered soil, low natural fertility and high acidity. Due to the low pH, several nutrients are found unavailable in the soil, and available from the correction of your acidity. A proposal in this scenario is the addition of agro-industrial wastes to the soil (wood ash) as potential sources of correctives and nutrients, because it is presented as a material with strong neutralizing power and with significant amounts of macro and micronutrients, as well as its potential to increase water retention in the soil and therefore its availability for crops during the dry season. The definition of the amount of water to be applied at the time of irrigation, such as, for example, the establishment of nutrient doses for plants, makes production economically viable, with a significant increase in growth, development and crop production, with consequent maximization of profits. In Cerrado soils, the green mung bean (Vigna radiata L.) is an excellent legume option for agricultural grown which, due to its rapid growth, his short production cycle and her adaptation to tropical and subtropical climates, is one of the growing options for -season species and as the main crop for small farmers. In this context, the objective of this experiment was to obtain the effect of different doses of wood ash and the availability of water in the growth of green mung bean in Oxisol from Cerrado. The experiment was carried out in a greenhouse, using a completely randomized block design in a 5x5 factorial schem, corresponding to five doses of wood ash (0; 8; 16; 24 and 32 g dm-3) and five water tensions in the soil (4, 8, 16, 32 and 64 kPa), with four replicates. The evaluations were carried out at 15, 30, 45 and 60 days after the emergence of the plants, with the following variables: plant height, number of leaves, stem diameter and chlorophyll index; and at the time of cutting: leaf area, number of pods, number of grains, dry mass of grains, dry mass of shoots and roots, root volume, number and dry mass of nodules, harvest index and efficiency in the use of water by the crop, in addition to chemical soil analysis (pH, P, K, Ca, Mg, Al, CTC, M.O and V%). The response variables were subjected to analysis of variance and regression test, both with up to 5% probability of error, using the SISVAR statistical program. Wood ash doses between 24 and 29 g dm-3 and a tension of 4 kPa promote the best responses to the morphological and yield variables of mung bean plants. The incorporation of the wood ash into the soil increases the pH and the availability of nutrients. In this way, the wood ash and the humidity close to the field capacity provide the best results for the yield of green mung beans growth in Oxisol of the Cerrado.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Sistema trifásico do solo. Adaptado de Kiehl (1979). ... 27
Figura 2. Vista geral das unidades experimentais de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal e tensões de água no solo, aos 23 dias após a semeadura. ... 31
Figura 3. Variação de temperatura (A) e umidade relativa do ar (B) em casa de vegetação, Rondonópolis – MT. ... 32
Figura 4. Desenho experimental com base no composto central em função das doses de cinza vegetal (y) e tensões de água no solo (x) adaptado de Littel & Mott (1975). ... 33
Figura 5. Dimensões (cm) da unidade experimental (A). Vasos adaptados interligados pelo tubo de acesso (B)... 34
Figura 6. Vaso adaptado com tela de polietileno (A), com conexão do tubo de acesso ao tubo de PVC vedada com cola de silicone (B). Tubo de acesso instalado aos vasos adaptados (C). ... 34
Figura 7. Semeadura (A), desenvolvimento inicial de plantas de feijão-mungo-verde (B) e população final aos 15 dias após a semeadura (DAS) (C). ... 37
Figura 8. Representação das unidades experimentais demostrando os pontos de leituras úteis (P1, P4, P7 e P10) da umidade volumétrica do solo no perfil dos vasos adaptados, utilizando a sonda de capacitância Diviner 2000®. ... 39
Figura 9. Altura de plantas (A), diâmetro do caule (B) e índice de clorofila SPAD (C) do feijão Mungo em função da disponibilidade hídrica do solo e doses de cinza vegetal. ... 41
Figura 10. Florescimento (A), início da formação da vagem (B), enchimento do grão e início da maturação da vagem (C). ... 41
Figura 11. Corte das plantas de feijão-mungo-verde aos 60 DAE (A), lavagem das raízes em água corrente com peneira de malha de 4 mm (B) e separação dos nódulos (C). ... 42
Figura 12. Debulha das vagens e contagem dos grãos de feijão Mungo aos 60 dias após a emergência das plântulas. ... 43
Figura 13. pH do solo aos 30, 60 e 90 dias após a aplicação das doses de cinza vegetal ao Latossolo Vermelho distrófico. pH (30)= pH do solo por ocasião da semeadura. pH (60) = pH do solo aos 60 dias após a aplicação da cinza vegetal ao solo. pH (90) = pH do solo aos 90 dias após a aplicação da cinza vegetal ao solo.CZ= Cinza vegetal. ***, * Significativo a 0,1% e 5% de probabilidade. ... 45
Figura 14. pH do solo cultivado com feijão-mungo-verde sob tensões de água no solo em Latossolo Vermelho distrófico. pH (60) = pH do solo aos 60 dias após a aplicação da cinza vegetal ao solo. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 46
Figura 15. pH do solo (A) e teores de alumínio trocável (B) e hidrogênio (C) em Latossolo Vermelho distrófico manejado sob doses de cinza vegetal aos 90 dias após a aplicação da cinza vegetal ao solo. ***Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 49
Figura 16. Saturação por bases (A), capacidade de troca catiônica (CTC) (B) e teor de matéria orgânica (C) de um Latossolo Vermelho distrófico manejado sob doses de cinza vegetal aos 90 dias após a aplicação do resíduo ao solo. ***Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 51
Figura 17. Teores de fósforo (A), potássio (B), cálcio (C) e magnésio (D) em Latossolo Vermelho distrófico manejado sob doses de cinza vegetal aos 90 dias após a aplicação do resíduo ao solo. ***Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 53
Figura 18. Dias para a emergência do feijão-mungo-verde em função das doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 55
Figura 19. Altura de plantas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetida a doses de cinza vegetal em Latossolo Vermelho distrófico. AP 15, 30 e 45 = Altura de plantas aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. CZ= Cinza vegetal. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 57
Figura 20. Altura de plantas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetida tensões de água no solo em Latossolo Vermelho distrófico. AP 15, 30 e 45 = Altura de plantas aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 58
Figura 21. Número de folhas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a doses de cinza vegetal em Latossolo Vermelho distrófico. NF15, 30 e 45 = número de folhas aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. CZ= Cinza vegetal. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 60
Figura 22. Número de folhas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a tensões de água no solo em Latossolo Vermelho distrófico. NF 15, 30 e 45 = número de folhas aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 60
Figura 23. Diâmetro do caule do feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a doses de cinza vegetal em Latossolo Vermelho distrófico. DC 15, 30 e 45 = Diâmetro do caule aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. CZ= Cinza vegetal. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 62
Figura 24. Diâmetro do caule do feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a tensões de água no solo em Latossolo Vermelho distrófico. DC 15, 30 e 45 = Diâmetro do caule aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 63
Figura 25. Área foliar de plantas de feijão-mungo-verde submetias a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. AF= Área Foliar. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 65
Figura 26. Índice de clorofila (SPAD) das folhas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a doses de cinza vegetal em Latossolo Vermelho distrófico. SPAD 15, 30 e 45 = Índice de clorofila aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. CZ= Cinza vegetal. ***, ** Significativo a 0,1 e 1% de probabilidade, respectivamente. ... 67
Figura 27. Índice de clorofila (SPAD) das folhas de feijão-mungo-verde aos 15, 30 e 45 DAE, submetido a tensões de água no solo em Latossolo Vermelho distrófico. SPAD 15, 30 e 45 = Índice de clorofila aos 15, 30 e 45 dias após a emergência das plantas, respectivamente. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 68
Figura 28. Número de vagens do feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 71
Figura 29. Número de grãos da cultura do feijão-mungo-verde submetido à doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 72
Figura 30. Vagens de feijão-mungo-verde sob a dose de cinza vegetal de 16 g dm-3 na tensão de água no solo de 4 kPa e 16 kPa. ... 75
Figura 31. Massa seca de grãos de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 76
Figura 32. Grãos da cultura do feijão-mungo-verde sob a dose de cinza vegetal de 32 g dm-3 nas tensões de 4, 16 e 64 kPa (A) e sob as doses de cinza vegetal de 8 e 24 g dm-3 na tensão de 8 kPa (B). ... 78
Figura 33. Massa seca da parte aérea de plantas de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 79
Figura 34. Plantas de feijão-mungo-verde sob a dose de cinza vegetal de 16 g dm-3 nas tensões de água no solo de 4, 16 e 64 kPa. ... 80
Figura 35. Plantas de feijão-mungo-verde sob a dose de cinza vegetal de 32 g dm-3 nas tensões de água no solo de 4, 16 e 64 kPa. ... 81
Figura 36. Plantas de feijão-mungo sob as doses de cinza vegetal de 8 g dm-3 (A) e 24 g dm-3 (B) nas tensões de água no solo de 8 e 32 kPa, respectivamente. ... 81
Figura 37. Massa seca de raiz de plantas de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 82
Figura 38. Volume de raiz de plantas de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 83
Figura 39. Raízes de plantas de feijão-mungo-verde sob as doses de cinza vegetal de 0, 16 e 32 g dm-3 nas tensões de água no solo de 4 kPa (A) e 16 kPa (B), respectivamente. ... 85
Figura 40. Número de nódulos do feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 87
Figura 41. Massa seca de nódulos de plantas de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. *** Significativo a 0,1% de probabilidade. ... 88
Figura 42. Eficiência no uso da água pela cultura do feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza vegetal (A) e tensões de água no solo (B) em Latossolo Vermelho distrófico. CZ= Cinza vegetal. T= Tensão de água no solo. **, *** Significativo a 1 e 0,1% de probabilidade, respectivamente... 91
SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO...14
2. REVISÃO DE LITERATURA...16
2.1 Feijão-Mungo ... 16
2.1.1 Origem e características botânicas ... 16
2.1.2 Necessidade hídrica e nutricional da cultura ... 18
2.2 Cinza vegetal ... 20
2.2.1 Origem, conceito e utilização na agricultura ... 20
2.2.2 Responsabilidade ambiental no uso da cinza vegetal ... 23
2.3 Retenção de água no solo ... 26
2.3.1 Cinza vegetal e a retenção de água no solo ... 29
3. MATERIAL E MÉTODOS...31
3.1 Localização geográfica e caracterização experimental ... 31
3.2 Montagem das unidades experimentais... 33
3.3 Coleta, análise e correção do solo ... 35
3.4 Semeadura e adubação ... 37
3.5 Monitoramento da umidade do solo e Manejo de irrigação ... 38
3.6 Variáveis analisadas ... 40
3.7 Análise Estatística ... 44
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO...45
4.1 pH do solo ... 45
4.2 Propriedades químicas do Latossolo Vermelho após o cultivo com feijão-mungo-verde ... 48
4.3 Dias para emergência das plantas ... 54
4.4 Altura de plantas ... 56
4.5 Número de folhas ... 59
4.6 Diâmetro de caule ... 62
4.7 Área foliar ... 64
4.8 Índice de clorofila (SPAD) ... 67
4.9 Número de vagens e número de grãos ... 70
4.10 Massa seca de grãos ... 75
4.11 Massa seca da parte aérea (Caule + Folhas) ... 78
4.12 Massa seca de raiz e volume de raiz ... 81
4.14 Eficiência no uso da água pelo feijão-mungo-verde ... 90 5. CONCLUSÕES...93 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...94
1. INTRODUÇÃO
O Cerrado brasileiro ocupa posição de destaque no cenário agrícola nacional, que embora seja caracterizado por solos com elevada acidez, baixa fertilidade natural (reduzida disponibilidade de nutrientes) e irregularidades no regime pluviométrico, apresenta condições edafoclimáticas favoráveis aos sistemas de cultivos (RADA, 2013). Os solos sob Cerrado, em sua maioria, apresentam baixa capacidade de troca catiônica (CTC), alto grau de intemperização e lixiviação, favorecendo o processo de acidificação dos solos, propriedades essas que limitam o crescimento radicular das plantas, a disponibilidade de nutrientes e a atividade biológica do solo, afetando tanto o estabelecimento como o desenvolvimento das culturas (ERNANI et al., 2000; SOUSA & LOBATO, 2004). A correção da acidez do solo, além de eliminar barreiras químicas ao desenvolvimento e crescimento das raízes, assegura o melhor aproveitamento da água e dos nutrientes pelas plantas e, em consequência, proporciona maior produção das culturas (FAGERIA & BALIGAR, 2008).
Uma proposta sustentável para otimizar a produção em sistemas de cultivos praticados em pequenas e médias propriedades consiste no uso de resíduos agroindustriais como potenciais fontes de corretivos e nutrientes. Dentre os potenciais resíduos, destaca-se a cinza vegetal (ZIMMERMANN & FREY, 2002; SANTOS et al., 2014), que é um material com alto poder neutralizante e com quantidades significativas de macro e micronutrientes. Além dos aspectos positivos relacionados com a química do solo, outro benefício agronômico inerente à cinza vegetal é a melhoria das propriedades hidráulicas do solo (RAM & MASTO, 2014; STOOF et al., 2010), especificamente a retenção de água no solo e a condutividade hidráulica, o que pode contribuir para a eficiência da disponibilidade hídrica às plantas durante os períodos de estiagem (PEREIRA et al., 2016; MARESCA et al., 2017; HANSEN et al., 2018; SYMANOWICZ et al., 2018).
A utilização de cinza vegetal para fins agrícolas apresenta-se como uma importante alternativa à restituição ao solo de parte dos nutrientes removidos pelas culturas, reduzindo a quantidade utilizada de fertilizantes comerciais, além de contribuir para a correção da acidez do solo e, consequentemente, reduzir os custos de produção (ZIMMERMANN & FREY, 2002; SANTOS, 2012). Diante disso, o seu aproveitamento na agricultura pode proporcionar aumento na produção vegetal, assim como minimizar os impactos ambientais derivados da elevada quantidade de cinza
produzida na indústria, atenuando o problema com o destino desse resíduo sólido (GUARIZ et al., 2009).
Na região do Cerrado, um exemplo de sistema de cultivo que poderia se beneficiar da cinza vegetal é o feijão-mungo-verde (Vigna radiata L.), que devido a seu rápido crescimento, ciclo produtivo curto e adaptação a climas tropicais e subtropicais, constitui uma das opções de cultivo para o período de entressafra e como cultura principal por pequenos produtores, gerando ainda benefícios às culturas subsequentes, com a ciclagem de nutrientes, adição de nitrogênio ao solo através da fixação biológica de nitrogênio, e o aumento do teor de matéria orgânica do solo (KEATINGE et al., 2011; KUMAR et al., 2013; TANG et al., 2014).
A busca por técnicas que aumentem a qualidade dos cultivos e a produtividade das culturas com o uso racional dos recursos hídricos tem se tornado cada vez mais frequente entre os produtores, que têm investido cada vez mais em tecnologias, consequentemente, reduzindo custos e melhorando a qualidade das lavouras de forma sustentável (DALRI & CRUZ, 2002). Propõe-se que a aplicação de cinza vegetal ao solo diminua a quantidade de água requerida pelas culturas, melhorando o aproveitamento da água pelas plantas, sem afetar sua produtividade, devido a maior capacidade de retenção de água no solo proporcionada por esse resíduo, reduzindo o consumo de água na irrigação, otimizando o uso de água e energia no cultivo irrigado do feijão-mungo-verde por pequenos produtores no Cerrado mato-grossense (STOOF et al., 2010; RAM & MASTO, 2014).
Nesse contexto, objetivou-se avaliar as características químicas do solo e o desenvolvimento e produção do feijão-mungo-verde sob doses de cinza vegetal e sua interação com a disponibilidade hídrica em Latossolo Vermelho do Cerrado.
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Feijão-Mungo
2.1.1 Origem e características botânicas
A vigna radiata (L.) Wilczeck, popularmente conhecida como feijão-mungo, feijão-mungo-verde ou feijão moyashi, é uma leguminosa granífera nativa da Ásia, onde é cultivada em grande escala. Tem como espécie ancestral a Vigna sublobata originária da Índia e pertence à família Fabaceae, conhecida pela sua ampla variedade de gênero e espécies (JAIN & MEHRA, 1980; ISMANIEL, 2004).
O feijão-mungo é uma espécie de planta anual, de germinação epígea, de porte ereto ou semiereto, com caule, ramos e folhas cobertos por pelos (pubescente) e com variação de altura entre 0,3 e 1,5 metro. O caule pode variar de forma e coloração, apresentando tons de verde ou vermelho (NALAMPANG, 1992). As folhas, são trifolioladas alternadas, com exceção das folhas primárias, de coloração verde-claro ou escuro e apresentam folíolos ovais e pecíolos longos. O feijão-mungo é uma espécie de autofecundação, podendo apresentar até 5% de fecundação cruzada. O período de floração tem início entre 30 e 45 dias após a semeadura, dependendo da cultivar, da região, da temperatura e da época de plantio (SAYÃO et al., 1991; VIEIRA & NISHIHARA, 1992; MIRANDA et al., 1996).
As inflorescências são agrupadas em uma haste que sustenta os botões florais, denominados racimos florais, com pedúnculo que pode variar de 2 a 13 cm de comprimento. O florescimento do feijão-mungo é indeterminado e em cada conjunto de botões florais há uma média de 10 a 25 flores, com coloração que varia de esverdeada a amarelo brilhante (NALAMPANG, 1992). As vagens apresentam formato cilíndrico e surgem horizontalmente em forma radial, variando de 4 a 34 vagens por planta, com comprimento de 7 a 15 cm. A maturação das vagens é desuniforme, observada entre 46 e 70 dias após a semeadura (VIEIRA & VIEIRA, 2001).
O ciclo da cultura pode variar de 60 a 75 dias em períodos mais quentes do ano e prolongar-se até os 110 dias após o plantio em temperaturas mais baixas, durante o inverno. No geral, a colheita das vagens pode ser realizada entre 10 e 14 dias após a maturação da primeira vagem que, nesse período, apresenta coloração marrom ou preta, é coberta por pelos, e cada vagem pode conter de 6 a 20 sementes,
dependendo, principalmente, da população e das condições edafoclimáticas da região (VIEIRA & NISHIHARA, 1992; MIRANDA et al., 1996; OLIVEIRA et al., 2013).
As sementes são pequenas, de coloração verde, amarela, marrom, preta ou mosqueada; geralmente os cultivares para produção de grãos secos apresentam coloração verde-opaco ou verde-brilhante com um pequeno hilo branco (VIEIRA et al., 2003). O feijão-mungo apresenta alto teor de proteína de fácil digestão que pode variar de 19,5 a 31,2%, o grão ainda possui 60% de carboidratos, além de água, fibras e lipídios. Os grãos também são ricos em vitamina A, ferro, cálcio, zinco e fósforo e são considerados uma boa fonte de vitamina C (CALLOWAY & MURPHY, 1994; VIEIRA & VIEIRA, 2001; SCHAFLEITNER et al., 2015).
A temperatura mínima para o desenvolvimento do feijão-mungo é de 20-22 ºC e a temperatura ótima para seu crescimento e produção é de 28-30 ºC, caracterizando uma cultura de estação quente, e seu crescimento e desenvolvimento são afetados pelo comprimento do dia, temperatura e umidade relativa do ar (POEHLMAN, 1978; CUMMING & CENTRY, 2010).
A cultura do feijão-mungo apresenta características desejáveis que evidenciam o seu potencial uso agronômico, destacando-se a facilidade no plantio, o ciclo curto, a adaptação a climas tropicais e subtropicais, a resistência a altas temperaturas, o baixo consumo de água e a boa rentabilidade em função da produção (SANGAKKARA & SOMARATNE, 1988; RAMOS, 2017). Após a colheita, os restos culturais podem ser incorporados ao solo, pelo alto teor de nitrogênio em seu material vegetal, beneficiando significativamente a rentabilidade das culturas subsequentes, melhorando as características físicas, químicas e biológicas do solo. Tais características incentivam o aumento do seu cultivo, principalmente entre os pequenos produtores, pela facilidade de produção no sistema orgânico e por ser pouco exigente em termos de fertilidade do solo (DUQUE et al., 1987; KEATINGE et al., 2011).
O maior produtor e consumidor da cultura é o continente asiático, a Índia com aproximadamente 50% do total produzido, a China com 19% da produção, além do cultivo na África, América do Sul e Austrália (AMA, 2019). No Brasil, o cultivo de feijão-mungo-verde ainda é pouco difundido, sendo utilizado em maior escala por agricultores e consumidores de origem asiática, mas, com o aumento da produção e consumo do broto de feijão (moyashi), tem alcançado um mercado relativamente grande no país pelas suas propriedades, com tendência crescente de aceitação (VIEIRA & VIEIRA, 2001; RAMOS, 2017).
A leguminosa é utilizada principalmente como suplemento proteico, e seu consumo pode ser feito através das vagens, dos grãos crus em saladas, cozidos ou em forma de farinha, podendo ser utilizada como matéria-prima para bolos, biscoitos e doces, ou apenas germinado em forma de brotos de feijão (SANTOS et al., 2007; MACHADO et al., 2009; EMBRAPA, 2019). Os brotos de feijão moyashi são considerados alimentos totalmente naturais, pois dispensam o uso de fertilizantes e defensivos agrícolas durante a germinação, são altamente nutritivos, constituindo fonte de vitaminas, minerais, proteínas e baixo índice calórico (LOURES, 2007; OLIVEIRA et al., 2013), além de possuir propriedades como antiestresse, anti-inflamatório, antioxidante e hepatoprotetor (ALI et al., 2013; YEAP et al., 2014; ALI et al., 2014). Dessa forma, acredita-se que a germinação melhore as qualidades nutricionais e medicinais do feijão-mungo.
A Vigna radiata é a principal espécie utilizada para a produção de brotos no Brasil, a sua produção pode ser impulsionada devido à grande demanda asiática, viabilizando a exportação. A nível mundial, a China, o Japão e os Estados Unidos são os maiores consumidores e importadores da espécie (RAMOS, 2017).
O elevado consumo de leguminosas de grãos secos pelos países asiáticos, as chamadas pulses, têm impulsionado o interesse em pesquisas e produção da cultura no Brasil. O feijão-mungo, o feijão-caupi, o grão de bico e a lentilha são as principais pulses com potencial de exportação para o mercado externo. Atualmente, a produção de feijão-mungo-verde em países asiáticos tem sido menor do que a demanda, principalmente pelas adversidades climáticas, provocando um aumento das importações de cerca de 2,2 milhões de toneladas (EMBRAPA, 2019).
Diante do mercado promissor, o Estado do Mato Grosso vem realizando pesquisas para que se produza o feijão-mungo em quantidade e qualidade, através da possibilidade do cultivo em período de entressafra (safrinha), possibilitando uma maior diversificação de produtos, gerenciando riscos agronômicos e ambientais, e assim, atendendo à demanda de exportação com produção em grande escala (DUQUE & PESSANHA, 1987; EMBRAPA, 2019).
2.1.2 Necessidades hídrica e nutricional da cultura
A água desempenha papel fundamental no crescimento e desenvolvimento da planta, por atuar na turgescência da célula, na expansão celular, na formação e desenvolvimento dos órgãos, no transporte de solutos e gases, atuando também
como reagente em processos fisiológicos, incluindo a fotossíntese, o mecanismo estomático e a hidrólise do amido em açúcar (LUCCHESI, 1987; SILVA & FREITAS, 1998). Segundo Costa (2001a), a água atua na estrutura, no crescimento, no transporte de minerais e outras substâncias essenciais no metabolismo vegetal, além de processos fisiológicos da planta.
O requerimento de água pela cultura do feijão-mungo varia de 350 a 550 mm durante seu ciclo de cultivo, sendo considerada uma cultura sensível ao excesso de água no solo. A saturação de água no solo durante o crescimento e o desenvolvimento da leguminosa prejudica a nodulação e a fixação biológica de nitrogênio, com consequente deterioração dos nódulos radiculares e plantas deficientes em nitrogênio (HARRIS & MACE, 2019). A fase mais crítica da cultura quanto à disponibilidade de água é durante a floração e o enchimento dos grãos. É essencial fornecer água suficiente para encher as vagens, mas não tanto a ponto de a maturação das vagens ser prejudicada (AMA, 2019).
A definição da quantidade de água a ser aplicada do momento de irrigar, assim como o estabelecimento das doses adequadas de nutrientes para as plantas, tornam a produção economicamente viável, com aumento expressivo no crescimento, desenvolvimento e produção das culturas, com consequente maximização dos lucros. A absorção de nutrientes via solução do solo depende de inúmeros fatores, como a disponibilidade de água, a capacidade de exploração do sistema radicular da planta, as propriedades físicas do solo, o manejo do solo e as condições climáticas, sendo esses os aspectos constituintes essenciais para obter uma planta bem nutrida (MARSCHNER, 1995; DOURADO, 2015).
Para o feijão-mungo, apesar de ser considerado uma planta rústica e ter facilidade de adaptação a vários tipos de solo, o ideal é a utilização de solos corrigidos, com pH entre 6,3 e 7,2, a fim de melhorar a química do solo e o sistema de cultivo. Além disso, solos profundos, de textura média, férteis e com boa drenagem, favorecem o bom desenvolvimento do sistema radicular da cultura (MIRANDA et al., 1996; AMA, 2019).
O requerimento nutricional da cultura do feijão-mungo é semelhante ao das demais leguminosas. Fontes de fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre são requeridos pela cultura, com funções específicas e essenciais para o seu metabolismo, a fim de garantir o estabelecimento e o aumento da produtividade das plantas, assim como contribuir com a fixação biológica de nitrogênio. Em relação aos micronutrientes, o zinco é o mais limitante ao cultivo do feijão-mungo, causando
severa redução no tamanho da planta, com folhas de tamanho reduzido e entrenós comprimidos (PARK & YANG, 1978; MALAVOLTA et al., 1997; AMA, 2019).
O nitrogênio é um dos nutrientes mais exigidos quantitativamente pela maioria das plantas, atuando em todas as fases, desde o crescimento, floração até a frutificação. A utilização de adubo químico nitrogenado não é a única opção de incorporação de nitrogênio aos sistemas agrícolas; outro processo de fundamental importância na agricultura é a fixação biológica de nitrogênio (REICHARDT et al., 1979; GROFFMAN et al., 1985). Bactérias do gênero rizóbio têm a capacidade de fixar nitrogênio atmosférico (N2) quando associadas com plantas da família das leguminosas como o feijão-mungo, em uma simbiose, na qual a bactéria fixa N2 e o transforma em formas assimiláveis pelas plantas, através de pequenos nódulos formados nas raízes, e esta, em contrapartida disponibiliza carboidratos (energia) para as bactérias. Essa interação supre as necessidades de nitrogênio das plantas, devendo-se evitar adubação química, pois essa prática impede a formação de nódulos radiculares e a fixação biológica de nitrogênio (DE-POLLI & FRANCO, 1985; RUMJANEK et al., 2005; HUNGRIA et al., 2007; MOREIRA, 2008).
2.2 Cinza vegetal
2.2.1 Origem, conceito e utilização na agricultura
O uso da cinza está inserido nos sistemas de produção agrícola desde a formação de remotos grupos humanos nos trópicos americanos (ADAMS, 2000). A abertura e a queima da vegetação denominada roça-de-toco, pousio ou coivara têm a função de disponibilizar nutrientes no solo, com posterior período de cultivo. Quando há uma queda na fertilidade do solo e na produtividade da cultura, a área passa por pousio, para que o solo se reestabeleça depois de anos de cultivo (SIMINSKI & FANTINI, 2007). Essas práticas são adotadas até hoje por povos indígenas e comunidades ribeirinhas.
A cinza vegetal é um resíduo oriundo da queima completa de biomassa vegetal. Consiste em um material sólido, de cor acinzentada, proveniente principalmente de indústrias que requerem esse material (biomassa vegetal) como combustível para alimentar suas unidades de caldeira. A biomassa florestal, como a madeira, e o material vegetal de origem agrícola, são considerados fontes de combustível eficazes e favoráveis para a geração de energia térmica, pois são recursos renováveis,
econômicos e abundantes (COELHO & COSTA, 2007; MAEDA et al., 2008; RAJAMMA et al., 2009).
A cinza vegetal pode conter em sua composição grandes quantidades de cátions básicos, macronutrientes, micronutrientes e metais; em contrapartida, o carbono, o enxofre e o nitrogênio podem ser volatilizados, dependendo do grau de combustão (INGERSLEV et al., 2011). A sua composição é variável principalmente em fósforo, potássio e cálcio, além de conter teores de magnésio, cobre, zinco, ferro e boro (OSAKI & DAROLT, 1991; DAROLT et al., 1993; MAEDA et al., 2008). Os carbonatos de potássio, sódio, cálcio e magnésio estão entre as principais substâncias solúveis do resíduo, com seus respectivos teores predominantes (CHIRENJE & MA, 2002).
Nesse contexto, a cinza proveniente da queima de biomassa vegetal se destaca como resíduo que apresenta potencial para corrigir e adubar o solo, sendo a sua composição qualitativa e quantitativa dependente da biomassa utilizada e da temperatura de carbonização (SOFIATTI et al., 2007; MAEDA et al., 2008).
As propriedades químicas e físicas da cinza vegetal variam conforme o material de origem, pois dependem de diversos fatores, como a espécie arbórea utilizada, a parte da planta usada para combustão (folhas, casca, galhos, tronco), a combinação com outros resíduos, a temperatura de combustão, o tipo de coleta (cinza de fundo ou cinza volante) e de caldeira, e também o armazenamento do resíduo, pois influenciam significativamente a variação de óxidos, hidróxidos e carbonatos (ETIÉGNI & CAMPBELL, 1991; ULERY et al., 1993; SOMESHWAR, 1996; PITMAN, 2006; KHAN et al., 2009; PUGLIESE et al., 2014).
As concentrações de micronutrientes na cinza vegetal são tão variáveis quanto os principais macronutrientes presentes no resíduo. O ferro é o micronutriente em maior concentração na cinza vegetal; porém, em razão do aumento do pH do solo, inicialmente haverá uma redução da dissolubilidade e disponibilidade de Fe, Zn, Mn e Cu, visto que solos com pH elevado apresentam menor disponibilidade desses elementos. Porém, esses nutrientes se encontrarão mais móveis e disponíveis à medida que o pH do solo diminui (DEMEYER et al., 2001; PARK et al., 2012; KUOKKANEN et al., 2009).
A cinza vegetal possui alto poder alcalino, ou seja, é capaz de neutralizar a acidez do solo, uma vez que os principais compostos da cinza de madeira são os carbonatos de cálcio (CaCO3) e magnésio (MgCO3) (ETIEGNI & CAMPBELL, 1991; ERICH & OHNO, 1992; ULERY et al., 1993), e também devido à presença de altas
concentrações de óxidos e hidróxidos (HARALDSEN et al. 2011; CRUZ-PAREDES et al., 2017; HANSEN et al., 2017), aumentando, assim, a disponibilidade dos nutrientes para as plantas, com a diminuição do teor de H+Al, aumento do pH do solo, além de disponibilizar quantidades significativas de cátions básicos como o K (OSAKI & DAROLT, 1991; MAEDA et al., 2008; FERREIRA et al., 2012; NORSTROM et al.,2012).
Algumas pesquisas têm demonstrado que a incorporação de cinza vegetal ao solo pode reduzir o efeito tóxico do alumínio com a neutralização do alumínio trocável do solo, favorecendo o crescimento das plantas e o aumento da produtividade das culturas (MATERECHERA & MKHABELA, 2002; NKANA et al., 2002). A grande maioria dos solos brasileiros é ácida (pH<7) e apresenta níveis tóxicos de alumínio e manganês, além da deficiência de fósforo, cálcio e magnésio (LOPES, 1989). O cultivo em solos ácidos requer a aplicação de corretivos, os quais, ao elevarem o pH do solo, neutralizam o efeito dos elementos tóxicos, fornecendo cálcio e magnésio como nutrientes (VELOSO et al., 1992; HANSEN et al., 2017). Segundo Amaral et al. (1994), o modo mais eficaz de eliminar barreiras químicas do solo, para o bom desenvolvimento das raízes, assegurando o melhor aproveitamento de água e nutrientes, é corrigindo a sua acidez, com consequente aumento no desenvolvimento e na produtividade das culturas (MIGUEL et al., 2010).
Outra característica relevante para a utilização desse resíduo é a crescente elevação dos custos de aquisição e aplicação de fertilizantes minerais. Assim, os produtores tendem a buscar alternativas para adubação, com a finalidade de reduzir custos e aumentar a produtividade. Considerando que a cinza vegetal constitui uma excelente fonte de nutrientes, trabalhos em experimentos de campo e casa de vegetação confirmam os benefícios desse resíduo no desenvolvimento, crescimento e produção das culturas (BONFIM-SILVA et al., 2011a; BONFIM-SILVA et al., 2015a). Bonfim-Silva et al. (2013a), ao avaliarem doses de cinza vegetal no desenvolvimento do capim-marandu (Urochloa brizantha) em Latossolo Vermelho do Cerrado, observaram acréscimo na produção e no índice de clorofila em resposta à aplicação do resíduo como corretivo e fertilizante do solo. Santos (2012), ao estudar a aplicação de cinza vegetal em Brachiaria brizantha, cultivares Marandu e Xaraés, também em Latossolo Vermelho do Cerrado, observou melhora nas características vegetativas, produtivas e nutricionais, assim como nas características químicas do solo com o acréscimo das doses de cinza vegetal.
Bezerra et al. (2016), variando doses de cinza vegetal em dois solos típicos do Cerrado (Latossolo e Argissolo), verificaram maior crescimento e produção de massa seca no cultivo de capim-marandu, quando submetido a uma maior dose do resíduo (15 g dm-3). Bonfim-Silva et al. (2017a), ao avaliarem a produção e as características vegetativas do feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.)sob doses de cinza vegetal, verificaram maior índice de clorofila, produção de massa seca da parte aérea e nódulos nas doses de 9,53, 11,94 e 15 g dm-3 de cinza vegetal, respectivamente. De forma similar, o feijão-caupi apresentou maior produção de massa seca da parte aérea, massa seca de raiz, teor de clorofila e maior eficiência no uso da água pela cultura quando submetido à dose de cinza vegetal de 32 g dm-3 (BONFIM-SILVA et al., 2017b).
QU et al. (2014), ao estudarem as propriedades físicas de solos de diferentes texturas, verificaram aumento da sua resistência mecânica devido à alteração, tanto do limite de liquidez como de plasticidade, quando se aplicou mais do que 30% de cinza de casca de arroz em relação ao volume de solo. Karmakar et al. (2010) demonstraram incrementos significativos nas características produtivas de arroz cultivado em Cambissolo quando da utilização de cinza de casca de arroz, além de respostas nas características físicas do solo como a diminuição da densidade do solo e o aumento da porosidade total. Também utilizando cinza de casca de arroz, Islabão et al. (2016) observaram alteração nos atributos físico-químicos do solo com a diminuição da densidade do solo, o aumento da macroporosidade na camada de 0-10 cm de profundidade, além de melhorias no espaço poroso de um Argissolo Vermelho Amarelo.
Diante do contexto, a utilização da cinza vegetal na agricultura é duplamente benéfica, pois melhora a produtividade das culturas e, por consequência, minimiza o impacto ambiental decorrente do descarte inadequado desse resíduo (GUARIZ et al., 2009). Entretanto, é necessário conhecer a composição química do resíduo (concentração de nutrientes presentes), assim como a dose adequada para cada cultura, evitando-se a carência ou toxidez nutricional (OSAKI & DAROLT, 1991).
2.2.2 Responsabilidade ambiental no uso da cinza vegetal
Os processos agroindustriais são considerados atualmente as maiores fontes geradoras de resíduos. O descarte do subproduto produzido nesses processos, em sua grande maioria, ainda é feito de forma inadequada, caracterizando um problema
quanto à qualidade do meio ambiente. O uso de resíduos industriais (cinza) na agricultura é vantajoso tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. A destinação correta do grande volume de resíduos gerados pelas indústrias na produção agrícola representa redução de riscos ambientais e economia de fertilizantes minerais, reduzindo a dependência indireta de rochas calcárias e fosfatadas, minimizando assim, o custo de produção, principalmente para pequenos e médios produtores (BONFIM-SILVA et al., 2011a; GIMENES, 2012). Do ponto de vista ambiental, o uso de resíduos provenientes da geração de energia a partir de biomassa, especificamente, as cinzas, deve ser realizado de forma benéfica e equilibrada com o meio ambiente.
A caracterização de um resíduo sólido pela NBR 10.004 permite classificar, assim como identificar, a sua periculosidade, a partir de características como inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade. Essas características são primordiais no processo de gestão e destinação do resíduo. A cinza vegetal é classificada de acordo com essa norma, como “resíduo classe IIA - não perigoso, não inerte”, e apresenta características tais como combustibilidade, biodegradabilidade e/ou solubilidade em água (ABNT, 2004).
A principal preocupação quanto à utilização de cinza de biomassa vegetal como corretivo e fertilizante é a concentração de elementos potencialmente tóxicos, dentre eles os metais pesados (SAARSALMI et al., 2012). Entretanto, em estudos realizados por Wang et al. (2010) e Freire et al. (2015), não foi observado aumento no conteúdo desses elementos no solo, uma vez que, à medida que o pH aumenta, há uma diminuição na quantidade liberada de metais pesados no solo, não sendo, dessa forma, um fator limitante para a utilização desse resíduo, dadas as baixas concentrações geradas após a combustão. Segundo Khan et al. (2009), a presença de elementos-traços contaminantes em quantidades ínfimas depende do material de origem incinerado. Dessa forma, devem-se evitar madeiras provenientes de demolição, madeira pintada, envernizada ou tratada, visto que esses materiais contêm quantidades significativas de elementos tóxicos.
A cinza vegetal contém em sua composição elementos desejáveis como os macro e micronutrientes, além de elementos tóxicos, porém esse último em quantidades mínimas para a contaminação do solo. Maschowski et al. (2016) analisaram amostras de cinza de oito espécies de madeira e encontraram baixo acúmulo de Ni, Cu, Zn, Pb e As. Corroborando esses resultados, Maresca et al. (2017)
encontraram quantidades insignificantes de Ba, Cd, Sr, Ni, Se, Pb e Sb na composição de cinzas de biomassa analisadas.
De acordo com Zollner & Remler (1998) e Park et al. (2012), a cinza predominante no fundo das caldeiras (cinza pesada) apresenta quantidades inferiores de metais pesados quando comparada às cinzas volantes (cinza de textura mais fina). Segundo Brunelli & Pisani Jr. (2006), a cinza é um material ambientalmente seguro, certificando que as quantidades de metais pesados adicionados ao sistema com a utilização do resíduo dentro da dosagem recomendada não são suficientes para provocar danos ao solo, plantas e lençol freático.
Devido à quantidade de informações geradas pelas pesquisas no que se refere à viabilidade em se utilizar cinza vegetal como corretivo e fertilizante do solo e sua seguridade para os recursos naturais (água e solo), alguns países desenvolveram leis para sua utilização. No Estado da Geórgia, EUA, onde a cinza vegetal é regularizada, a sua aplicação é realizada após calcular a taxa de aplicação do resíduo (eq. 1) (RISSE, 2010).
𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑛𝑧𝑎 𝑣𝑒𝑔𝑒𝑡𝑎𝑙 (𝑡 ℎ𝑎−1) =𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑚𝑒𝑛𝑑𝑎𝑑𝑎 (𝑡 ℎ𝑎
−1)
𝑃𝑅𝑁𝑇 𝑑𝑎 𝑐𝑖𝑛𝑧𝑎 ÷ 100
(1)
A título de exemplo, supondo que sejam necessárias duas toneladas de calcário por hectare a um Poder Relativo de Neutralização Total (PRNT) de 98% e a cinza possua um PRNT de 50%; dessa forma, serão necessárias quatro toneladas de cinza para elevar o pH do solo ao nível desejado. Se o material utilizado (Cinza) apresentar baixo PRNT, este pode ser utilizado como um complemento à calagem e não como um substituto, potencializando a produção e reduzindo a quantidade de calcário a ser utilizado (CLAPHAM & ZIBILSKE, 2008).
No Brasil não há regulamentação específica para a utilização e aplicação do resíduo ao solo. Porém uma análise química da cinza vegetal como corretivo e fertilizante deve ser realizada, a fim de verificar a sua composição quanto aos minerais, de acordo com Darolt et al. (1993).
De acordo com Griffin (2018), três etapas devem ser realizadas quando se aplica cinza vegetal ao solo: realizar análise química da cinza vegetal, como corretivo e fertilizante; após a incorporação da cinza ao solo, acompanhar os níveis de
nutrientes no solo, principalmente do fósforo e do potássio, assim como seus níveis na planta. Dessa forma, a utilização da cinza vegetal torna-se segura tanto para fins agrícolas quanto para o meio ambiente, pois verifica-se a sua composição mineral e como o material está reagindo no solo e na planta, além da destinação correta do resíduo.
Durante a aplicação da cinza vegetal ao solo, deve-se evitar que a mesma entre em contato com qualquer superfície de água, como poços ou outros corpos d’água da propriedade. Um cuidado maior deve ser tomado em áreas altamente erodíveis, ou em áreas próximas a rios e lagos (CAMPBELL, 1990; ETIEGNI & CAMPBELL, 1991). Segundo Risse (2010), a aplicação da cinza deve ser evitada antes de períodos de chuvas ou imediatamente após sua ocorrência, pois um dos principais obstáculos à sua aplicação são as características indesejáveis de manuseio e espalhamento do resíduo ao solo. Ainda de acordo com o autor, a maioria das cinzas tem baixa densidade e tamanho de partículas, favorecendo a sua dispersão durante o transporte; dessa forma, aconselha-se que o material seja coberto durante o trajeto ou quando armazenado.
A aplicação de cinza vegetal é semelhante à aplicação de calcário, ambos podem beneficiar a produtividade das culturas a partir da correção do solo, mas a utilização da cinza ainda fornece nutrientes adicionais ao sistema de cultivo. Tanto o calcário quanto a cinza podem causar danos às culturas, se aplicados em excesso ou se mal utilizados (RISSE, 2010). Dessa forma, para obtenção dos benefícios completos da cinza vegetal, esta deve ser utilizada seguindo a recomendação após sua análise química.
2.3 Retenção de água no solo
O solo é constituído por um conjunto de partículas sólidas (mineral e orgânica), ar e água, formando o sistema trifásico, caracterizado pelas fases sólida, líquida e gasosa (Figura 1). A partir do sistema trifásico, o modelo de solo considerado ideal para o desenvolvimento das plantas constitui-se de 50% de partículas sólidas (45% minerais e 5% matéria orgânica) que variam em tamanho, forma e composição química, formando a matriz do solo; 25% de parte líquida, (solução do solo); e, por fim, 25% de parte gasosa, composta por gases, incluindo gás carbônico e oxigênio. O arranjo das partículas do solo forma os espaços porosos, que permitem a aeração, a
retenção, e a movimentação de água no solo (água e nutrientes) (MEDINA, 1972; KIEHL, 1979).
Figura 1. Sistema trifásico do solo. Adaptado de Kiehl (1979).
O arranjo das partículas do solo, em vários tipos de agregados, forma a estrutura do solo e define a sua porosidade. A caracterização da porosidade do solo é de grande importância para a adoção de um manejo adequado para o seu uso, pois está ligada diretamente à dinâmica de retenção de água no solo, armazenamento, movimentação de solutos e aeração no seu interior, além de um ambiente favorável ao crescimento das raízes e melhor aproveitamento de água e nutrientes disponíveis (KIEHL, 1979; IMHOFF et al., 2000). Segundo Curi et al. (1993), a porosidade total do solo é subdividida em macroporos e microporos e corresponde ao volume de solo não ocupado por partículas sólidas, incluindo todo o espaço poroso ocupado pelo ar e água.
Os macroporos são responsáveis pela aeração, infiltração, movimentação da água, drenagem e penetração das raízes no solo, visto que possuem maior diâmetro e, por consequência, perdem água com mais facilidade pela ação da gravidade, enquanto os microporos formam capilares contínuos de pequeno comprimento, importantes para retenção, armazenamento e disponibilidade de água para as plantas, apresentando maior capacidade em armazenar água, sem que haja perdas por gravidade (BAKER & HILLEL, 1990; SAAD & LIBARDI, 1992; LIMA & LIMA, 1996).
A retenção de água no solo é a capacidade do solo em reter água fornecida por precipitação ou irrigação, podendo ser influenciada pela textura e estrutura do solo, quantificando a água que pode ser armazenada em um solo até que seja utilizada pelas plantas, evaporada, percolada em camadas mais profundas ou por escoamento superficial (KLEIN, 2002; STOOF et al., 2010).
A determinação da curva de retenção de água no solo (CRAS) é de extrema importância no processo de irrigação, pois determina a energia com a qual a água está retida no solo, sendo influenciada pelas características químicas e físicas dele. Diante disso, entende-se que a retenção da água no solo representa a capacidade de armazenamento de água pelo solo. Do total de água armazenada pelo solo, a fração que as plantas absorvem é conhecida como capacidade de água disponível (CAD), informação fundamental para o manejo de irrigação. A CAD refere-se à fração volumétrica de água no solo disponível para as plantas entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente (VAN der VALK & STAKMAN, 1969; FILGUEIRAS et al., 2016).
Dentre os fatores que contribuem para a retenção de água no solo que estão diretamente ligados a proporção e distribuição de macroporos e microporos, temos a textura e a estrutura do solo, o tipo de argila, o teor de matéria orgânica e a densidade do solo (VEREECKEN et al., 1989; SAAD & LIBARDI, 1992). Segundo Klein & Klein (2015), a textura é a propriedade que tem maior influência na retenção de água pelo solo, sendo considerada uma das características mais estáveis (não sendo modificada), representando a quantidade de partículas sólidas minerais quanto ao tamanho (argila, silte e areia), sendo essa característica de fundamental importância para a identificação e a classificação do solo (FERREIRA, 2010). A textura determina a área de contato entre as partículas sólidas do solo e a água, determinando o tamanho dos poros (LEPSCH, 2002).
De acordo com Araújo et al. (2004) e Stevenson (1994), a matéria orgânica melhora consideravelmente a estrutura do solo, favorecendo o desenvolvimento radicular das plantas, aumentando o tamanho do reservatório de água disponível. A matéria orgânica pode reter até vinte vezes o seu volume em água, sendo parte retida com baixa disponibilidade às plantas. Segundo Wesseling et al. (2009), a água retida a uma determinada tensão aumenta com o acréscimo do teor de matéria orgânica e com a diminuição do tamanho das partículas.
2.3.1 Cinza vegetal e retenção de água no solo
A busca por técnicas que aumentem a qualidade dos cultivos e a produtividade das culturas com o uso racional dos recursos hídricos tem se tornado cada vez mais frequente entre os produtores, reduzindo custos e melhorando a qualidade das lavouras de forma sustentável. O manejo de irrigação busca suprir a quantidade de água requerida pela cultura, sem déficit ou excesso, proporcionando a máxima produção, independência do fator precipitação e complementando as demais práticas agrícolas (DALRI & CRUZ, 2002).
Os principais fatores que influenciam a quantidade de água requerida pelas plantas variam em função das condições climáticas (fator abiótico que mais afeta a perda de água dos vegetais), da duração do ciclo de cultivo, do manejo do solo e da cultura. No entanto, solos bem manejados e com alta capacidade de armazenamento de água permitem, à planta, tolerar maiores períodos sem chuvas e/ou irrigação (CASTRO et al., 1999).
A capacidade de retenção de água no solo (CRAS) também é um fator relacionado à melhoria da qualidade do solo, e o aumento desse atributo pode ser considerado um dos benefícios agronômicos inerentes à cinza vegetal. A cinza afeta diretamente a aeração do solo e a capacidade de retenção de água, uma vez que esse resíduo é essencialmente composto por partículas finas (CHANG et al., 1977). A sua aplicação pode melhorar as propriedades físicas do solo como a densidade, a porosidade, a estrutura, a capacidade de retenção de água no solo, a água disponível, o grau de agregação do solo, o aumento do teor de matéria orgânica e a relação entre o solo e os microrganismos. A aplicação da cinza melhora os parâmetros físicos, químicos e biológicos do solo e estes estão associados a benefícios agronômicos, com consequente melhora no desenvolvimento da planta, garantindo o melhor desenvolvimento das raízes e um maior aproveitamento de água e nutrientes pela cultura. Os efeitos na aplicação desse resíduo são variados em função da qualidade, quantidade e do manejo dado aos materiais de origem (BELLOTE et al., 1998; RAM & MASTO, 2014; HANSEN et al., 2017).
A capacidade de retenção de água em solos incubados com cinza vegetal não é decorrente apenas da água armazenada nos seus poros, mas também do volume de água absorvido pelas partículas da cinza (CAMPBELL, 1990). Segundo Etiégni & Campbell (1991), a cinza vegetal compõe-se de partículas porosas de carbono e inúmeras partículas inorgânicas com formas irregulares. Ao entrar em contato com a
água, os folhetos finos de algumas partículas se dilatam, produzindo uma estrutura rígida e cristalina, formando rosetas que não se encolhem após a secagem. Dessa forma, o aumento da capacidade de retenção de água em solos com a incorporação de cinza de madeira também ocorre com a absorção de água pelas partículas do resíduo (NAYLOR & SCHMIDT, 1986; CAMPBELL, 1990).
Em estudo realizado por Bellote et al. (1998), à medida que houve um aumento no potencial de água no solo, os tratamentos adubados com cinza vegetal aumentaram sua capacidade de retenção de água no solo. Em condição de capacidade de campo (0,3 atm), a cinza aumentou de 12 a 14% a capacidade do solo em reter água quando comparada a maior dose do resíduo (50 t ha-1) ao tratamento controle (adubação mineral). De acordo com Pathan et al. (2003), a incorporação de cinza de madeira em solos arenosos aumenta a quantidade de microporos do solo, promovendo melhoria na sua capacidade de retenção de água. Chang (1977) destaca que o uso de cinza de madeira não causa problemas de fitotoxicidade em solos de textura grossa e ainda apresenta eficácia na redução da necessidade de irrigação e na melhoria da produtividade nessas áreas segregadas. Vários autores relatam o efeito da cinza vegetal na retenção de água no solo e na água disponível às plantas em diferentes tipos de solos (CHANG et al., 1977; CAMPBELL et al., 1983; MALLIK et al., 1984; GHODRATI et al., 1995; STOOF et al., 2010; PEREIRA et al., 2016).
A utilização da cinza como insumo na produção agrícola é ambiental e economicamente viável, uma vez que possibilita alta capacidade de retenção de água no solo, melhorando o desenvolvimento das culturas, reduzindo os gastos e os impactos ambientais, armazenando água no período de maior índice pluviométrico e disponibilizando-a às plantas nos períodos de déficit hídrico (BRUNELLI & PISANI Jr., 2006). Dessa forma, diminui o impacto da seca nas plantas, melhora o aproveitamento da água pela cultura, reduz o consumo de água na irrigação e, consequentemente, otimiza a produção em condições de restrição hídrica (TRANI et al., 2014).
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Localização geográfica e caracterização experimental
O experimento foi realizado no período entre fevereiro e junho de 2019, em casa de vegetação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola na Universidade Federal de Mato Grosso, campus de Rondonópolis (Figura 2). A casa de vegetação apresenta orientação no sentido Norte-Sul, com estrutura metálica, coberta com filme de polietileno duplo de espessura de 0,15 mm, com sistema de resfriamento adiabático e área total de 450 m2 localizada geograficamente na latitude 16º27’49.39’’S, longitude 54º34’46.59’’O e altitude de 284 m.
Figura 2. Vista geral das unidades experimentais de feijão-mungo-verde submetido a doses de cinza
vegetal e tensões de água no solo, aos 23 dias após a semeadura.
O tipo climático regional pela classificação Köppen é o Aw, caracterizado por ser um clima quente e úmido com duas estações definidas, com verão chuvoso e inverno seco. O monitoramento da temperatura e umidade relativa do ar dentro da casa de vegetação foi realizado com um termo-higrômetro, programado para realizar leituras diárias durante toda a condução do experimento, sendo obtido a partir das leituras de temperatura e umidade máximas e mínimas a temperatura média de 27,05 ºC e umidade relativa do ar média de 53,8%. Os valores respectivos às temperaturas e umidades, máximas e mínimas, estão representados na figura 3.
Figura 3. Variação de temperatura (A) e umidade relativa do ar (B) em casa de vegetação,
Rondonópolis – MT.
O delineamento estatístico utilizado foi em blocos casualizados, em esquema fatorial fracionado 52, constituído por cinco doses de cinza vegetal (0, 8, 16, 24 e 32 g dm-3) e cinco disponibilidades hídricas do solo (4, 8, 16, 32 e 64 kPa), com quatro repetições. O número de parcelas experimentais (52) foi estabelecido de acordo com o desenho experimental baseado no composto central modificado (LITTEL & MOTT, 1975), constituindo 13 tratamentos (Figura 4), com as combinações de doses de cinza vegetal (g dm-3) e tensões de água no solo (kPa), dispostas na Tabela 1.
10 14 18 22 26 30 34 38 42 T e m p e ra tu ra d o a r (° C)
Período de condução experimental (Dias)
T. Máxima (°C) T. Mínima (°C) 20 30 40 50 60 70 80 90 U m id a d e R e la ti v a d o a r (% )
Período de condução experimental (Dias)
UR Máxima (%) UR Mínima (%)
A
