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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES FÍSICAS DE UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico, SUBMETIDO A DIFERENTES TEMPOS DE CULTIVO MICHELY ELIANE KIM DE OLIVEIRA CUIABÁ - MT 2007 Livros Grátis http://www.livrosgratis.com.br Milhares de livros grátis para download. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA Programa de Pós-Graduação em Agricultura Tropical AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES FÍSICAS DE UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico, SUBMETIDO A DIFERENTES TEMPOS DE CULTIVO MICHELY ELIANE KIM DE OLIVEIRA ENGENHEIRA AGRÔNOMA Orientador: Dr. JOÃO CARLOS DE SOUZA MAIA Dissertação apresentada à Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade Federal de Mato Grosso, para obtenção do título de Mestre em Agricultura Tropical. CUIABÁ – MT 2007 FICHA CATALOGRÁFICA Catalogação na Publicação (CIP). Bibliotecária Valéria Oliveira dos Anjos - CRB1 1713 Oliveira, Michely Eliane Kim de. O48a Avaliação das alterações físicas de um latosso vermelho-amarelo distrófico, submetido a diferentes tempos de cultivo / Michely Eliane Kim de Oliveira. – Cuiabá, 2007. 60 f. Dissertação (Mestre em Agricultura Tropical) – Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical, 2007. “Orientador: Prof. Dr. João Carlos de Souza Maia”. 1. Agricultura. 2. Cultura Agrícola. 3. Manejo de Solo. 4. Cultura. 5. Latossolo Vermelho-amarelo. I. Título. CDU 631.47:633.1 Aos meus pais, Myeong Bok Kim e Wilma Kleim Kim e ao meu companheiro e compreensivo esposo, Araken Lotufo Ferraz de Oliveira. DEDICO AGRADECIMENTOS À Deus , que me guia e auxilia nos momentos difíceis, me mostrando o caminho a ser trilhado; À Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT e Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária – FAMEV, pela oportunidade de qualificação. À Coordenação de Pós Graduação pelo apoio e colaboração sempre que solicitado. À CAPES, pela concessão da bolsa durante a realização deste trabalho. Ao professor João Carlos de Souza Maia pela orientação, atenção e estímulo. Aos professores Aloísio Bianchini , Emílio Carlos de Azevedo e José Fernando Scaramuzza pelo apoio, amizade e pelas inúmeras sugestões feitas durante o trabalho. À professora Oscarlina Lúcia dos Santos Weber pelo apoio e incentivo. Ao professor Joadil Gonçalves de Abreu pela cooperação nas análises estatísticas, sugestões e trocas de experiências. Aos bolsistas, Eduardo, João Vítor, Leonardo e Luis , pela amizade e solidariedade. A todos os mestrandos pelo companheirismo e amizade. A minha família , pelo apoio e compreensão. AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES FÍSICAS DE UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico, SUBMETIDO A DIFERENTES TEMPOS DE CULTIVO RESUMO: Este trabalho teve como objetivo diagnosticar as alterações ocorridas nos principais atributos físicos de um LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO Distrófico, sob cultivo mínimo em diferentes tempos, verificando os impactos do manejo sob o solo. O estudo foi realizado na Fazenda Mores, localizada no município de Campo Verde, Mato Grosso, Brasil, a uma altitude média de 736 m. Foram selecionadas três áreas, que ocupavam uma mesma situação topográfica com declividade aproximada de 1%, que constituíram os tratamentos: cerrado natural; cultivo mínimo por 4 anos com soja e eventualmente milho e cultivo mínimo por 14 anos com soja em sucessão com milho. Foram analisados os atributos físicos do solo: densidade, macroporosidade, microporosidade, porosidade total, estabilidade de agregados e grau de floculação de argila, em duas faixas de profundidade, de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm. Os resultados obtidos evidenciaram que o cultivo promoveu alterações nos atributos físicos do solo. A distribuição de poros (porcentagem de macroporos e de microporos), o índice de estabilidade de agregados e a porcentagem de macroagregados, indicam um processo de reestruturação do solo com o aumento do tempo de adoção do sistema de cultivo mínimo. Porém a densidade, o diâmetro médio ponderado, a porcentagem de agregados maiores que 2 mm e a porosidade total do solo apresentaram maiores alterações na ordem crescente do tempo de cultivo. Palavras-chave: manejo do solo, cultivo mínimo, atributos físicos do solo. EVALUATION OF PHYSICAL ALTERATIONS OF A DYSTROPHIC RED- YELLOW LATOSOL UNDER DIFFERENT TILLAGE SYSTEMS ABSTRACT: The aim of this study was to diagnose the main alterations which occurred on the physical attributes of a dystrophic red-yellow latosol, under minimum tillage at different times, verifying the impact of the management on the soil. The study was carried out at Mores farm, located in the county of Campo Verde, Mato Grosso, Brazil, at an average altitude of 736m. Three areas located at the same topographic position, with an approximately declivity of 1% were selected. The treatments were: 1) cerrado; 2) minimum tillage for 4 years with Soya and eventually corn and 3) minimum tillage for 14 years with Soya in succession with corn. The soil physical attributes (density, macroporosity, microporosity, total porosity, aggregate stability and degree of flocculation) were analyzed in two strips at depths of 50 to 100mm and 100 to 150 mm. The results showed that the tillage had caused changes in the soil physical attributes. The porous distribution (porous arrangement, percentage of macropores and micropores), aggregate stability index and the percentage of macroaggregates, indicate a process of restructuring of the soil with an increase in the adoption time of the minimum tillage system. However, larger changes in the increasing order of the tillage time were found in the soil bulk density, mean weight diameter, percentage of aggregates larger than 2 mm and the total soil porosity. Key-words: soil management, minimum tillage, physical soil characteristics. LISTA DE FIGURAS página FIGURA 1 Localização da área experimental no município de Campo Verde, Mato Grosso.............................................. 25 FIGURA 2 Área experimental do Cerrado Tropical Subcaducifólio.... 27 FIGURA 3 Croqui da malha amostral de coleta dos atributos físicos do solo: densidade (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (PT), matéria orgânica (MO) e grau de floculação de argila (GF), utilizado nas áreas com Cerrado Tropical, Cultivo Mínimo por 4 anos e Cultivo Mínimo por 14 anos............. 29 FIGURA 4 Aparelho de Yooder, utilizado na determinação da estabilidade de agregados via úmida................................ 32 FIGURA 5 Alterações na macroporosidade e microporosidade [%] para o cultivo mínimo por 4 anos e cultivo mínimo por 14 anos, quando comparados ao cerrado (condição original do solo) nas camadas de 50 a 100 mm (a) e de 100 a 150 mm (b)........................................................................ 46 LISTA DE TABELAS página TABELA 1 Análise textural das áreas experimentais nas profundidades de 0 a 100 mm e de 100 a 200 mm......................................... 25 TABELA 2 Valores de pH em água, fósforo (P) potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), alumínio (Al), soma de bases (SB), capacidade de troca de cátions (CTC), e Saturaçãode bases (V), saturação por alumínio (m) e matéria orgânica (MO) das áreas que constituem os tratamentos, nas profundidades de 0 a 100 mm e de 100 a 200 mm................. 26 TABELA 3 Quadrados médios dos dados de porcentagem de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,5 mm (P3); 0,25 mm (P4), < 0,125 mm (P5) e matéria orgânica (MO) em duas faixas de profundidade 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm em um LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO Distrófico............................................................... 35 TABELA 4 Porcentagem média de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,5 mm (P3); 0,25 mm (P4) e < 0,125 mm (P5) e matéria orgânica (MO) em função de diferentes tratamentos em duas faixas de profundidade 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm em um LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO Distrófico............................................................... 37 TABELA 5 Quadrados médios dos dados densidade do solo (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (PT), diâmetro médio ponderado (DMP), índice de estabilidade de agregados (IEA) e grau de floculação de argila (GF) em função de diferentes tratamentos em duas faixas de profundidade, de um LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO Distrófico............................................................... 39 TABELA 6 Valores médios de densidade do solo (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (PT), diâmetro médio ponderado (DMP), índice de estabilidade de agregados (IEA) e grau de floculação de argila (GF) em função de diferentes tratamentos em duas faixas de profundidade, em um LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO Distrófico............................................................... 41 TABELA 7 Correlações de Pearson entre média de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,25 mm (P4) < 0,125 mm (P5) e densidade do solo (Ds [kg.dm-3]); microporosidade (Mi [%]); porosidade total (Pt [%]); em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico................... 48 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO......................................................................................... 10 2. HIPÓTESES ............................................................................................ 12 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................ 13 4. MATERIAL E MÉTODOS......................................................................... 24 4.1. LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO ........................................ 24 4.2. DESCRIÇÃO DOS TRATAMENTOS ............................................................ 27 4.2.1. Cerrado Tropical .......................................................................... 27 4.2.2. Cultivo Mínimo por 4 anos ........................................................... 28 4.2.3. Cultivo Mínimo por 14 anos ......................................................... 28 4.3. ÁREA EXPERIMENTAL ............................................................................ 29 4.4. EQUIPAMENTOS .................................................................................... 30 4.5. ATRIBUTOS DO SOLO ............................................................................ 31 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................... 35 6. CONCLUSÕES........................................................................................ 50 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................... 51 10 1 INTRODUÇÃO A introdução de sistemas agrícolas em substituição às florestas causa desequilíbrio no ecossistema, modificando as propriedades do solo. A intensidade varia com as condições de clima, uso e manejos adotados e a natureza do solo (Godefroy e Jacquin, 1975). Os efeitos sobre os atributos físicos do solo variam conforme o tipo de preparo do solo adotado em cada sistema de manejo, sendo dependentes da intensidade de revolvimento, do trânsito de máquinas, do tipo de equipamento utilizado, do manejo dos resíduos vegetais e das condições de umidade solo no momento do preparo (Vieira e Muzilli, 1984). Os trabalhos de preparo do solo, principalmente os convencionais, provocam alterações nas propriedades físicas e destroem a estrutura natural do solo (Machado et al., 1981). Na tentativa de solucionar os problemas decorrentes do preparo convencional, surgiram os preparos conservacionistas, que proporcionam menor mobilização do solo e mantêm maior proteção da superfície com os resíduos culturais. O plantio direto e o cultivo mínimo são preparos conservacionistas que procuram minimizar a mobilização do solo. A maioria dos estudos sobre os efeitos dos sistemas de preparo do solo são realizados comparando extremos (plantio direto e cultivo 11 convencional), porém formas intermediárias de preparo conservacionista tem efeitos intermediários (Kladivko, 2001). De acordo com Sanchez (1981), avaliações das modificações no solo decorrentes do cultivo deveriam ser feitas, submetendo um solo sob vegetação natural às explorações agrícolas desejadas e analisando suas propriedades periodicamente. No entanto, por diferentes razões, é difícil atender a essas condições experimentais. Alternativamente, estes estudos podem ser feitos utilizando solos cultivados e sob mata nativa, desde que mantidos os critérios genéticos e topográficos relacionados com a formação dos solos (Sanches et al., 1999; Borges et al., 1999). A compreensão e a quantificação do impacto do uso e manejo do solo nos seus atributos físicos são fundamentais no desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis (Dexter e Youngs, 1992). Desta forma, este trabalho teve por objetivo diagnosticar as alterações ocorridas nos principais atributos físicos em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico, sob diferentes tempos de cultivo mínimo de soja, verificando os impactos do manejo sob o solo, gerando conhecimentos que possam contribuir para práticas agrícolas mais adequadas. 12 2 HIPÓTESES • O manejo do solo provoca alterações em suas propriedades físicas; • O solo com maior tempo de cultivo apresenta alterações mais intensas na estrutura física. 13 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O Cerrado do Brasil Central ocupa uma superfície de 2,037 milhões de km2 representando, aproximadamente, 23% do território brasileiro (Pivello, 2005). Essa área é composta por aproximadamente 15,2% de NEOSSOLOS QUARTZARÊNICOS, 15,1% de ARGISSOLOS e 46% de LATOSSOLOS (Lopes e Guilherme, 1994). Os LATOSSOLOS são solos em avançado estágio de intemperismo, muito evoluídos, profundos, bem drenados, típicos de regiões equatoriais e tropicais, possuem boas condições físicas em condições naturais que aliadas ao relevo plano ou suavemente ondulado são recomendados para plantio de diversas culturas, porém apresentam baixa capacidade de troca de cátions, inferior a 17 Cmolc/kg (EMBRAPA, 2005). Em geral, os solos sob cerrado se caracterizam pelos baixos teores de nutrientes e de água armazenada disponível às plantas (Lopes, 1983). Essa classe de solo mesmo com alto teor de argila (até 800 g.kg-1) possui grandes taxas de infiltração de água, porosidade e aeração, e pequena densidade do solo em seu estado natural, devido à sua agregação (Azevedo e Bonumá, 2004). Carvalho Junior et al. (1998) afirmam que o relevo pouco movimentado e outras características favoráveis dos solos de cerrado possibilitam o uso intensivo de máquinas e implementos, o que pode provocar modificações nas propriedades desses solos. 14 A introdução de sistemas agrícolas em substituição às florestas causa um desequilíbrio no ecossistema, modificando as propriedades do solo, cuja intensidade varia com as condiçõesde clima, uso e manejos adotados e a natureza do solo (Godefroy e Jacquin, 1975). Alterações de propriedades físicas do solo podem manifestar-se de várias maneiras, influenciando o desenvolvimento das plantas. Assim, o solo submetido ao cultivo tende a perder a estrutura original, pelo fracionamento dos agregados em unidades menores, com conseqüente redução no volume de macroporos e aumentos no volume de microporos e na densidade do solo (Tisdall e Oades, 1980; Carpenedo e Mielniczuk, 1990). Estas alterações serão maiores quando houver maior intensidade do preparo e este, associado aos diferentes métodos, provocará modificações mais significativas nas características físicas do solo e na produção das culturas envolvidas (Griffith et al., 1973). Na tentativa de solucionar os problemas decorrentes do preparo convencional, surgiram os preparos conservacionistas, que proporcionam menor mobilização do solo e mantêm maior proteção da superfície com os resíduos culturais. O plantio direto e o cultivo mínimo são tipos de preparo conservacionista que procuram minimizar a mobilização do solo. Lucarelli (1997) enquadra os sistemas de preparo periódico de solo em dois grupos: O sistema convencional, que utiliza implementos como arado de discos, aiveca e grade pesada, seguido de gradagens leves, tem como principal característica um revolvimento de toda área a ser cultivada, onde o implemento atua com a incorporação total ou quase total do resíduo. E o sistema conservacionista tem como princípio o mínimo ou o não revolvimento do solo, utilizam-se máquinas ou implementos que quebram superficialmente a estrutura do solo, sem revolvê-lo intensamente, procurando não destruir os agregados e deixando maior quantidade de resíduos na superfície da área. De acordo com ASAE (1982) e Dallmeyer (1994), o preparo mínimo ou reduzido do solo pode ser definido como aquele que proporciona menor 15 número de operações que o preparo convencional, resultando em menor incorporação de resíduos vegetais, menor inversão do solo, menor custo de preparo e redução das perdas de solo e água por erosão. A utilização de práticas conservacionistas de manejo do solo tem recebido grande ênfase atualmente, basicamente no que se refere à manutenção e à melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos cultivados e suas implicações no rendimento das culturas (Bragagnolo e Mielniczuk, 1990). A adoção de sistemas conservacionistas de manejo do solo, tem sido apresentada como uma opção para assegurar a sustentabilidade do uso agrícola dos LATOSSOLOS no Brasil. (Machado et al., 1981). Os impactos do uso e manejo nas propriedades físicas do solo têm sido quantificados, utilizando diferentes propriedades físicas relacionadas com a forma e com a estabilidade estrutural do solo, tais como: densidade do solo (De Maria et al., 1999; Stone e Silveira, 2001), porosidade do solo (Beutler et al., 2001; Oliveira et al., 2001) Segundo Grohman (1972), dentre as propriedades físicas do solo sujeitas às alterações pelo cultivo, a porosidade total, por estar relacionada com o volume e com a distribuição dos espaços porosos, merece especial atenção, visto que nesses espaços se processam os principais fenômenos que regulam o crescimento e a produção vegetal. A compressão dos solos agrícolas, decorrente das operações mecanizadas, pode alterar a distribuição e o tamanho dos poros e, conseqüentemente, a tensão com que a água é retida (Larson e Gupta, 1980). A porosidade é a fração volumétrica do solo onde circula a solução e o ar, sendo, portanto o espaço em que ocorrem os processos dinâmicos do ar e solução de solo (Hillel, 1970). Sendo de grande importância nos processos físicos, químicos e biológicos, como infiltração, condutividade, drenagem, retenção de água, difusão de nutrientes, crescimento de microrganismos, raízes e pêlos absorventes (Bouma, 1991; Moreira e Siqueira, 2002). 16 Ellies et al. (1997) destacam a importância da funcionalidade do sistema poroso do solo, englobando propriedades tais como: quantidade, tamanho, morfologia, continuidade e orientação dos poros. A porosidade total e a distribuição dos poros pelo tamanho, características físicas do solo indiretamente relacionadas à estrutura, podem ser avaliadas em termos de densidade e macroporosidade do solo. Segundo Douglas (1986) e Carter (1988), a macroporosidade revela-se como um índice bastante útil na avaliação das modificações estruturais do solo. Não existe consenso entre diversos autores sobre aos valores limites do diâmetro entre os atributos macroporosidade e microporosidade (Bouma, 1991; Prevedello, 1996). Porém normalmente considera se o volume de poros maiores que 50 µm como macroporos e menores como sendo microporos (Oliveira, 1968; Tormena et al., 1998). Trouse JR (1965 apud Dias, 2001), afirma que o solo é inadequado para o cultivo quando o volume dos macroporos diminui a níveis abaixo de 15% da porosidade total. Outros autores salientam que a maioria das plantas desenvolve satisfatoriamente seu sistema radicular quando a quantidade de macroporos está acima de 10% (Kiehl, 1979; Gupta e Allmaras, 1987). Aina (1979 apud Tasso Junior, 2003) verificou que o revolvimento do solo promove uma diminuição da porosidade de certos solos tropicais e que após dez anos de cultivo contínuo as áreas que sofreram preparo do solo apresentaram densidades altas. A estrutura original do solo pode sofrer modificação devido ao aumento ou diminuição da porosidade do solo. Essa modificação pode ocorrer devido aos processos pedogenéticos conhecida como adensamento (Moniz, 1981) em virtude da translocação das argilas da superfície do solo para as camadas subsuperficial, criando os horizontes B textural, como ocorre nos Argissolos (EMBRAPA, 2005). Sendo que aquelas modificações oriundas do manejo do solo geradas pela diminuição da macroporosidade 17 devido principalmente ao uso de máquinas e implementos agrícolas são denominadas de compactação (Ehlers et al., 1983). Segundo Reichardt e Timm (2004), a porosidade do solo está diretamente dependente da densidade do solo. Essa também é afetada pelo nível de compactação do solo, pois quanto maior a densidade, menor será o volume do espaço poroso. A compactação pode ser avaliada através de vários atributos do solo, dentre todos, destaca-se a densidade do solo (Lanças et al., 1999). A densidade do solo é um atributo que é afetado pela estrutura do solo, grau de compactação, manejo e tipos de culturas (Américo, 1979). A maioria das culturas é seriamente afetada quando a densidade do solo ultrapassa 1,5 g cm-3, essencialmente por duas razões: primeiro, pela falta de oxigênio (O2) para a respiração das raízes, devido à baixa porosidade e má drenagem e, segundo, por impedimento mecânico para o crescimento das raízes, limitando-se a zona de absorção de água e nutrientes (Souza et al, 1997). Frazão (1981) constatou que o uso e manejo do solo têm grande influência na grandeza dos valores da densidade. Os solos superficiais sob mata e pastagens, de maneira geral, exibem baixos valores de densidade, ao passo que aqueles submetidos a cultivos contínuos mostram comumente densidades altas. A porosidade do solo pode ser de origem estrutural ou textural, e os poros resultam do arranjamento das partículas elementares do solo (Tamari, 1994; Richard et al., 2001). O decréscimo dos poros de maior diâmetro pela compactação, ocorre às expensas da fragmentação dos agregados, por causa da ação dos equipamentos de preparo do solo ou pelo peso das máquinas que trafegam o solo ser superior à máxima resistência interna dos agregados, destruindo os espaços interagregados que são de maior diâmetro (Horn et al., 1995). Para Baver (1956), a variação da porosidade total depende do tamanho das partículas e do graude agregação, e a matéria orgânica tem 18 papel importante, uma vez que favorece a formação de agregados grandes e estáveis, que conferem ao solo maior porosidade total. O estado de agregação do solo pode indicar mudanças ocorridas no solo em virtude do manejo utilizado, tanto com relação ao tamanho e estabilidade dos agregados, como também da concentração dos agregados em determinada classe de tamanho seja em LATOSSOLOS ou em solos menos intemperizados (Menossi, 2004). Agregados são componentes da estrutura do solo de grande importância na manutenção da porosidade e aeração do solo para que haja crescimento e desenvolvimento das plantas, aumento da atividade microbiológica do solo, melhor infiltração da água e diminuição dos processos erosivos do solo (Dexter, 1988). Agregados são aglomerados de partículas que variam desde o tamanho de argila (diâmetro igual ou menor que 0,002 mm) até partículas maiores que areia (com diâmetros maiores que 2 mm). Sendo que os macroagregados são aglomerados com diâmetro maior que 0,25 mm e os microagregados com diâmetro menor que 0,25 mm (Azevedo e Bonumá, 2004). Por meio da ação cimentante de polissacarídeos, substâncias húmicas e oxi-hidróxidos mal cristalizados, os microagregados, juntamente com fragmentos de plantas em decomposição hifas de fungos, partículas de areia e a pressão de crescimento radicular, podem dar origem aos macroagregados (Haynes e Beare, 1997). Em solos cultivados com leguminosas, como a soja, o maior grau de estabilidade de agregados é semelhante a gramíneas, que possuem maior quantidade de raízes finas (Haynes e Beare, 1997). O conjunto dos agregados de diversos diâmetros define a estrutura do solo e a sua porosidade. O grau de estabilidade depende principalmente de fatores como o teor de matéria orgânica, óxidos de ferro e alumínio, (Goldberg et al., 1988; Haynes e Beare, 1997) e das raízes das plantas (Oades, 1978; Brady e Weil, 1999). 19 Os atributos químicos e físicos exercem influência sobre a agregação e a estabilidade estrutural do solo e a matéria orgânica é considerada por muitos pesquisadores como o principal agente de estabilização dos agregados do solo (Tisdall e Oades, 1982; Castro Filho et al., 1998). O contínuo fornecimento de material orgânico serve como fonte de energia para a atividade microbiana, e atua como agente de estabilização dos agregados (Campos et al., 1995). Além da matéria orgânica, as partículas de argila e a presença de óxidos de ferro e alumínio também influenciam na agregação (Baver et al. 1972). Quanto maior for o agregado, maior será o diâmetro médio geométrico e os espaços porosos entre eles, aumentando a infiltração da água e diminuindo a erosão (Angulo et al., 1984). Para Campos et al. (1995), o diâmetro médio geométrico dos agregados no sistema de plantio direto foi cerca de duas vezes maior que no sistema de plantio convencional. Carpenedo e Mielniczuk (1990), em estudos sobre a estabilidade estrutural dos agregados em condições de mata e campo nativo, verificaram que houve redução da agregação quando os solos foram submetidos à lavração e à gradagem para o cultivo de trigo e soja. A estrutura de solos agrícolas não compactados é caracterizada por um diâmetro médio de agregados que varia de 1 a 20-30 mm (Horn et al., 1995), sendo geralmente encontrados valores de diâmetro médio geométrico inferiores a 4,0 mm em solos tropicais (da Ros et al., 1997; Beutler et al., 2001; Corrêa, 2002). Duchaufour (1965), afirmou que a formação de "unidades de estrutura", é fornecida pela floculação dos colóides. Para Dexter (1988), o fator mais importante para a estabilidade da estrutura é ter a fração argila floculada, tendo observado que ocorre uma grande variabilidade espacial, ou heterogeneidade espacial, dos componentes ou atributos do solo que definem a estrutura. O grau de floculação e a argila dispersa, são influenciados pela mineralogia do solo, matéria orgânica, pH, teores e tipo de cátions trocáveis, pois os mesmos interferem na espessura da dupla camada difusa. A 20 elevação do pH e do teor de matéria orgânica em alguns sistemas aumenta o potencial elétrico superficial e, conseqüentemente, a dispersão; entretanto, o tipo e a quantidade de cátions trocáveis, especialmente os polivalentes adicionados com o calcário, promovem a floculação (Mc Bride, 1989). A argila dispersa em água (ADA) é a fração da argila do solo que se dispersa espontaneamente em água e, portanto a que possui, potencialmente, maior mobilidade (Roth e Pavan, 1991). A desagregação e dispersão de argila é um processo que causa grande impacto ambiental, já que o rompimento de agregados pode liberar, além da ADA, nutrientes (Moura Filho e Buol, 1976). A dispersão de colóides está relacionada à interação das cargas elétricas em sua superfície em um meio polar. Estas cargas elétricas podem se originar pela substituição isomórfica ou pela dissociação de radicais nas arestas das estruturas dos minerais. Nas partículas orgânicas do solo, são principalmente os grupos (OH) e (COOH) que se dissociam. A carga eletrostática gerada por substituição isomórfica não é variável, enquanto as geradas por dissociação de radicais (OH) variam com as características químicas do solo, como o pH e a concentração eletrolítica da solução do solo (Yu, 1997; Theng 1980). Na maioria dos LATOSSOLOS, há um predomínio de cargas elétricas negativas variáveis, ainda que existam também cargas positivas. As cargas positivas se tornam maioria quando o pH do solo é ácido o suficiente para causar o acoplamento excessivo de íons H em alguns dos grupos funcionais de superfície (radicais OH). Portanto, a presença de cargas positivas depende tanto do pH do solo quanto da constante de dissociação (Kd) dos grupos funcionais de superfície. A presença de algumas cargas elétricas positivas é importante para promover a atração e o contato entre as partículas coloidais do solo, dificultando a dispersão (Azevedo e Bonumá, 2004). O balanço eletrostático entre partículas é usado para explicar a floculação e a dispersão de colóides, na teoria proposta por Dejarguin, Landau, Verwey e Overbeek (teoria DLVO). Para contrabalançar o campo 21 eletrostático ao redor dos argilominerais, uma nuvem de íons com carga oposta (contra-íons) concentra-se na solução próxima à superfície do colóide, enquanto os íons com carga de mesmo sinal (co-íons) são repelidos (Sumner, 1992). Portanto a extensão da dupla camada pode ser manipulada através da solução tanto pela concentração iônica quanto pela valência iônica. Porém, a valência tem um impacto maior do que a concentração. De acordo com a teoria DLVO, à medida que a concentração e valência dos contra-íons diminuem na solução do solo, a repulsão entre os colóides aumenta por causa da expansão da dupla camada. A dispersão ocorre devido à combinação de pequena concentração eletrolítica e/ou valência dos contra-íons, a energia de repulsão domina sobre a energia de atração. A Floculação, por outro lado, é causada por forças de atração de Van der Waals que surgem de variações nos campos eletromagnéticos dos átomos dos minerais. As forças de Van der Waals, são fracas e de curto alcance. Porém, a teoria DLVO propõe que uma resultante consideravelmente maior é obtida quando o número de pares atômicos é grande e está alinhado, como no caso das estruturas dos argilominerais A floculação ocorre quando há uma grande concentração eletrolítica e/ou alta valência de contra-íons, que resultam em dominância de forças de atração sobre forças de repulsão. Neste caso, a dupla camada e o mínimo primário são reduzidos, e as partículas podem se aproximar e flocular (Azevedo e Bonumá, 2004). Outra teoria, a de Langmuir, estabelece que, ao invés de forças de Van der Waals, há um rearranjo dos contra-íons na medida emque os campos eletrostáticos das partículas se sobrepõem, promovendo forças de atração entre as partículas suspensas. Tal hipótese parece se adequar melhor aos resultados experimentais (McBride, 1997). Do ponto de vista agronômico, o calcário aplicado nos LATOSSOLOS para aumentar as colheitas eleva o pH, o cálcio e o magnésio trocáveis. O aumento do pH resulta em um aumento nas cargas elétricas negativas em detrimento das positivas. Ainda, cátions bivalentes substituem o alumínio (trivalente), que é o principal contra-íon na dupla 22 camada na maioria dos LATOSSOLOS em condições nativas. Porém, o efeito da valência do contra-íon na dispersão do solo é muito maior que o efeito da sua concentração. Como conseqüência, a substituição do Al+++ por Ca++ nos sítios de adsorção tende a aumentar a ADA. Além disso, o fosfato também é aplicado às lavouras e pode ser adsorvido especificamente na superfície da caulinita e dos óxidos de ferro e alumínio, resultando na inversão de cargas positivas para cargas negativas (Mesquita Filho e Torrent, 1993) dispersando a fração argila. Em solos cultivados, o manejo agrícola pode promover certa influência, pela introdução de certos componentes no sistema solo. É o caso, por exemplo, da aplicação de fertilizantes e corretivos químicos, como os calcários. Roth et al. (1991) verificaram alta correlação do alumínio e do cálcio com o índice de estabilidade de agregados: o Al+++ mostrou-se mais importante na faixa de pH ácido, e o Ca++, após a aplicação de calcário, para correção da acidez. Duchaufour (1968) ressaltou a ação dos cátions bivalentes Ca++ e Mg++ e dos trivalentes Al+++ e Fe+++, como ponte de ligação entre partículas de solo. A importância dos primeiros está mais restrita a solos com argilas 2:1 (como nos vertissolos). O ferro é especialmente importante pela sua afinidade particular com certos componentes húmicos, formando complexos argilo-húmicos. O alumínio assume muita importância para os solos ácidos, com pH inferior a cinco, complementando a ação do ferro e provocando forte floculação nos agregados pouco humíferos. Por outro lado, a calagem e a adição de fósforo estimulam a atividade microbiana e de raízes e consequentemente a agregação, através de vários mecanismos como, por exemplo, a produção de exudatos. Este fator pode compensar ou superar os efeitos da dispersão química causada por estes insumos (Schulze e Stott, 1997). O interesse em determinar qual destes dois mecanismos opostos é dominante tem gerado informações sobre a quantidade de ADA liberada pelos LATOSSOLOS brasileiros em várias condições (Roth e Pavan, 1991; Fontes et al., 1995). 23 Em relação à influência dos teores de sais na estabilidade dos agregados, têm-se duas situações opostas. Sumner (1995) mostrou que o aumento da quantidade de sais totais de um solo, medida pela concentração de cátions totais (CCT), aumenta a estabilidade dos agregados, na medida em que causa compressão na dupla camada difusa, facilitando a floculação. Por outro lado, se a contribuição de cátions como o sódio, potássio ou mesmo magnésio for percentualmente muito expressiva no solo ou na água de irrigação, tem-se a situação inversa. Com tendência à dispersão dos solos, devido ao aumento da dupla camada difusa provocada por esses cátions de grande raio hidratado e de elevada energia de hidratação, principalmente quando o teor total de cátions no solo for baixo (Emerson, 1983; So e Aylmore, 1995). 24 4 MATERIAL E MÉTODOS 4.1 Localização e descrição do experimento O presente estudo foi realizado na Fazenda Mores localizada no município de Campo Verde, Mato Grosso, Brasil, à margem direita da Rodovia BR 070 (km 392), a uma altitude média de 736 m, com localização definida pelas coordenadas 15o39’52”S e 55o10’00”W Gr O clima da região, segundo a classificação de Wilhelm Köppen é do tipo transição Cwa – Cwb (C - zona climática temperado chuvoso; w - temperado úmido com inverno seco; a - subtropical, e b - tropical) apresentando nítida estação seca no inverno e chuvosa no outono. A temperatura média anual é de 23,31oC, com máxima média anual de 27,67oC e mínima média anual é de 18,10oC. A precipitação pluviométrica média anual é de 2007,1 mm (Oliveira et al., 2004). O experimento foi realizado em 2006, primeiramente foram selecionadas três áreas localizadas próximas uma das outras, em topografia com relevo plano, com declividade de aproximada de 1%, as quais constituíram os tratamentos: Cerrado Tropical, Cultivo Mínimo por 4 (quatro) anos e Cultivo Mínimo por 14 anos, conforme pode ser visto na figura 1. 25 FIGURA 1. Localização da área Experimental no município de Campo Verde, Mato Grosso. Realizou-se o levantamento do histórico das áreas e a coleta de uma amostra composta em cada tratamento para a caracterização do solo. Com base nos resultados analíticos da área que representava as condições originais (Cerrado Tropical Subcaducifólio) e observações de campo, classificou-se o solo como LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico (EMBRAPA, 1999), com textura média e caráter álico (Tabelas 1 e 2), sendo que todas as áreas apresentaram a mesma cor e classe textural. TABELA 1. Análise textural das áreas experimentais nas profundidades de 0 a 100 mm e de 100 a 200 mm. ANÁLISE TEXTURAL (g.Kg-1) TRATAMENTOS Profundidade de 0 a 0,20 m Areia Silte Argila Cerrado tropical 659,0 91,5 249,5 Cultivo mínimo por 4 anos 617,0 67,0 316,0 Cultivo mínimo por 14 anos 677,5 66,5 256,0 Profundidade de 0,20 a 0,40 m Cerrado tropical 625,5 100,0 274,5 Cultivo mínimo por 4 anos 559,0 91,5 349,5 Cultivo mínimo por 14 anos 679,5 66,0 254,5 Areia: 2 - 0,05 mm; Silte: 0,05 - 0,002 mm, Argila: <0,002 mm. 26 A argila dispersa em água, para a análise textural (argila, silte e areia) com dispersão com NaOH 0,1 N, foi realizada pelo método do densímetro de Boyoucos (Tabela 1). O pH em água foi determinado utilizando-se eletrodo de vidro em solução do solo, na proporção de 1:2,5. O cálcio (Ca), o magnésio (Mg) e o Alumínio (Al) foram extraídos com KCl 1N. O fósforo (P) e o potássio (K) foram extraídos com solução Mehlich 1 (HCl 0,05 N + H2SO4 0,025 N), sendo determinados de acordo com os procedimentos da EMBRAPA (1997). A matéria orgânica foi determinada por meio da oxidação com bicromato de potássio e determinação colorimétrica (Tabela 2). TABELA 2. Valores de pH em água, fósforo (P) potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), alumínio (Al), soma de bases (SB), capacidade de troca de cátions (CTC), e Saturação de bases (V), saturação por alumínio (m) e matéria orgânica (MO) das áreas que constituem os tratamentos, nas profundidades de 0 a 100 mm e de 100 a 200 mm. PROPRIEDADES QUÍMICAS TRATAMENTOS Cerrado Tropical Cultivo Mínimo por 4 anos Cultivo Mínimo por 14 anos Profundidade 0,0 a 100,0 mm pH água 4,7 5,6 5,1 P 0,8 8,7 12,2 K [mg.dm-3] 36,8 38,4 45,6 Ca 0,2 1,7 1,0 Mg 0,1 1,1 0,3 Al 0,6 0,2 0,4 SB 0,4 2,9 1,4 CTC [Cmolc.dm-3] 7,1 7,6 6,4 V 5,1 37,6 22,4 m [%] 63,4 8,1 22,8 MO [g.Kg-1] 26,1 28,9 23,1 Profundidade 100,0 a 200,0 mm pH água 4,8 5,4 4,9 P 0,4 2,9 4,7 K [mg.dm-3] 25,6 35,4 31,3 Ca [Cmolc.dm -3] 0,1 1,2 0,7 27 PROPRIEDADES QUÍMICAS TRATAMENTOS Cerrado Tropical Cultivo Mínimo por 4 anos Cultivo Mínimo por 14 anos Profundidade 100,0 a 200,0 mm Mg 0,1 0,8 0,3 Al 0,6 0,3 0,5 SB 0,3 2,1 1,0 CTC [Cmolc.dm -3] 5,9 6,8 5,7 V 4,8 31,5 17,5 m [%] 67,8 12,8 33,5 MO [g.Kg-1] 20,0 25,1 18,9 4.2 Descrição dos Tratamentos 4.2.1 Cerrado Tropical Área de Cerrado Tropical Subcaducifólio, mantido sob condições naturais, apresentando vegetação original da região (Figura 2). Com estrutura básica constituída de dois estratos: o superior formado por árvorespequeno a médio porte, medindo de 3 a 6 m de altura, com troncos e ramos tortuosos, de casca espessa e folhas duras e o inferior, composto por um tapete herbáceo graminoso. FIGURA 2. Área experimental do Cerrado Tropical Subcaducifólio. 28 4.2.2 Cultivo Mínimo por 4 anos A área foi aberta no mês de agosto de 2002, com o cerrado sendo derrubado por meio de correntões, em seguida realizou-se o enleiramento dos restos vegetais utilizando-se ancinhos, com posterior queima do material acumulado. No mês de setembro do mesmo ano, foi realizado o preparo inicial do o solo, por meio de duas gradagens pesadas utilizando grade aradora, com profundidade de trabalho de 12 a 15 cm. A primeira seguida de catação de raízes e outra para incorporação de calcário dolomítico. Posteriormente, foram feitas duas gradagens leves por meio de grade niveladora, em profundidade de trabalho de 5 a 8 cm, sendo que na segunda foi realizada a incorporação de fósforo. Após o preparo, fez-se o cultivo da soja por dois anos consecutivos, utilizando gradagem leve para o preparo do solo. No ano de 2004, cultivou-se milho em solo não mobilizado. Em 2005 foi realizada no preparo do solo a incorporação de calcário calcítico por meio de gradagem leve, com posterior cultivo de soja. Em 2006 cultivou-se milho, utilizando gradagem leve no preparo do solo antes da semeadura e após a colheita. 4.2.3 Cultivo Mínimo por 14 anos A área foi aberta na década de 70, sendo explorada com pastagem por aproximadamente 20 anos. Após esse período a área passou a ser cultivada com sucessão de soja e milho por 14 anos consecutivos. O preparo inicial do solo para implantação das culturas anuais foi realizado de forma convencional, com da queima da pastagem, três gradagens pesadas utilizando grade aradora, com profundidade de trabalho de 12 a 15 cm e duas gradagens leves por meio de grade niveladora, com profundidade de trabalho de 5 a 8 cm. Durante 11 anos o preparo do solo foi realizado por meio de grade niveladora, sendo que nos últimos três anos o cultivo foi feito em solo não mobilizado. 29 4.3 Área experimental A área experimental para cada tratamento foi de 500 m², totalizando 1500 m². A avaliação do solo foi realizada em cada área, em 10 células amostrais de 1 m de raio e distantes 10 m uma da outra. Os atributos foram avaliados em duas faixas de profundidade (50 a 100 mm e 100 a 150 mm) (Figura 3). No interior de cada célula foram coletadas três amostras indeformadas para determinação da densidade, macroporosidade, microporosidade, porosidade total e outras três amostras deformadas para a determinação da estabilidade dos agregados, matéria orgânica e grau de floculação de argila. FIGURA 3. Croqui da malha amostral de coleta dos atributos físicos do solo: densidade (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (PT), matéria orgânica (MO) e grau de floculação de argila (GF), utilizado nas áreas com Cerrado Tropical, Cultivo Mínimo por 4 anos e Cultivo Mínimo por 14 anos. 30 O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três tratamentos e 10 repetições. Cada repetição foi resultante da média das três amostras coletadas em cada célula amostral para cada atributo. 4.4 Equipamentos As amostras coletadas foram analisadas no Laboratório de Solos da Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária da Universidade Federal de Mato Grosso (FAMEV/UFMT), onde foram determinados os atributos físicos do solo em cada tratamento. A matéria orgânica foi determinada em um Laboratório particular de análise de solo (Agroanálise, Cuiabá-MT). Para a retirada das amostras deformadas, utilizou-se o trado holandês e para a retirada de amostras indeformadas foi utilizado o amostrador de koppec. Para determinação da macroporosidade e microporosidade do solo foi utilizada a mesa de tensão, com altura da coluna de água para exercer a sucção de 0,6 m. Para secagem das amostras indeformadas para determinação da densidade, macroporosidade, microporosidade, porosidade total, bem como as amostras utilizadas para determinação da percentagem de agregados e grau de floculação de argila, foi utilizada uma estufa de esterilização e secagem de bancada. Na determinação da densidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total e estabilidade de agregados foi usada uma balança eletrônica com capacidade para 0,2 kg e resolução de duas casas decimais. Para a determinação do grau de floculação utilizou-se uma balança eletrônica com capacidade para 0,1 kg e resolução de quatro casas decimais, a fim de se reduzir os erros nas pesagens. Na determinação da porcentagem de agregados foi utilizado o aparelho de Yooder. 31 4.5 Atributos do Solo Foram avaliados os seguintes atributos do solo: densidade, macroporosidade, microporosidade e porosidade total, estabilidade dos agregados, grau de floculação de argila e matéria orgânica. A determinação da matéria orgânica foi feita pelo método de Walkley- Black modificado, segundo EMBRAPA (1999). A amostra para determinação da densidade do solo foi coletada em anéis de Kopeck com volume aproximado de 100 cm3. A determinação da densidade foi efetuada seguindo orientação da EMBRAPA (1997). As determinações da macroporosidade, microporosidade e porosidade total do solo foram realizadas de acordo com a metodologia descrita por Kiehl (1979). A estabilidade de agregados foi determinada pelo método de via úmida segundo a metodologia de Yoder (1939). Primeiramente cada amostra de solo foi separadamente seca ao ar e peneirada utilizando peneira de 4 mm. Depois foram pesadas três subamostras de 50 g de agregados, sendo que uma delas foi levada para estufa a temperatura de 105oC por 24 horas, esfriada em dessecador e pesada. Com esses dados a umidade do solo foi calculada, e posteriormente descontada das demais subamostras para aquisição do peso seco dos agregados. As outras subamostras foram colocadas separadamente na parte superior de dois conjuntos de peneiras de malhas de 2 mm; 1 mm; 0,5 mm; 0,25 mm e 0,125 mm no aparelho oscilador vertical Yooder, graduado para uma amplitude de 40 mm de altura e uma freqüência de 32 oscilações por minuto. O aparelho possuía um eixo ligado a uma haste vertical que sustentava os jogos de peneiras que foram colocados no interior de recipientes com água (Figura 4). 32 FIGURA 4. Aparelho de Yooder, utilizado na determinação da estabilidade de agregados via úmida. Após ser ligado, o aparelho mergulhou e subiu os conjuntos de peneiras por 4 minutos consecutivos, de forma que a peneira mais próxima à superfície da água não foi completamente submersa. A fração de solo retida em cada peneira foi transferida para vasilhas de alumínio, e foram secadas por 24 horas em estufa a 105°C, esfriadas e pesadas. A determinação da percentagem de agregados foi realizada utilizando o peso dos agregados retidos em cada peneira, dividido pelo peso do solo da primeira amostra (seca em estufa), conforme a Eq. (1) preconizada pela EMBRAPA (1999): [ ]1........................................................................................100x Ps Pi A = Onde: Ai – Agregados da peneira “i” [%]; Pi – Massa de solo seco retido na peneira “i” [g] e; Ps – Massa de solo seco da amostra [g]. 33 Para obter o diâmetro médio ponderado e o índice de estabilidade dos agregados, foram utilizadas respectivamente as Eq. (2) e Eq. (3), segundo Castro Filho et al. (1998): [ ]2......................................................................................).( 1 ∑ − = n i wixiDMP Onde: DMP - Diâmetro médio ponderado [mm]; xi - Diâmetro médio das classes [mm] e; wi - Proporção de cada classe em relação ao total. [ ]3..............................................................10025,0x areiaMS areiawpMS IEA − −−= Onde: IEA - Índice de estabilidade de agregados [%]; MS - Massa seca da amostra [g] e; wp0,25 - Massa dos agregados da classe < 0,25 mm [g]. Foi realizada a análise da textura do solo das áreas estudadas, pelo método da pipeta seguindo metodologia descrita por EMBRAPA (1997), com o objetivo de determinar a porcentagem de argila total. Também foi determinada a porcentagem de argila dispersa em água (argila natural), seguindo a mesma metodologia citada anteriormente, porém sem acrescentar o dispersante. Estes dados possibilitaram o cálculo do Grau de Floculação pela Eq. (4): [ ]4.............................................100x TotalArgila NaturalArgilaTotalArgila GF −= 34 4.6 Análise Estatística Os dados coletados foram analisados pelo Software SAEG, conforme recomendação de Ribeiro Junior (2001), por meio de análise de variância e teste de médias (Scott-Knott) em nível de 5% de probabilidade, conforme metodologia descrita por Banzato e Kronka (1992). O teste de Scott-Knott foi utilizado por ser o mais poderoso e controlar adequadamente as taxas de erro do tipo 1 (que consiste em Rejeitar H0 quando ela é verdadeira) (Ferreira et al., 1999). Também foi realizada a análise de correlação de Pearson entre os atributos em nível de 1 e 5% de probabilidade, sendo consideradas apenas as correlações com valores modulares superiores a (r> 0,80), escolha baseada na metodologia de Hopkins (2000), onde (r de 0,8 a 0,9) são consideradas muito altas e valores (r>0,9) são quase perfeitos. 35 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 3 apresenta o resumo da análise de variância da porcentagem de agregados retidos nas peneiras de 2 mm; 1 mm; 0,5 mm; 0,25 mm e < 0,125 mm e matéria orgânica (MO). Os resultados não foram significativos somente para a peneira de 1 mm. Os coeficientes de variação (CVs) obtidos apresentaram valores baixos a médios de acordo com a classificação de Warrick e Nielsen (1980), que consideram baixos CVs inferiores a 12%, médios quando estão entre 12% e 62% e altos quando superiores a 62%. TABELA 3. Quadrados médios dos dados de porcentagem de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,5 mm (P3); 0,25 mm (P4), < 0,125 mm (P5) e matéria orgânica (MO) em duas faixas de profundidade 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico. Camada de 50 a 100 mm Fonte de variação GL P1 [%] P2 [%] P3 [%] P4 [%] P5 [%] MO [g.kg-1] Tratamento 2 304,9** 24,6 206,4** 337,9** 404,0** 90,6* Resíduo 27 2,0 8,1 5,7 8,3 5,2 11,5 CV [%] 15, 5 31, 4 13 6, 5 11, 7 12,9 Camada de 100 a 150 mm Fonte de variação GL P1 [%] P2 [%] P3 [%] P4 [%] P5 [%] MO [g.kg-1] Tratamento 2 156,8** 2,2 195,3** 183,7** 285,7** 244,4** Resíduo 27 2,1 1,0 4,2 1,6 4,4 13,7 CV [%] 16,9 11,2 10,8 2,8 10,9 16,3 ** Significativo em nível de 1% de probabilidade, pelo teste F. 36 Observa-se na Tabela 4 que o cerrado registrou valores maiores de agregados retidos na peneira de 2 mm (15,0 e 12,1%) do que e o cultivo mínimo por 4 anos (8,3 e 9,3%) e do cultivo mínimo por 14 anos, que apresentou as menores percentagens (4,1 e 4,3%), nas faixas de profundidade de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Como cerrado representa a condição original de agregação do solo, pode-se verificar que os efeitos dos sistemas de cultivo manifestaram-se intensamente sobre os agregados de maior diâmetro (2 mm), reduzindo-os significativamente com o tempo de cultivo. Resultados similares foram encontrados por Corrêa (2002), onde o sistema de preparo do solo por grades (aradora e leve) e o monocultivo da soja causaram maior fracionamento dos agregados do solo. Porém é importante se considerar o fato de que a área do cultivo mínimo por 14 anos já vinha sendo explorada com pastagem (durante 20 anos, conforme o hitórico) antes da implantação das culturas anuais. Desta forma, a área já estava em processo de degradação, pois Longo et al. (1999), em trabalhos realizados em áreas de LATOSSOLO VERMELHO- AMARELO verificaram a redução na estabilidade de agregados a partir do primeiro ano de instalação da pastagem, portanto a condição inicial deste solo era menos favorável do que no cultivo mínimo por 4 anos, o que pode justificar a menor porcentagem de agregados retidos na peneira de 2 mm apresentada pelo mesmo. Considerando a classificação de tamanho de agregados apresentada por Tisdall e Oades (1982), que define macroagregado como aquele com diâmetro igual ou superior a 0,25 mm e microagregado aquele com diâmetro inferior a 0,25 mm. Pode-se verificar que o cultivo mínimo por 4 anos apresentou valores de macroagregados de (73,3 e 75,1 %) e o cultivo mínimo por 14 anos (85,1 e 85,8 %), nas faixas de profundidade de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Também se observa que o cerrado apresentou teores de matéria orgânica de (26,3 e 20,3 g.kg-1), o cultivo mínimo por 4 anos de (29,3 e 28,5 37 g.kg-1) e cultivo mínimo por 14 anos de (23,3 e 19,6 g.kg-1), nas faixas de profundidade de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. TABELA 4. Porcentagem média de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,5 mm (P3); 0,25 mm (P4) e < 0,125 mm (P5) e matéria orgânica (MO) em função de diferentes tratamentos em duas faixas de profundidade 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico. Camada de 50 a 100 mm Agregados retidos por peneira MO Tratamento P1 [%] P2 [%] P3 [%] P4 [%] P5 [%] [g.kg-1] Cerrado 15,0 Aa 10,9 A 18,5 Ba 38,8 Ca 16,8 Ba 26,3 Aa Cultivo Mínimo por 4 anos 8,3 Ba 8,5 A 13,8 Ca 42,7 Aa 26,7 Aa 29,3 Aa Cultivo Mínimo por 14 anos 4,1 Ca 7,9 A 22,9 Aa 50,2 Aa 14,9 Ba 23,3 Ba Camada de 100 a 150 mm Agregados retidos por peneira MO Tratamento P1 [%] P2 [%] P3 [%] P4 [%] P5 [%] [g.kg-1] Cerrado 12,11 Aa 8,5 A 18,0 Ba 42,4 Ba 19,1 Ba 20,3 Bb Cultivo Mínimo por 4 anos 9,32 Ba 9,3 A 15,1 Ca 41,5 Ba 24,9 Aa 28,5 Aa Cultivo Mínimo por 14 anos 4,3 Ca 8,5 A 23,8 Aa 49,3 Ab 14,2 Ca 19,6 Bb Médias seguidas de mesma letra maiúscula na vertical não diferem entre si dentro de cada profundidade pelo teste Scott-Knott (P<0,05) Desta forma, verifica-se que o solo cultivado por mais tempo apresentou maior quantidade de macroagregados quando comparado ao solo cultivado por menos tempo, apesar da menor concentração de matéria orgânica. O que pode ser justificado pela análise do histórico das áreas, pois se percebe que a intensidade do manejo nos últimos anos para o cultivo mínimo por 14 anos foi menor do que no cultivo mínimo por quatro anos. Esse resultado pode indicar um processo de recuperação da estrutura do solo ao longo do tempo de adoção do cultivo mínimo, pois Maia (1999) e Wohlenberg et al. (2004) observaram que a estabilidade de agregados não 38 depende apenas da concentração de material orgânico, sendo reduzida com o aumento da intensidade de mobilização. Ao se comparar o cultivo mínimo por 4 anos e o cerrado, percebe-se redução da porcentagem de agregados retidos nas peneiras de 2 a 0,5 mm e aumento nas peneiras de 0,25 e <0,125 mm de (13,8%) nas duas camadas estudadas, demonstrando que as modificações da classe de agregados de maior diâmetro contribuíram para o surgimento de maiores porcentuais nas classes de menor tamanho (Tabela 4). Estes dados concordam com Palmeira et al. (1999) que observaram o mesmo comportamento em áreas onde houve intensificação no uso do solo. A Tabela 5 apresenta os resultados da análise de variância obtidos para os atributos físicos: densidade do solo (Ds), microporosidade (Mi), porosidade total (Pt), diâmetro médio ponderado (DMP) e índice de estabilidade de agregados (IEA) e matéria orgânica. Os coeficientes de variação (CVs) obtidospara estes atributos foram baixos de acordo com a classificação de Warrick e Nielsen (1980). Para a macroporosidade (Ma), e a matéria orgânica (MO) os coeficientes de variação encontraram-se no limite da classificação entre baixa e média. Esses resultados mostram que a dispersão de valores em torno da média foi relativamente baixa, o que indica boa qualidade do conjunto dos dados para a análise estatística. Os valores dos coeficientes de variação foram em geral, maiores na camada de 50 a 100 mm, resultados concordantes com Cavalcante (1999), Souza et al. (2001) e Iaia (2006). Isso ocorreu porque a camada superficial é a mais influenciada pelo manejo do solo e pelos efeitos da biosfera, propiciando maior heterogeneidade e consequentemente maior variabilidade dos atributos físicos. 39 40 A Tabela 6 registra os valores médios dos atributos físicos analisados em função de diferentes tratamentos nas duas faixas de profundidade estudadas. Pelo alto potencial de discriminação entre as áreas cultivadas e a de cerrado, verifica-se que os atributos densidade, porosidade total, diâmetro médio ponderado, índice de estabilidade de agregados e grau de floculação, foram bons indicadores das alterações ocorridas no solo em função do manejo, pois diferenciaram todos os tratamentos entre si nas duas profundidades. Analisando os dados referentes ao diâmetro médio ponderado (DMP), verifica-se que o cerrado apresentou as maiores médias (0,47 e 0,41 mm) seguido do cultivo mínimo por 4 anos (0,35 e 0,37 mm) e do o cultivo mínimo por 14 anos, que apresentou as menores médias (0,31 e 0,32 mm) nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Percebe-se a redução do DMP em função do manejo do solo e do tempo de cultivo, tendência semelhante à apresentada pelos agregados retidos na peneira de 2 mm, isso se justifica pelo fato destes valores serem utilizados no cálculo do DMP. 41 42 Os valores inferiores aos demais tratamentos de DMP para o cultivo mínimo por 14 anos apresentados na tabela 6, foram coerentes com os teores de matéria orgânica (23,25 e 19,63 g.kg-1) (Tabela 4), para as camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente, pois a matéria orgânica é considerada o mais importante agente agregador e estabilizante nos solos. Porém analisando os valores de DMP apresentados pelo cultivo mínimo por 4 anos na tabela 6. Observa-se que o mesmo apresentou DMP inferior ao cerrado em ambas as faixas de profundidade, apesar do conteúdo de matéria orgânica de (29,3 g.kg-1) ser similar ao apresentado pelo cerrado (26,3 g.kg-1) na camada de 50 a 100 mm e superior (28,5 g.kg-1) ao apresentado pelo cerrado (20,3 g.kg-1) na camada de 100 a 150 mm (Tabela 4). Desta forma, percebe-se que o total de matéria orgânica usualmente mensurado provavelmente não seja a melhor medida para prognosticar a estabilidade de agregados, isto porque esta relação possivelmente não é linear, sendo dependente de interações entre matéria orgânica e outras propriedades do solo. Além do mais, o efeito da matéria orgânica pode variar em função de seus diferentes tipos, bem como do tempo de decomposição. Os dados de DMP e IEA apresentados na tabela 6, demonstraram maior estabilidade dos agregados na vegetação nativa, o que se deve entre outros fatores, ao contínuo fornecimento de material orgânico, que serve como fonte de energia para a atividade microbiana que atua como agente de estabilização dos agregados e a não mobilização do solo, que permite a manutenção dos agregados. O cultivo do solo ocasionou a perda da estabilidade dos agregados, isto pode ser comprovado pela redução do índice de estabilidade de agregados (IEA) dos solos cultivados em relação à vegetação nativa, que registrou os maiores valores (48,32 e 43,23%), nas faixas de profundidade de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. 43 O IEA apresentou tendência diferente do DMP, não sendo decrescente com o aumento do tempo de cultivo, pois o cultivo mínimo por 14 anos apresentou valores maiores (39,33 e 37,25%) do que o cultivo mínimo por 4 anos (35,07 e 37,25%) nas faixas de profundidade de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Segundo Wendling (2005) o DMP é mais sensível do que IEA, para diferenciar os usos e manejos do solo. Isto porque o IEA é calculado baseado na classe de agregados <0,25 mm, englobando a classe de agregados < 0,125 mm, que não é determinada por pesagem, mas por diferença, contabilizando também toda a argila dispersa durante o processo de agitação da amostra para o tamisamento, que não se caracteriza como agregados. Porém ao se analisar a equação do IEA (Eq. 3), percebe-se que o mesmo baseia se na proporção de agregados maiores que 0,25 mm, sendo que os menores e iguais são subtraídos no cálculo, contudo os mesmos são contabilizados no cálculo do DMP (Eq. 2), sendo assim possivelmente o IEA seja mais rigoroso do que o DMP na avaliação do estado de agregação do solo. Desta forma os resultados do IEA apresentados pelos tratamentos, juntamente com a análise do histórico das áreas cultivadas, corroboram para a possibilidade de um processo de recuperação da estrutura do solo em função do tempo de adoção do cultivo mínimo. Pois o preparo inicial para implantação do cultivo anual foi bastante intensivo em ambas as áreas, sendo bastante reduzido ao longo dos anos, isso poderia permitir uma reestruturação do solo no cultivo mínimo por 14 anos, pela redução da mobilização do solo, que determina um ambiente mais favorável à atividade biológica. Para o atributo densidade, verifica-se que o cerrado apresentou valores de (1,18 e 1,24 kg.dm-3), o cultivo mínimo por 4 anos de (1,33 e 1,35 kg.dm-3) e o cultivo mínimo por 14 anos de (1,46 e 1,51 kg.dm-3), nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Considerando o cerrado como condição de referência do solo, observa-se 44 que houve alterações na densidade, sendo crescente com manejo do solo e o tempo de cultivo. Ao se comparar a densidade do solo entre as faixas de profundidade estudadas, observa-se que para o cerrado e o cultivo mínimo por 14 anos os valores foram significativamente superiores na camada superficial do solo (Tabela 6). Esses resultados se devem provavelmente a menor concentração de matéria orgânica apresentada pelos mesmos nesta camada (Tabela 4), pois conforme observações de Ferreira e Dias Júnior (1996), a matéria orgânica possui menor densidade do que a parte mineral do solo. Os maiores valores de densidade nos solos cultivados quando comparados com o cerrado evidenciam um processo de compactação do solo. Esses resultados estão de acordo com os obtidos por Spera et al. (2004) e Anjos et al. (1994), que obtiveram menores valores de densidade do solo nas áreas que representavam a condição estrutural original do solo quando comparadas a áreas cultivadas, e se devem provavelmente ao manejo que modificou a estrutura do solo. Porém se faz necessário um estudo mais aprofundado nas áreas, para verificar se esse aumento estaria prejudicando o crescimento radicular das plantas, pois não existe um valor crítico único para este atributo. Para o atributo macroporosidade do solo observa-se que o cerrado registrou valores de (24,85 e 23,63%), o cultivo mínimo por 4 anos de (11,91 e 14,44%) e o cultivo mínimo por 14 anos de (15,47 e 13,99%) nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Os maiores valores apresentados pelo cerrado se devem provavelmente ao aporte contínuo de matéria orgânica; a não mobilização do solo; a menor amplitude térmica e da umidade pela presença contínua da vegetação que favorece a atividade biológica que melhora da estrutura do solo. Na camada de 50 a 100 mm, cultivo mínimo por 14 anos apresentou maior macroporosidade (15,47%) quando comparado ao cultivomínimo por 4 anos que apresentou valor crítico (11,91%), pois quando a macroporosidade do solo é reduzida a valores inferiores a 15% o 45 crescimento das raízes passa a ser prejudicado (Meredith e Patrick Jr., 1961; Cintra et al., 1983). Os resultados demonstram que as maiores alterações não ocorreram na área com o maior tempo de cultivo, isso se deve provavelmente a abertura da área e ao preparo inicial intenso realizado mais recentemente no cultivo mínimo por 4 anos (conforme o histórico). Pois a mobilização do solo modifica o tamanho dos agregados aumentando a proporção de poros pequenos em relação aos grandes. Na camada de 100 a 150 mm, não foi observada diferença significativa entre a macroporosidade dos solos cultivados, provavelmente devido ao manejo periódico do solo adotado (gradagem leve), onde essa camada não é mobilizada. Para a microporosidade do solo, no cerrado registraram-se valores de (24,88 e 23,83%), para o cultivo mínimo por 4 anos valores de (31,97 e 27,80%) e no cultivo mínimo por 14 anos valores de (25,33 e 24,23%), nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Considerando o cerrado como condição original do solo e, portanto apresentando a distribuição de referência dos poros, pode-se verificar na figura 5, que na camada de 50 a 100 mm, houve redução significativa de 52,07% na macroporosidade, e aumento significativo na microporosidade de 28,50% para o cultivo mínimo por 4 anos. Para o cultivo mínimo por 14 anos a redução da macroporosidade foi de 37,75%, significativamente menor do que a redução observada no cultivo mínimo por 4 anos, assim como o aumento na microporosidade que foi de apenas 1,81%. Observa-se na figura 5, para a camada de 100 a 150 mm, que no cultivo mínimo por 4 anos houve redução significativa de 38,89% na macroporosidade e aumento significativo de 16,66% na microporosidade. No solo cultivado por 14 anos a redução da macroporosidade foi de 40,80%, não significativa quando comparado a redução apresentada pelo cultivo mínimo por 4 anos, e o aumento na microporosidade foi de somente 1,68%, significativamente inferior ao aumento apresentado pelo cultivo mínimo por 4 anos. 46 0 20 40 60 80 100 120 140 CM14 camada de 100 a 150mm CM 4 camada de 100 a 150 mm CM 14 camada de 50 a 100 mm CM 4 camada de 50 a 100 mm Cerrado* Macroporosidade Microporosidade * Distribuição de referência dos poros, para ambas as profundidades. FIGURA 5. Alterações na macroporosidade e microporosidade [%] para o cultivo mínimo por 4 anos (CM 4) e cultivo mínimo por 14 anos (CM 14), quando comparados ao cerrado (detentor da distribuição original de poros) nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm. A análise dos resultados apresentados acima, reforça a proposição de reestruturação do solo com o do tempo de adoção do sistema de cultivo mínimo, evidenciada pela redução da microporosidade e aumento da macroporosidade do cultivo mínimo por 14 anos em comparação ao cultivo mínimo por 4 anos nas duas camadas estudadas. Também se observa que a variação dos valores de macroporosidade nos solos cultivados foi maior do que nos valores de microporosidade. Esses resultados se devem ao fato dos macroporos serem altamente afetados pelo manejo do solo (Silva e Mielniczuk, 1998). Verificam-se diferenças significativas entre os tratamentos para o atributo porosidade total, com o cerrado registrando valores de (49,73 e 47,45%), o cultivo mínimo por 4 anos de (43,88 e 42,24%) e o cultivo mínimo por 14 anos de (40,80 e 38,21%) nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm respectivamente. Observa-se que apesar da drástica redução nos valores de macroporosidade na camada de 50 a 100 mm, o cultivo mínimo por 4 anos apresentou maior porosidade total do que o solo cultivado por 14 anos. O 47 que pode ser justificado pelo maior aumento da microporosidade apresentada no cultivo mínimo por 4 anos e pela condição inicial desfavorável da área sob cultivo mínimo por 14 anos, que já era explorada com pastagem por 20 anos, antes da implantação das culturas anuais, fazendo com que a porosidade inicial deste solo fosse menor. Os valores de microporosidade para o cultivo mínimo por 4 anos (Tabela 6) se justificam pela maior concentração de agregados retidos na peneira < 0,125mm, quando comparado ao cultivo mínimo por 14 anos, conforme dados contidos na tabela 4. Os maiores valores de porosidade total no cerrado se justificam pelo não revolvimento e pelo deposito aos resíduos orgânicos na superfície do solo. Esses resultados concordam com trabalho feito por Spera et al. (2004) onde áreas de vegetação natural apresentaram maiores valores de porosidade quando comparados a outros tipos sistemas de cultivo. A porosidade total foi maior na camada superficial em relação à camada mais profunda, em todos os tratamentos. Para o cerrado esse resultado é decorrente da maior concentração de raízes e matéria orgânica nesta camada, que conferem ao solo melhor agregação e estruturação. Nos solos mobilizados essa diferença pode ser resultante do manejo superficial do solo que gera pressões mecânicas dos implementos sobre a camada mais profunda. Resultados semelhantes foram encontrados por Cassol (1995), quando trabalhava com avaliação de manejos conservacionistas do solo. Verifica-se que o cerrado apresentou valores de grau de floculação de (74,97 e 70,36%), o cultivo mínimo por 4 anos de (73,22 e 71,57%) e o cultivo mínimo por 14 anos de (52,44 e 51,71%), nas camadas de 50 a 100 mm e de 100 a 150 mm, respectivamente (Tabela 6). Os valores superiores de grau de floculação verificados na tabela 6 para o cerrado e cultivo mínimo por 4 anos, quando comparados aos apresentados pelo cultivo mínimo por 14 anos, possivelmente de devem a maior concentração de matéria orgânica apresentada pelos primeiros 48 (Tabela 4). Pois a matéria orgânica um poderoso agente de floculação e estabilização dos agregados do solo. O grau de floculação apresentado pelo cerrado também se deve a alta concentração de íons Al+ (inferida pela ausência de calagem), que é considerado um dos responsáveis pela floculação das partículas do solo. Porém esses resultados não explicam a maior concentração de macroagregados observados no cultivo mínimo por 14 anos quando comparado ao cultivo mínimo por 4 anos (Tabela 4), já que o grau de floculação das partículas de argila é o primeiro estágio na construção de um macroagregado estável em água (Tisdall & Oades, 1982). Desta forma, esperava-se que o cultivo mínimo por 4 anos apresentasse menor grau de floculação do que o cultivo mínimo por 14 anos, o que não ocorreu. Isso se deve ao fato da floculação e da dispersão do solo serem influenciadas por muitos outros fatores, tais como a interações eletrostáticas, a mineralogia do solo, o pH e os teores e tipo de cátions trocáveis (Tisdall & Oades, 1982). O grau de floculação apresentado pelo cultivo mínimo por 4 anos na camada de 100 a 150 mm (Tabela 6), (superior aos demais tratamentos), se deve provavelmente ao maior teor de matéria orgânica. Além de outros fatores biológicos como, por exemplo, a maior atividade bacteriana, decorrente da menor acidez do solo (pela calagem mais recentemente realizada no preparo inicial do solo). Verifica-se correlação alta e positiva entre a porosidade total e porcentagem de agregados retidos na peneira de 2 mm (+0,95) e alta e negativa com porcentagem de agregados retidos na peneira de 0,25 mm (- 0,83), essas correlações já eram esperadas, pois os agregados são componentes da estrutura do solo de grande importância na manutenção da porosidade (Tabela 7). 49 TABELA 7. Correlações de Pearson entre média de agregados retidos nas peneiras de 2 mm (P1); 1 mm (P2); 0,25 mm (P4) e < 0,125 mm (P5) e densidade do solo (Ds [kg.dm-3]); microporosidade (Mi [%]);porosidade total (Pt [%]); Diâmetro Médio Ponderado (DMP [mm]) e índice de estabilidade de agregados (IEA [%]), em um LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO Distrófico. Interações Correlação (r>l0,80l) P1 X Pt 0,95** P4 x Pt -0,83* P5 X Mi 0,86* DS x Pt -0,98** **, * Significativo ao nível de 1 e 5% de probabilidade, respectivamente, pelo teste t. A correlação alta e positiva de (+0,86) entre a microporosidade e a porcentagem de agregados retidos na < 0,125 mm verificada na tabela 7, ajuda a explicar a distribuição de poros encontrada no cultivo mínimo por 4 anos (Tabela 6). Pois a quebra dos agregados leva ao preenchimento dos vazios, o que causa redução da macroporosidade e aumento da microporosidade. A correlação alta e negativa de (-0,98) apresentada entre porosidade total e a densidade do solo (Tabela 7), se deve à aproximação das partículas com o incremento da pressão mecânica exercida sobre o solo, reduzindo a proporção dos poros, principalmente dos de maior diâmetro, com ligeiro incremento dos de menor diâmetro. Esse comportamento era esperado, pois a porosidade é inversamente dependente da densidade do solo. 50 6 CONCLUSÕES • Os resultados dos atributos analisados permitiram identificar mudanças significativas nas propriedades físicas dos solos submetidos ao cultivo quando comparados à condição original (cerrado). • A distribuição de poros (porcentagem de macroporos e de microporos), o índice de estabilidade de agregados e a porcentagem de macroagregados, evidenciaram um processo de reestruturação do solo com a ampliação do tempo de adoção do sistema de cultivo mínimo. • Os atributos: densidade, porosidade total, diâmetro médio ponderado e porcentagem de agregados retidos na peneira de 2 mm, apresentaram maiores alterações na ordem crescente do tempo de cultivo. 51 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMÉRICO, J.L. Características Físicas e fator de erobilidade de q uatro solos representativos do município de São Mamede Pa raíba-Areia. 1979. 89p. 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