coleta aneis

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FÍSICA DO SOLO(1) 
 
Jonez Fidalski(2) 
 
 
INTRODUÇÃO 
A qualidade física do solo não pode ser medida diretamente, mas é avaliada 
pelos indicadores de qualidade física do solo como densidade, porosidade, resistência 
do solo à penetração e conteúdo de água, os quais influenciam o desenvolvimento e a 
produção das culturas. Com o uso e manejo inadequado do solo poderá haver redução 
do volume e aumento densidade do solo, resultando na compactação do solo, 
comprometendo os limites críticos desses indicadores de qualidade física do solo para o 
desenvolvimento e produção de culturas anuais, permanente e pastagem. 
No presente curso serão apresentados e discutidos os resultados estudos da 
avaliação da qualidade física do solo realizado no Estado do Paraná em sistemas de 
manejo de solo desenvolvido em culturas anuais (Cavalieri et al., 2006; Tormena et al., 
2007; Machado et al., 2008; Blainski et al., 2008, 2009), permanente (Negro, 2003; 
Fidalski, 2004; Fidalski et al., 2007a, 2009), pastagem (Giarola et al., 2007; Peteam, 
2007; Blainski et al., 2008a; Guimarães et al., 2009) e floresta (Araujo et al.., 2004; 
Blainski et al., 2008; Machado et al., 2008), abrangendo diferentes classes de solo com 
teores distintos de argila, desenvolvidos a partir das formações do Basalto e do Arenito 
Caiuá (Embrapa, 1984). A maioria dos artigos científica que serão citados nesse texto 
estão disponíveis no Portal Scielo (http://www.scielo.br) e na página eletrônica do 
IAPAR (http://www.iapar.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=384). 
 
 
 
(1)
 Texto elaborado para Capacitação do Programa Paraná Fértil (Instituto EMATER) e 
Curso de Atualização de Conhecimentos em Ciência do Solo (IAPAR), 10/08/09 a 
02/09/09 (Londrina, Umuarama, Cascavel e Ponta Grossa). 
(2)
 Engenheiro Agrônomo. Pesquisador da Área de Solos do Instituto Agronômico do 
Paraná (IAPAR). Caixa Postal 564, Paranavaí, PR, CEP 87701-970. E-mail: 
fidalski@iapar.br 
 
 2
AMOSTRAGEM E INDICADORES DE QUALIDADE FÍSICA DO SOLO 
A coleta de amostra de solo deformada para fins de análise granulométrica do 
solo (argila, silte e areia) para caracterização da classe textural, segue os mesmos 
procedimentos utilizados para a amostragem de solo utilizada para a fertilidade do solo 
(Iapar, 1996). Avaliações de agregados de solo exigem amostragem específica de blocos 
de solo, os quais devem acondicionadas com filme plástico para manter a umidade e a 
estrutura do solo até serem preparadas em laboratório (Tormena et al., 2008a,b). 
Outras avaliações físicas do solo são realizadas a partir de amostra de solo 
indeformada, coletada com anéis metálicos, geralmente com dimensões de 100 cm3 (5 
cm de altura e 5 cm de diâmetro), os quais são coletados do solo com o auxílio de um 
extrator de anéis. Esses anéis são acondicionados até serem processados em laboratório 
com a disponibilidade de balança de precisão, estufa para secar solo a 105ºC, 
dessecador e equipamentos para a determinação de curva de retenção de água no solo 
(Embrapa, 1997). 
As amostras de solo indeformadas são utilizadas geralmente para a 
determinação dos seguintes indicadores de qualidade física do solo: conteúdo de água 
do solo no momento da coleta ou o conteúdo de água saturada, que corresponde a 
porosidade total do solo; o volume de água nas tensões equivalentes a macroporosidade 
(60 hPa), capacidade de campo (80 hPa e 100 hPa para solos arenosos e argilosos, 
respectivamente, conforme Reichardt, 1988) e ponto de murcha permanente (15.000 
hPa); microprosidade (subtração do conteúdo de água saturado pelo solo seco em estufa 
a 105ºC por 24-48 h); e a densidade do solo obtida pelo quociente da massa de solo 
pelo volume do anel metálico. A unidade de densidade do solo é composta pelas 
unidades de massa e volume. Exemplos: g cm-3, kg m-3, Mg m-3 ou kg dm-3. 
Paralelo a determinação da curva de retenção de água no solo é possível 
determinar a curva de resistência do solo à penetração nas amostras de solo 
indeformadas em anéis metálicos, utilizando-se penetrômetro estático em laboratório de 
física do solo (Fidalski & Tormena, 2007a; Silva et al., 2008). 
A resistência do solo à penetração constitui em um indicador de qualidade 
física do solo diretamente associada ao desenvolvimento de plantas (Letey, 1985), que 
corresponde ao impedimento mecânico que o solo oferece às raízes, sendo um dos 
fatores físicos que afeta o crescimento das raízes, quando correlacionada com a 
 
 3
resistência do solo à penetração medida com penetrômetro (Bengough & Mullins, 
1990). O penetrômetro é constituído de uma agulha ou haste metálica com um cone na 
extremidade (semi-ângulo de 30º), que permite quantificar a força necessária para 
introduzir a haste no solo. 
Os resultados dos indicadores de qualidade física do solo poderão ser utilizados 
para obter relações funcionais (modelos de regressão), denominadas de funções de 
funções de pedotransferência (Bouma, 1989), as quais possibilitam estimar indicadores 
de qualidade física de solo desconhecido a partir de indicadores de qualidade física de 
solo conhecidos, com vantagens de menor custo. Exemplos de funções de 
pedotransferências são descritos para as curvas de retenção de água no solo e curvas de 
resistência do solo à penetração (Fidalski & Tormena, 2007a; Silva et al., 2008). 
 
COMPACTAÇÃO DO SOLO 
Um determinado solo pode ser considerado quimicamente adequado para o 
cultivo de plantas e produzir abaixo da expectativa esperada em razão das limitações 
físicas que comprometam o desenvolvimento de raízes, a absorção de água e de 
nutrientes (Dias Junior, 2000; Reichert et al., 2007). 
A compactação do solo constitui na principal limitação física do solo para o 
desenvolvimento das plantas, resultante da ação antrópica do uso e manejo do solo, 
caracterizada pela diminuição do volume do solo ocasionada por compressão, causando 
um rearranjamento mais denso das partículas do solo (Curi, 1993). A compactação do 
solo não pode ser confundida com adensamento, que é um fenômeno natural de 
horizontes de solos (Curi, 1993), verificados principalmente nos horizontes B textutal e 
B nítico, respectivamente, em Argissolos e Nitossolos (Embrapa, 2006). 
A descrição morfológica do perfil de um solo (Santos et al., 2005) permite 
identificar visualmente horizontes com limitações físicas do solo de uma determinada 
área agrícola em relação a uma área de floresta (Giarola et al., 2007). Na figura 1, esses 
autores ilustraram as alterações modificações na morfologia do solo até cerca de 40 cm 
de profundidade de um Latossolo Vermelho distroférrico muito argiloso utilizado para a 
produção de forragem (horizontes Ap, AB e BA) em relação à floresta (horizontes Oo, 
Od, A e AB). No solo sob produção de forragem foi observada diminuição das raízes 
em profundidade e ausência destas nos horizontes BA e Bw. 
 
 4
 
 
Figura 1. Ilustração esquemática da subdivisão dos horizontes dos perfis de um 
Latossolo Vermelho distroférrico muito argiloso sob mata nativa (a) e 
forrageira (b). Marechal Cândido Rondon (Giarola et al., 2007). 
 
A compactação em sistemas sem revolvimento do solo sob plantio direto e 
pastagens ocorre na camada superficial do solo, e sob preparo convencional na camada 
sub-superficial (pé-de-grade). As principais causas da compactação adicional ao solo se 
deve ao tráfego de máquinas cada vez mais pesadas em culturas anuais e permanentes, e 
do pisoteio dos animais em pastagens em razão da pressão de pastejo, acentuada em 
função da umidade do solo. Para que ocorra aumento da compactação de determinado 
solo é necessária a aplicação de pressões superiores à pressão de preconsolidação, que 
constitui em um indicativo da capacidade de suporte de carga do solo em função da 
umidade do solo(Reichert et al., 2007). 
Existem metodologias específicas para avaliar qualitativamente a qualidade 
física do solo, tais como método Perfil Cultural (Tavares Filho, 1999) e o método 
Avaliação Visual da Estrutura do Solo (Visual Soil Structure Assessement) (Ball et al., 
2007). 
 
 
 
 5
QUALIDADE FÍSICA DO SOLO 
O uso e manejo do solo deveriam ser realizados de modo que fosse evitada a 
degradação da qualidade física do solo. A qualidade física do solo não pode ser medida 
diretamente, mas é avaliada pelos indicadores de qualidade física do solo, como 
densidade, porosidade, conteúdo de água e resistência do solo à penetração (Doran & 
Parkin, 1994; Karlen et al., 1997; Karlen et al., 2001, 2003). Paralelamente à evolução 
do conceito de qualidade do solo, Letey (1985) propôs o Non-Limiting Water Range, 
integrando as relações entre esses indicadores de qualidade física do para a produção 
das culturas. Esse conceito foi aprimorado por Silva et al. (1994) como indicador da 
qualidade estrutural do solo, denominando-o Least Limiting Water Range, e por 
Tormena et al. (1998), traduzindo-o para Intervalo Hídrico Ótimo (IHO). 
O IHO integra em função da densidade do solo os teores de água retidos nos 
potenciais mátricos da capacidade de campo (80 hPa ou 100 hPa) e do ponto de murcha 
permanente (15.000 hPa), os quais correspondem à água disponível do solo (AD), com 
as restrições dos teores de água limitados pelos valores críticos pré-estabelecidos de 
aeração e de resistência do solo à penetração para o desenvolvimento das raízes das 
plantas. Com o aumento da densidade do solo, haverá redução da aeração do solo e 
aumento da resistência do solo à penetração, que diminuirão o valor do IHO. O valor 
nulo do IHO (IHO=0), corresponde a densidade do solo crítica (Silva et al., 1994; 
Imhoff et al., 2001). 
O IHO é determinado a partir dos limites críticos para os seguintes indicadores 
de qualidade física do solo: conteúdo de água retido na capacidade de campo a 80 hPa 
para solos textura arenosa e 100 hPa textura argilosa (θCC); conteúdo de água retido no 
ponto de murcha permanente a 15.000 hPa (θPMP); porosidade de aeração mínima de 
10% ou 0,10 m3 m-3 (θPA); e conteúdo de água em que a resistência do solo à penetração 
atinge valores de 2,0 a 3,5 MPa (Tabela 1), dependentes da cultura e sistema de manejo 
de solo (Silva et al., 1994; Petean, 2007; Tormena et al., 2007). 
Independentemente do valor crítico da resistência do solo à penetração a ser 
utilizado, a densidade do solo correlacionará positivamente com a densidade do solo e 
negativamente com o conteúdo de água no solo (Silva et al., 1994, Tormena et al., 
1998; Fidalski, 2004; Cavalieri et al., 2006; Petean, 2007; Tormena et al., 2007; 
Blainski et al., 2008, 2009). 
 
 6
O valor do IHO é calculado a partir dos conteúdos de água no solo de cada um 
dos quatro indicadores (Wu et al., 2003), para cada valor de densidade do solo (Figura 
2): 
Se θPA≥θCC e θRP≤θPMP então IHO=θCC-θPMP; 
Se θPA≥θCC e θRP≥θPMP então IHO=θCC-θRP; 
Se θPA≤θCC e θRP≤θPMP então IHO=θPA-θPMP; 
Se θPA≤θCC e θRP≥θPMP então IHO=θPA-θRP. 
O IHO é um indicador estrutural do solo mais sensível do que a água 
disponível (AD=θcc-θPMP) (Tormena et al., 1998, Fidalski, 2004). A adaptação das duas 
figuras elaboradas por Araujo et al. (2004) ilustra didaticamente os conceitos de AD e 
IHO para diferentes uso e manejo do solo (Figura 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Conteúdo de água em função da densidade de um Latossolo Vermelho 
distrófico em floresta e culturas anuais. Água Disponível (AD), Intervalo 
Hídrico Ótimo (IHO), densidade do solo crítica (Dsc), conteúdo de água 
retido na capacidade de campo a 100 hPa (θCC), conteúdo de água retido no 
ponto de murcha permanente a 15.000 hPa (θPMP), porosidade de aeração 
mínima de 10% ou 0,10 m3 m-3 (θPA) e conteúdo de água em que a 
resistência do solo à penetração atinge 2 MPa (θRP). A área hachurada 
corresponde a AD e/ou IHO. Maringá (Adaptado de Araujo et al., 2004). 
 
 O solo sob floresta apresentou condições físicas de solo adequadas, no qual a 
AD foi igual ao IHO para os valores de densidade do solo entre 1,30 e 1,53 kg dm-3 
(Figura 2). Contudo, o cultivo desse solo com milho, aveia, sorgo, soja e mandioca, 
reduziu a qualidade estrutural do solo expressa pelo IHO menor do que a AD, a partir da 
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90
Densidade do solo (kg dm-3)
 
Ág
u
a 
n
o
 
so
lo
 
(m3
 
m
-
3 )
.
.
.
.
IHO=AD
Floresta
IHO 
Cultivo
Dsc
θPA
θCC
θPMP
θRP
 
 7
densidade solo de 1,56 kg dm-3, em razão da resistência do solo à penetração, a qual foi 
acentuada a partir da densidade do solo de 1,72 kg dm-3, pela redução da porosidade do 
solo, convergindo para o valor nulo do IHO, na densidade do solo de 1,86 kg dm-3, que 
corresponderia a densidade crítica desse solo sob cultivo (Dsc). 
A Dsc é numericamente maior em razão do teor de argila das diferentes classes 
de solo do Estado do Paraná (Tabela 1). A água no solo a ser utilizada para o 
desenvolvimento e produção das plantas em função da densidade de cada classe de solo, 
é limitada primeiro pela resistência do solo à penetração (θRP), seguida pela porosidade 
de aeração (θPA) (Tabela 1). Esses resultados explicam possíveis equívocos entre 
resistência do solo à penetração e compactação do solo. O efeito da resistência do solo à 
penetração diminui com o aumento do conteúdo de água no solo (precipitações pluviais 
ou irrigação) ou pela redução da densidade do solo (rotação de culturas ou 
escarificação). 
 
MANEJO DA QUALIDADE FÍSICA DO SOLO 
O aumento de água do solo para as plantas, maior IHO, poderá ser viabilizado 
com práticas de manejo do solo que diminuem a resistência do solo à penetração e 
aumentem porosidade do solo, para o mesmo valor de densidade do solo, ou reduzem a 
freqüência de pontos com menores valores de densidade do solo. O IHO aumentou 
quando o consórcio de forrageiras de inverno (aveia e azevém) foi mantido com altura 
de pastejo superior a 7 cm de altura (Petean, 2007); em plantio direto com rotação de 
cultura de inverno (Tormena et al., 2007); com o preparo mínimo do solo para o cultivo 
de mandioca (Cavalieri et al., 2006); e em entrelinhas de pomar de laranja que foram 
mantidas vegetadas permanentemente com gramínea mato-grosso ou batatais Paspalum 
notatum (Fidalski, 2004). 
 
ESCARIFICAÇÃO DO SOLO 
A escarificação do solo em sistemas de plantio direto e na entrelinha de pomar 
de laranja tem reduzido temporariamente os efeitos da compactação do solo (Tormena 
et al., 2007; Bordin et al., 2005). Não se justifica a sua utilização quando se utiliza 
rotação de culturas para o plantio direto (Tormena et al., 2007) e a manutenção de 
vegetação permanente na entrelinha do pomar de laranja (Fidalski et al., 2007a, 2009). 
 
 8
Tabela 1. Densidade do solo crítica (Dsc) correspondente ao Intervalo Hídrico Ótimo 
(IHO) igual a zero para amplitudes de densidade do solo (Ds), com restrições 
impostas pela resistência do solo à penetração [(Ds (θRP)] e/ou pela 
porosidade de aeração mínima de 10% ou 0,10 m3 m-3[Ds (θPA)], para 
diferentes classes de solos, com teores variáveis de argila em diversos sistemas 
de manejo, para os limites de capacidade de campo (CC) resistência do solo 
à penetração (RP) e ponto de murcha permanente (15.000 hPa), em 
diferentes municípios do Estado do Paraná. 
 
Dsc Ds Ds (θθθθRP) Ds (θθθθPA) Argila CC RP Município 
(g dm-3) (g kg-1) (hPa) (MPa) 
 
Latossolo Vermelho distroférrico textura muito argilosa (0-7,5 cm ) 
Integração lavoura-pecuária sob aveia e azevém mantida com 7 cm de altura (Petean, 2007) 
1,24 1,19-1,44 1,19 1,29 850 100 2,5 Campo MourãoLatossolo Vermelho distroférrico textura muito argilosa (0-15 cm) 
 Plantio direto sob sucessão de culturas (Tormena et al., 2007) 
1,30 1,04-1,36 1,04 1,25 870 100 3,5 Campo Mourão 
 
Nitossolo Vermelho distroférrico textura muito argilosa (0-20 cm) 
Feijão sob irrigação (Blainski et al., 2009) 
1,40 1,11-1,47 1,11 1,39 870 60 2,0 Maringá 
 
Latossolo Vermelho distrófico textura média (0-15 cm) 
Mandioca sob plantio convencional (Cavalieri et al., 2006) 
1,65 1,31-1,77 1,48 1,62 310 100 2,5 Araruna 
 
Latossolo Vermelho distrófico textura média (0-20 cm) 
Laranja sob o rodado da entrelinha (Negro, 2003) 
1,69 1,67-1,82 1,67 1,75 180 100 2,0 Alto Paraná 
 
Argissolo Vermelho distrófico latossólico textura arenosa (0-15 cm) 
 Laranja com leguminosa amendoim forrageiro na entrelinha (Arachis pintoi) (Fidalski,2004) 
1,78 1,51-1,78 1,64 - 80 80 2,0 Alto Paraná 
 
 
 
 
 9
PRODUTIVIDADE FÍSICA DO SOLO 
A produtividade física do solo é definida como a relação entre indicadores 
físicos do solo e a produção das culturas (Verma & Sharma, 2008). Neste sentido, o 
IHO tem se tornado um indicador da produtividade de trigo nas EUA e Índia, nos quais 
a produção dessa cultura é crescente em função do maior IHO (Sharma & Bhushan, 
2001; Benjamin et al., 2003; Verma & Sharma, 2008). 
A produção de laranja ‘Pêra’ não foi dependente do IHO (p≤0,10, teste t) sob o 
rodado e o entrerrodado da entrelinha de um pomar em um Argissolo Vermelho 
distrófico textura arenosa/média (Figura 3), atribuída a melhor qualidade física do solo 
proporcionada pelo manejo da entrelinha com a grama mato-grosso ou batatais 
Paspalum notatum (Fidalski et al., 2007a). Contrariamente, a produção de laranja foi 
dependente do IHO (p≤0,10, teste t) sob o rodado da entrelinha com a leguminosa 
amendoim forrageiro (Arachis pintoi), e sob o rodado e o entrerrodado da entrelinha 
com vegetação espontânea manejada com herbicida, caracterizada pela menor taxa de 
cobertura do solo. A condutância estomática das folhas da laranjeira ‘Pêra’ dependeu 
dos conteúdos de água da camada subsuperficial de textura média, manejada com a 
leguminosa no centro da entrelinha, e o potencial da água nas folhas da laranjeira foi 
dependente dos conteúdos de água na camada superficial arenosa, sob o manejo da 
gramínea no centro da entrelinha (entrerrodado) e no limite da projeção da copa das 
laranjeiras (Fidalski et al., 2008b). 
 
EVOLUÇÃO DOS INDICADORES DE QUALIDADE FÍSICA DO SOLO 
Paralelamente ao desenvolvimento de qualidade física do solo (Doran & Parkin, 
1994; Karlen et al., 1997; Karlen et al., 2001, 2003), inúmeros indicadores para avaliar a 
qualidade física do solo foram propostos, os quais estão sendo utilizados em diferentes 
sistemas de manejo de solos paranaense: índice S (Dexter, 2004; Fidalski & Tormena, 
2007b), resistência tênsil e friabilidade de agregados do solo (Tormena et al., 2008a,b), 
capacidade de armazenamento de água no solo (Fidalski & Tormena, 2007b; Fidalski et 
al.,2009) e taxa de estratificação de carbono orgânico do solo (Tormena et al., 2004; 
Fidalski et al, 2007a). Schaffrath et al. (2008) obtiveram semivariogramas cruzados 
entre a densidade do solo e a porosidade total ou a capacidade de campo, os quais 
caracterizaram correlação espacial com menor variabilidade espacial e maior alcance no 
plantio direto, comparado ao preparo convencional. 
 
 10
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Produção de laranja ‘Pêra’ 2003/04 (Auler et al., 2008) em função do 
Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) quantificado em 2003 (Fidalski, 2004) nas 
posições de amostragem rodado (●) e entrerrodado (○), para os tratamentos 
gramínea (a), leguminosa (b) e vegetação espontânea (c). Correlações de 
Pearson (r) e probabilidade (p) pelo teste t. 
 
150
175
200
225
250
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12
r = 0,75 (p = 0,02)
r = 0,59 (p = 0,10)c)
150
175
200
225
250
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12
r = -0,15 (p = 0,73)
r = -0,38 (p = 0,39)
a)
150
175
200
225
250
0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14
r = 0,73 (p = 0,04)
r = 0,04 (p = 0,93)
b)
Pr
o
du
çã
o
 
(kg
 
pl
an
ta
-
1 )
IHO (m3 m-3)
 
 11
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