Agregação, parâmetro S e armazenamento de água de um Argissolo sob diferentes usos no Sul do Brasil

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1 Agregação, parâmetro S e armazenamento de água de um Argissolo sob diferentes usos no Sul do Brasil LUIS EDUARDO AKIYOSHI SANCHES SUZUKI (1), CLÁUDIA LIANE RODRIGUES DE LIMA (1), DALVAN JOSÉ REINERT (2), JOSÉ MIGUEL REICHERT (2) & CLÊNIO NAILTO PILLON (3) RESUMO A distribuição do tamanho de agregados e sua estabilidade são importantes no armazenamento e disponibilidade de água do solo. Objetivou-se avaliar a agregação do solo e parâmetros hídricos (parâmetro S, armazenamento e disponibilidade de água) de áreas sob floresta e pastagem em um Argissolo Vermelho distrófico no Sul do Brasil. Os usos do solo foram: - constituída por espécies arbóreas e arbustivas; - com cinco anos de idade, constituída de braquiária brizanta (Brachiaria brizantha) consorciada com pensacola (Paspalum lourai) e trevo (Trifolium sp.); - povoamento de Eucalyptus saligna com vinte anos de idade, sendo realizado o preparo convencional do solo para implantação do povoamento; - plantio clonal de Eucalyptus saligna conduzido em 2ª rotação, com 4,5 anos de idade. Avaliaram-se a condutividade hidráulica, a porosidade, a densidade, a textura, o diâmetro médio ponderado de agregados, a curva de retenção de água do solo e o parâmetro S. O diâmetro médio ponderado de agregados diminui com o aumento da profundidade do solo devido à redução da matéria orgânica e ao menor efeito da compressão do solo. As áreas sob floresta e pastagem apresentam maior volume de água disponível. O maior valor de parâmetro S está relacionado ao maior armazenamento e disponibilidade de água no solo. Palavras-Chave: estabilidade de agregados; curva de retenção de água; água disponível; porosidade Introdução A estrutura do solo e sua estabilidade condicionam importante papel em vários processos no solo, tais como erosão, infiltração, penetração radicular, aeração, ou deformação mecânica, podendo ser avaliada pela determinação do grau de agregação, da estabilidade dos agregados, e da natureza do espaço poroso. Essas características, com significante influência na resposta da planta às práticas de manejo, mudarão com as práticas de cultivo e sistemas de colheita [1]. A distribuição do tamanho de agregados do solo é importante por que determina sua suscetibilidade ao movimento (erosão) pelo vento e água, e as dimensões do espaço poroso em solos cultivados [2]. A qualidade do solo, do ponto de vista físico, está associada aquele solo que: a) permite a infiltração, retenção e disponibilização de água às plantas, córregos e subsuperfície; b) responde ao manejo e resiste à degradação; c) permite as trocas de calor e de gases com a atmosfera e raízes de plantas; e d) possibilita o crescimento das raízes [3]. Portanto, a degradação da estrutura do solo pode afetar tanto o crescimento de plantas como o meio ambiente. O objetivo deste estudo foi avaliar a agregação do solo e parâmetros hídricos (parâmetro S e armazenamento e disponibilidade de água) de áreas sob floresta e pastagem em um Argissolo Vermelho distrófico no Sul do Brasil. Material e Métodos A área de estudo está localizada no município de Butiá, situado na região fisiográfica Serra do Sudeste (Escudo Rio-Grandense) do Estado do Rio Grande do Sul. O solo da área foi classificado como Argissolo Vermelho distrófico [4]. Os usos e suas características foram os seguintes: a) : floresta antropizada constituída por espécies arbóreas e arbustivas com altura de aproximadamente quatro metros, utilizada como abrigo pelos bovinos. b) : pastagem com cinco anos de idade, constituída de braquiária brizanta (Brachiaria brizantha) consorciada com pensacola (Paspalum lourai) e trevo (Trifolium sp.). A pastagem foi instalada em uma área de 1200 ha sob preparo convencional no ano de Anterior ao plantio da pastagem a área foi constituída por floresta natural e em seguida foi utilizada com pastagem e soja. c) : povoamento de Eucalyptus saligna com vinte anos de idade, sendo realizado o preparo convencional do solo para implantação do povoamento no ano de Anterior ao plantio do eucalipto a área foi constituída por pastagem. d) : plantio clonal de Eucalyptus saligna conduzido em 2ª rotação, com 4,5 anos de idade. O plantio original ocorreu em 1993, com preparo do solo em faixa e escarificador de três hastes. A colheita do eucalipto no primeiro corte, aos 8,5 anos de idade, foi feita manualmente com motosserra e a extração da madeira realizada com Forwarder Valmet 890 com capacidade de carga de 18 Mg, sem queima do resíduo vegetal. O tráfego para colheita do eucalipto no primeiro corte foi aleatório, com número de passadas podendo chegar a 16. O segundo (1) Primeiro e Segundo Autores são Professores Adjuntos do Departamento de Solos, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas. Campus Universitário s/n, Pelotas/RS, CEP luis.suzuki@ufpel.edu.br; clrlima@yahoo.com.br. (2) Terceiro e Quarto Autores são Professores Adjuntos do Departamento de Solos, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria. Av. Roraima 1000, Santa Maria/RS, CEP dalvan@smail.ufsm.br, reichert@smail.ufsm.br. (3) Quinto Autor é Pesquisador da Embrapa Clima Temperado. Rodovia BR 392, Km 78, Pelotas/RS, Caixa Postal 403, CEP pillon@cpact.com.br.

2 plantio foi feito nas entrelinhas no ano de Anterior ao plantio original ocorrido em 1993, a área foi utilizada com soja e pastagem. Os pontos de coleta das áreas sob floresta, pastagem e eucalipto 20 estavam em uma altitude de aproximadamente 126 m, enquanto a área de eucalipto 4,5 em uma altitude de aproximadamente 140 m. Na floresta as coletas foram realizadas em um ponto de difícil acesso aos animais devido à arquitetura das espécies arbóreas e arbustivas; contudo, devido à possibilidade dos bovinos conseguirem ter acesso a esse ponto de coleta nos períodos mais secos, essa área foi denominada de floresta antropizada. No eucalipto 4,5 as coletas foram feitas na entrelinha da 1 a e 2 a rotação, entre quatro árvores. No mês de setembro do ano de 2006 foram realizadas as coletas de amostras com estrutura alterada e preservada, sendo abertas três trincheiras para coleta nas camadas de 0,00 a 0,05; 0,05 a ; a ; a ; a 0,60 e 0,60 a 1,00 m. A coleta de amostras com estrutura alterada para determinação da distribuição do tamanho de partículas do solo foi realizada em três trincheiras dentro de cada área, e no laboratório, para cada trincheira, foram feitas duas repetições. A análise granulométrica do solo (Tabela 1) foi realizada pelo método da pipeta [5]. As amostras com estrutura alterada foram passadas em peneira de abertura de 2 mm e realizada a oxidação via seca em um Analisador Elementar modelo Flash EA 1112 Thermo Electron, sendo o estoque de carbono orgânico total calculado com base em uma massa equivalente para cada camada de solo, corrigido pela densidade do solo (Tabela 2). Maiores detalhes podem ser obtidos em Antunes [6]. Agregados de tamanho menor que 8 mm foram selecionados para determinação do diâmetro médio ponderado (DMP) de agregados estáveis em água, sendo agitados em um aparelho de oscilação vertical [7], com peneiras de malha de 4,76; 2,00; 1,00; e 0,25 mm. Para as amostras com estrutura preservada coletaram-se em cada trincheira, e no centro da camada, duas amostras por camada de solo, totalizando seis repetições. Utilizou-se cilindros com 5,0 cm de altura e 2,5 cm de diâmetro para quantificação da condutividade hidráulica do solo saturado em laboratório, utilizandose um permeâmetro de carga constante [8], e em seguida a macroporosidade, a microporosidade, a porosidade total [5] e a densidade do solo [9]. Também foram coletadas amostras com estrutura preservada em cilindros de 2,5 cm de altura e 6,1 cm de diâmetro, nas camadas de 0,025-0,05; 0,125 e 0,225 m, para determinação da curva de retenção de água, utilizando para ajuste o modelo de van Genuchten [10] pelo programa computacional SWRC (Soil Water Retention Curve) [11], para o cálculo da água disponível (umidade volumétrica entre as tensões de 10 kpa e 1500 kpa), e do parâmetro S [12]. Foi realizada a análise de correlação de Pearson entre DMP e algumas propriedades físicas e carbono orgânico do solo. Os resultados do parâmetro S foram analisados por contrastes ortogonais pelo teste de Tukey, considerando 5% de significância. Resultados Com aumento da profundidade houve redução do diâmetro médio ponderado (DMP) de agregados (Tabela 3), e de modo geral a textura, carbono orgânico, microporosidade e densidade do solo correlacionaram com DMP (Tabela 4). Nas maiores tensões e com aumento da profundidade a amplitude de variação entre as curvas de retenção de água diminuíram (Figura 1). A área sob floresta apresentou maior volume de água disponível, enquanto as áreas sob eucalipto os menores volumes (Tabela 5). A área sob floresta apresentou maiores valores de parâmetro S, seguida pela pastagem (Tabela 6). Nenhum contraste significativo foi verificado na camada de 0,225 m para o parâmetro S, e nem mesmo entre floresta pastagem e eucalipto 20 eucalipto 4,5 (Tabela 7). Discussão A redução do DMP em profundidade (Tabela 3) pode estar associada à redução da matéria orgânica e ao menor efeito da compressão do solo pelo pisoteio animal (pastagem) e tráfego de máquinas (eucalipto 4,5) nas camadas inferiores do solo. O maior DMP na camada superficial da floresta pode estar associada à melhor estrutura do solo (porosidade e densidade) e principalmente à textura e carbono orgânico (Tabela 4). Tisdall & Oades [13] citam que parte da estabilidade de agregados em solos virgens está relacionada à fatores físicos como a reorganização das partículas. Por outro lado, no eucalipto 20 o maior DMP esteve associado à textura e carbono orgânico, sem relação com a estrutura do solo (Tabela 4). Na pastagem a textura e o carbono orgânico apresentaram maior contribuição no incremento do DMP, embora a compressão do solo pelo pisoteio animal tenha contribuído em menor proporção, principalmente na camada superior a m (Tabela 4). Lanzanova [14] observou que o efeito do denso sistema radicular das gramíneas foi mais pronunciado do que do pisoteio bovino contínuo nos valores de diâmetro médio geométrico de agregados em uma área de campo nativo em um Argissolo Vermelho-Amarelo. O efeito compressivo do tráfego de máquinas e pisoteio animal tem relevante importância no diâmetro médio dos agregados. Quando os agregados são formados por aproximação de partículas provocada pela ação compressiva de máquinas e implementos agrícolas, sem a ocorrência do processo de estabilização, as ligações existentes entre as partículas são mais facilmente desfeitas [15]. Botelho [16] verificou a presença de hematita e goethita em um Argissolo coletado na região do Escudo Cristalino do Rio Grande do Sul, com material de origem granito. É possível que ocorra a presença desses óxidos no solo em estudo, e esses argilominerais estejam contribuindo para a

3 agregação do solo, tanto pelas associações organominerais quanto apenas ligações minerais. De modo geral as curvas de retenção de água (Figura 1) e o volume de água disponível (Tabela 5) apresentaram semelhanças entre floresta e pastagem e entre eucalipto 20 e eucalipto 4,5, que apresentaram menor disponibilidade de água. No eucalipto 20 essa menor disponibilidade pode estar relacionada à menor estruturação, ou baixo nível de compactação desse solo, contribuindo para uma maior infiltração e menor retenção de água, enquanto no eucalipto 4,5 essa menor disponibilidade de água pode estar associada aos níveis elevados de compactação do solo, acarretando menor infiltração e maior escoamento superficial e erosão. A curva característica de água no solo ou curva de retenção é a relação entre potencial matricial (ψ m ) e umidade do solo (θ). Para altos teores de água a curva característica depende do arranjo e das dimensões dos poros, sendo função da densidade e porosidade do solo. Para baixos teores de água, o potencial matricial praticamente independe desses fatores, sendo influenciada pela textura e mineralogia do solo [17]. Nesse estudo verificou-se que a amplitude de variação das curvas diminuíram com aumento das tensões, embora ainda tenha ocorrido diferenças entre os usos nas maiores tensões, podendo esse efeito estar associado às pequenas diferenças na textura entre as áreas. O parâmetro S tem sido utilizado como indicativo da qualidade do solo [12]. Este autor sugere que valores de S superiores a 0,035 representam solos com boa qualidade física, enquanto que valores entre 0,020 e 0,035 são solos de qualidade física ruim e valores menores que 0,020 são solos de qualidade física muito ruim. Considerando essas faixas, todos os usos teriam boa qualidade física (Tabela 6). O maior valor de parâmetro S foi relacionado ao maior armazenamento de água no solo. O parâmetro S está associado principalmente aos poros de menor diâmetro. As diferenças significativas para o parâmetro S entre os usos estiveram relacionadas à amplitude de variação entre as curvas de retenção de água, principalmente nas maiores tensões, e às diferenças entre o volume de água disponível (Tabela 7). Conclusões O diâmetro médio ponderado de agregados diminui com o aumento da profundidade do solo devido à redução da matéria orgânica e ao menor efeito da compressão do solo pelo pisoteio animal (pastagem) e tráfego de máquinas (eucalipto 4,5). Nas camadas inferiores, a textura do solo possui maior influência na agregação do solo. As áreas sob floresta e pastagem apresentam maior volume de água disponível. O eucalipto 20 e eucalipto 4,5 apresentam menor disponibilidade de água, o primeiro devido à menor estruturação, ou baixo nível de compactação, que contribui para uma maior infiltração e menor retenção de água, e o segundo devido à maior compactação do solo, que acarreta menor infiltração e maior escoamento superficial. O maior valor de parâmetro S está relacionado ao maior armazenamento e disponibilidade de água no solo. Agradecimentos Aos técnicos e estagiários da Embrapa Clima Temperado de Pelotas/RS, pelo auxílio em trabalhos de campo e laboratório. À Capes pela bolsa de estudo de doutoramento concedida ao primeiro autor. Referências [1] JURY, W.A.; GARDNER, W.R. & GARDNER, W.H Soil physics. 5.ed. New York: John Wiley & Sons. 328p. [2] KEMPER, W.D. & CHEPIL, W.S Size distribution of aggregates. In: BLACK, C.A. Methods of soil analysis. Part 1. Madison, Wisconsin. ASA. p [3] REICHERT, J.M.; REINERT, J.M. & BRAIDA, J.A Qualidade dos solos e sustentabilidade de sistemas agrícolas. Ciência & Ambiente, 27: [4] SANTOS, H.G. et al Sistema Brasileiro de Classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro, Embrapa Solos. 306p. [5] EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ) Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. atual. Rio de Janeiro. 212 p. 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4 Tabela 1. Médias de cascalho *, areia total, areia grossa, areia fina, silte e argila para as áreas e camadas em estudo no Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Areia Camada (m) Cascalho Total Grossa Fina Silte Argila g kg -1 0,00-0, , , ,60-1, ,00-0, , , ,60-1, ,00-0, , , ,60-1, ,00-0, , , ,60-1, * Cascalho = partículas de diâmetro entre 20 2 mm; areia total = partículas de diâmetro entre 2 0,05 mm; areia grossa = partículas de diâmetro entre 2 0,2 mm; areia fina = partículas de diâmetro entre 0,2 0,05 mm; argila = partículas de diâmetro menor que 0,002 mm. Tabela 2. Carbono orgânico total (g dm -3 ) para as áreas e camadas em estudo no Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Fonte: Antunes [6]. Camada, m 0,00-0, , , ,60-1, Tabela 3. Valores médios de diâmetro médio ponderado (DMP) de agregados para os usos e camadas do Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Camada Usos (m) Média 0,00-0,05 3,2 3,0 3,0 3,3 3,1 0,05-3,2 2,7 3,2 3,2 3,1-2,0 2,7 3,3 2,5 2,6-1,1 2,0 2,9 1,7 2,1-0,60 1,7 1,3 1,5 1,3 1,4 0,60-1,00 0,9 1,4 1,3 1,0 1,1 Média 2,2 2,2 2,5 2,1

5 Tabela 4. Coeficientes de correlação de Pearson entre o diâmetro médio ponderado (DMP) de agregados e algumas propriedades físicas e carbono orgânico do Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Variável Macroporosidade 0,46 ** -0,33 ns 0,04 ns 0,16 ns Microporosidade 0,35 * 0,57 ** -0,04 ns -0,57 ** Porosidade total 0,63 ** 0,03 ns 0,01 ns -0,24 ns Densidade -0,47 ** 0,35 * -0,04 ns 0,65 ** Condutividade 0,31 ns -0,05 ns 0,32 ns 0,31 ns Cascalho -0,62 ** -0,55 ** 0,01 ns -0,64 ** Areia total 0,78 ** ** 0,56 ** 0,89 ** Areia grossa 0,67 ** 0,26 ns 0,39 * 0,89 ** Areia fina 0,77 ** 0,67 ** 0,62 ** 0,84 ** Silte 0,79 ** 0,76 ** 0,65 ** 0,83 ** Argila -0,81 ** -0,67 ** -0,64 ** -0,89 ** Carbono orgânico 0,79 ** 0,69 ** 0,56 ** 0,70 ** (a) 0, (b) 0, , Figura 1. Valores observados (representados pelos símbolos) e estimados (representados pela linha cheia) da curva característica de retenção de água nas camadas de 0,025 a 0,05 m (a), a 0,125 m (b) e a 0,225 m (c) para o Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. (c) Tabela 5. Água disponível estimada (m 3 m -3 ) para os diferentes usos no Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Camada, m 0,025 0,05 0,151 0,152 0,093 0,098 0,125 0,133 0,131 0,087 0,094 0,225 0,116 0,072 0,082 0,094 Tabela 6. Valores médios do parâmetro S para os usos e camadas no Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Camada, m Média 0,025 0,05 0,055 0,046 0,035 0,038 0,044 0,125 0,049 0,047 0,036 0,036 0,042 0,225 0,045 0,038 0,040 0,037 0,040 Média 0,050 0,043 0,037 0,037 Tabela 7. Contrastes ortogonais e significância para o parâmetro S no Argissolo Vermelho distrófico, município de Butiá/RS. Camada m Eucalipto20 0,025 0,05 ns * * ns ns ns -0,125 ns ** ** * * ns -0,225 ns ns ns ns ns ns ns = não significativo; * = significativo a 5%; ** = significativo a 1%.