Variabilidade Espacial de Atributos Físicos de um Latossolo Vermelho Sob Sistema de Plantio Direto

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1 Variabilidade Espacial de Atributos Físicos de um Latossolo Vermelho Sob Sistema de Plantio Direto Danilo Gonçalves dos Santos (1), Elton Fialho dos Reis (2) Universidade Estatual de Goiás, , Brasil (1) (2) PALAVRAS-CHAVE: Geoestatística, Agricultura de precisão e Limite de plasticidade. 1 INTRODUÇÃO Com a expansão da produção agrícola, resultante do uso de novas tecnologias, passou-se a observar, também, uma aceleração da degradação do solo provocada, principalmente, pela erosão e compactação, processos que, em geral, estão associados (ARAÚJO, 2004). Devido à intensa utilização do plantio direto em regiões com características de monocultura, desprovida da correta rotação de cultura, provoca mudanças nos atributos físicos do solo, ocasionando na maioria das vezes a sua compactação. O sistema de plantio direto, comparado com o sistema convencional, é uma técnica eficiente no controle da erosão do solo, porem, há estudos que indicam uma maior compactação neste sistema provocado pelo efeito cumulativo do tráfego de máquinas, acomodação natural das partículas sólidas (SILVA et al., 2000b) e ausência de revolvimento (KERTZMANN, 1996; KLEIN, 1998; SILVA et al., 2000a; SILVA et al., 2000b; SILVA et al. 2004b). A compactação do solo ocasiona o aumento da densidade, consequentemente ocorre uma redução da porosidade total do solo, desencadeando efeitos negativos na relação micro/macroporos. Esses parâmetros contribuem para um decréscimo da capacidade de aeração do solo, alteram a disponibilidade de água e nutrientes, aumentam a resistência à penetração de raízes, afetam a condutividade hidráulica e a infiltração de água no solo, aumentando assim o risco de erosão (GOMES & PEÑA, 1996). Para realizar um manejo adequado do solo, 1

2 com o objetivo de se obter um aumento da produção e infiltração de água no solo, deve-se realizar o monitoramento do estado de compactação do solo. Dentre as maneiras utilizadas para determinar a presença de compactação pode-se empregar, a resistência do solo à penetração (RP), porque apresenta relações diretas com o crescimento das plantas (HOAD et al., 2001), por ser mais eficiente na identificação de estados de compactação comparada à densidade do solo (STRECK et al., 2004) e por ser de fácil determinação, pela simplicidade e rapidez de execução (PEDROTTI et al., 2001; BEUTLER et al., 2002). Quando os valores da RP se elevam a níveis críticos é necessário a utilização de prática mecânica, como a subsolagem, visando promover a descompactação do solo. Valores de RP restritivos ao crescimento radicular variam de 1 a 4 MPa, sendo, em geral, o valor acima de 2,0 MPa aceito como impeditivo ao crescimento radicular (TORMENA et al.,1998). Os parâmetros que influenciam diretamente a resistência à penetração do solo são: a textura do solo, o teor de água, densidade, o tipo de mineral de argila que ocorre no solo e a porosidade (TANAKA & JUNIOR, 2007). A consistência é utilizada para caracterizar determinadas propriedades dinâmicas dos solos relacionadas à manifestação de forças físicas, especialmente aquelas ligadas à resistência que o material de solo oferece à deformação. A faixa de umidade considerada como o ideal, para fins de trabalho mecânico sobre o solo, não deve exceder a umidade de plasticidade, determinada pelo ensaio do limite de plasticidade. A variabilidade espacial, tanto vertical como horizontal, de diversas propriedades físicas e químicas do solo, é dependente dos fatores de formação e fatores relacionados com o manejo do solo (SOUZA et al., 2001). Em razão da ação do sistema de manejo do solo e o tráfego de máquinas em áreas agrícolas não serem uniformes em toda a área, as avaliações da distribuição espacial das características físicas assumem grande importância (SILVA et al., 2004a; SOUZA et al., 2001). Entre as técnicas quantitativas de análise espacial de dados cita-se a geoestatística para a predição de dados por krigagem ordinária, que estima valores sem tendenciosidade e com variância mínima (GREGO & VIEIRA, 2005). A utilização de técnicas de geoestatística permite analisar adequadamente dados de 2

3 experimentos, com possibilidade de obter informações encobertas pela estatística clássica (RIBEIRO et al., 2006), possibilitando assim, a interpretação dos resultados com base na variabilidade natural dos atributos avaliados, considerando a dependência espacial dentro do intervalo de amostragem (SILVA et al., 2004a). Segundo Couto (2009), o estudo da variabilidade espacial dos atributos de características físicas do solo assume importância, nos indicativos de alternativas de manejo, visando reduzir os efeitos destes ao meio ambiente e na produtividade. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi espacializar os atributos físicos de um solo sob sistema de plantio direto, utilizando a geoestatística como procedimento para mapeamento de fenômenos contínuos. 2 MATERIAL E MÉTODOS Os dados foram coletados na fazenda Novo Horizonte, localizada no município de Gameleira de Goiás, GO, com altitude de 980 m, longitude 48 42' LO e latitude 16 22' LS. A área apresenta Latossolo Vermelho-Escuro com textura argilosa e topografia com declividade média variando de 1 a 5%. Foi delimitada uma área de 22 ha, em um talhão manejado sob plantio direto e georeferênciados 120 pontos amostrais. Figura 1. Grade de amostragem da área experimental 3

4 Os ensaios foram conduzidos no Laboratório de Mecânica dos Solos dos cursos de Engenharia Agrícola e Engenharia Civil da Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás. Em cada ponto foi coletado uma amostra indeformada na faixa de 0 a 150 mm utilizando-se um trado Uhland com um anel volumétrico para determinar a densidade do solo, sendo estabelecida pela relação entre a massa de solo secado em estufa a 105 C e o seu volume (EMBRAPA, 1997). Nessa mesma profundidade foi retirada uma amostra deformada com cerca de 1,5 kg que foi utilizada para a determinação do limite de plasticidade, determinação do teor de água no solo e para a análise granulométrica. Para a determinação do limite de plasticidade foi feita uma pasta de solo que passou na peneira de malha #40, rolando-a com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro. Quando o cilindro de solo atingiu o diâmetro de 3,0 mm e apresentou fissuras, mediu-se a umidade do solo. Esta operação foi repetida 5 vezes, definido assim como limite de plasticidade o valor médio dos teores de umidade determinados (EMBRAPA, 1997). Adeterminação do teor de água no solo foi realizado pelo método padrão da estufa, a 105 C, por 24 h. A análise granulométrica foi realizada pelo laboratório comercial Solocria. A resistência à penetração foi determinada nas profundidades de 0 a 400 mm, empregando-se um penetrógrafro eletrônico Falker PLG 1020, seguindo-se as normas da ASAE S 313 (ASAB, 2006). A velocidade de penetração da haste foi mantida próxima a 30 mms -1, de acordo com a instrumentação do aparelho. A resolução do equipamento é de 7,7 kpa e o índice de cone máximo permitido de 7700 kpa. A análise da dependência espacial foi avaliada pela geoestatística e os procedimentos para ajuste do modelo do semivariograma foram feitos conforme ROBERTSON (1998) e VIEIRA et al. (1983). Os parâmetros do semivariograma foram utilizados para construir mapas de isolinhas através da krigagem pontual utilizando o programa GS+ versão 7.0. A comparação entre os atributos avaliados foram feitos para definir as classes distintas de dependência espacial dos atributos físicos do solo, utilizando a classificação proposta por Zimback (2001). 4

5 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 estão apresentados os resultados da estatística descritiva para os atributos avaliados, podendo ser utilizada como ferramenta auxiliar, de forma a complementar a caracterização do comportamento das variáveis estudadas. Tabela 1. Estatística descritiva para Análise Granulométrica, Umidade (U), Densidade (D), Resistência à Penetração (RP) e Limite de Plasticidade (LP) para os 120 pontos localizados na malha de amostragem. Parâmetros Estatísticos Argila (g kg -1 ) Silte (g kg -1 ) Areia (g kg -1 ) U (kg kg -1 ) D (kg dm -3 ) RP (Mpa) LP (kg kg -1 ) Nº Amostras Média 300,58 81,08 618,33 0,33 1,06 1,46 33,44 Mínimo 190,00 50,00 440,00 0,11 0,77 0,91 27,00 Máximo 460,00 100,00 760,00 1,06 1,25 1,97 41,04 DP 49,13 10,67 59,23 0,08 0,09 0,18 3,49 Assimetria 0,52 0,03-0,42 6,09-0,78 0,18-0,17 Curtose 0,29-0,10 0,07 0,95 0,95 0,58-1,01 (1) C.V. 16,34 13,16 9,58 8,62 8,61 12,49 10,44 (1) C.V. coeficiente de variação Considerando as frações de argila, silte e areia, o solo trabalhado é classificado como franco-argilo-arenoso. A densidade e a umidade do solo apresentaram coeficientes de variação próximos com valores entre 8,61e 8,62% respectivamente, enquanto a análise do teor de argila apresentou o maior coeficiente de variação (16,34 %). Adotando o critério de classificação para o coeficiente de variação proposto por Warrick & Nielsen (1980), os valores revelaramse como: (a) médio (entre 12 a 24 %), para as variáveis resistência à penetração, teor de argila e teor de silte do solo, (b) baixo (< 12 %), para as variáveis umidade, densidade, limite de plasticidade e teor de areia do solo. A análise geoestatística foi realizada e verificou-se que os atributos estudados apresentaram dependência espacial com exceção da umidade e densidade (Tabela 2). 5

6 Tabela 2. Parâmetros dos semivariogramas ajustados aos dados experimentais da Análise Granulométrica (Argila, Silte e Areia), Umidade (U), Densidade (D), Resistência à Penetração (RP) e Limite de Plasticidade (LP). Geoestatística Modelo C O C O + C A O r 2 SQR (1) IDE (%) Argila Exponencial 1479,0 4531,00 273,00 0, ,0 32,64 Silte Exponencial 81, ,60 205,62 0, ,0 47,65 Areia Exponencial 2200,0 6510,00 273,00 0, ,0 33,79 U EPP* D EPP* RP Exponencial 0,0058 0, ,70 0,627 0, ,55 LP Exponencial 0,18 12,97 186,00 0,76 11,70 1,40 C O efeito pepita; C O +C patamar; A O parâmetro de alcance; r 2 coeficiente de correlação; SQR soma dos quadrados residuais; EPP* - efeito pepita puro. (1) Índice de dependência espacial (fraca< 25%; moderada de 25 a 75%; forte > 75) segundo classificação proposta por Zimback (2001). A ausência de dependência espacial para a Umidade e Densidade foi constatada pela inexistência do patamar (Co + C) nos semivariogramas, ocorrendo o que se denomina efeito pepita puro. Nestas variáveis, a variabilidade do solo não apresentou continuidade, necessitando talvez de um esquema de amostragem com pontos mais próximos que o utilizado neste estudo ou de um maior número de repetições (COUTO e REIS, 2010). É possível verificar que o menor alcance encontrado foi 98,70 m. Pode-se constatar, pelos resultados, que a grade de amostragem adotada, por volta de 40 m entre amostras, foi suficiente para identificar a dependência espacial das variáveis. Segundo a classificação de Zimback (2001), o Índice de dependência espacial (GD) é fraco para a Resistência a Penetração e para o Limite de Plasticidade, já para a Análise Granulométrica ela foi moderada. Ainda na Tabela 2 é possível verificar os parâmetros dos semivariogramas ajustados pelo modelo exponencial concordando com os resultados de várias pesquisas que indicam este modelo como um dos de maiores ocorrência para atributos do solo (SOUZA, 2006). Os semivariogramas ajustados estão apresentados na Figura 2. 6

7 Areia Silte Argila Resistência a Penetração Limite de Plasticidade Figura 2. Semivariogramas ajustados para a análise granulométrica, resistência penetração e limite de plasticidade. Para estes atributos em que as variáveis apresentaram ajuste aos semivariogramas, foram feitos mapas de isolinhas através da técnica de krigagem pontual. Os mapas gerados estão apresentados na Figura 3. 7

8 Figura 3. Mapas de distribuição espacial da Análise Granulométrica (g.kg -1 ) (Areia, Silte e Argila), Resistência do Solo à penetração (MPa) e Limite de Plasticidade. Pela Figura 3, nota-se um comportamento padrão e semelhante entre os teores de silte e argila. Entretanto, os teores de areia apresentam comportamento inverso quando comparado com os de silte e argila. Para a argila os menores valores estão ao sudoeste do talhão e para areia, nesta região, estão os maiores 8

9 valores constatando a presença de solos com textura média. Na região nordeste, evidencia solos com textura argilosa. O silte apresenta o mesmo padrão de distribuição da argila ao longo do talhão avaliado, porém, com valores menores. Comportamento semelhante foi constatado por Cerri (2005). Observando o mapa de Resistência a Penetração é possível verificar que existe uma grande variabilidade. Entretanto, essa variação encontra-se abaixo dos 2,0 MPa em toda área, ou seja, valores abaixo dos considerados como impeditivo ao crescimento radicular e limitante ao rendimento das principais culturas. Nota-se também uma certa coincidência entre os valores médios de Limite de plasticidade e teores de argila e silte na região nordeste. O deslocamento do limite de plasticidade altera as condições de preparo do solo, alterando a faixa friável, susceptibilizando o solo a compactação no momento do preparo. Estudos feitos por Nettleton&Brasher, (1983) e Smith et. al. (1985) citados por SILVA et al. (2006), enfatizaram que o aumento da matéria orgânica tende a aumentar a área superficial específica do solo, com consequente aumento de retenção de água, levando o solo a ter maiores valores de limite de plasticidade. Isto provavelmente pode ter ocorrido,explicando o valor do limite de plasticidade acima dos valores usualmente encontrados para o solo com esta classificação, já SILVA et al. (2001) trabalhando com Latossolo Vermelho Distrófico encontrou valores de limite de plasticidade de 0,33encontrados neste (citar o valor ou a faixa de LP usualmente encontrada para esse solo), pois o solo cultivado sob sistema de plantio direto apresenta maior quantidade de matéria orgânica e melhor estrutura. 4 CONCLUSÕES As características físicas avaliadas apresentaram continuidade com dependência espacial forte para o limite de plasticidade e resistência a penetração na área estudada e moderada para a análise granulométrica. A umidade e a densidade do solo não apresentaram dependência espacial, ocorrendo o efeito pepita puro, deve ser tratada pelos valores médios 0,33 kg kg -1 para a umidade e de 1,07 kg dm -3 para a densidade. A densidade do solo e a resistência a penetração não apresenta limitação para o desenvolvimento radicular das culturas. 9

10 REFERENCIAS ARAÚJO, A.G. Estimativa e classificação da compactação do solo pelo tráfego de máquinas agrícolas através da modelagem nebulosa p. Escola politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, BEUTLER, A.N.; CENTURION, J.F.; SOUZA, Z.M.; SILVA, L.M. Utilização dos penetrômetros de impacto e de anel dinamométrico em latossolos. Revista de Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 22, n.2, p , mai CERRI, D.G.P. Agricultura de precisão em cana-de-açúcar: instrumentação de uma colhedora, mapeamento da produtividade e de atributos do solo. Campinas p. Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, COUTO, R.F.; REIS, E.F. Variabilidade espacial de atributos físicos de um solo sob sistema de plantio direto. Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solo. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, p. GOMES, A.; PEÑA, Y.A. Caracterização da compactação através do uso do penetrômetro. Lavoura Arrozeira, Porto Alegre, v.49, n.1, p.18-20, GREGO, C.R.; VIEIRA, S.R. Variabilidade espacial de propriedades físicas do solo em uma parcela experimental. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 29, n. 02, p , HOAD, S.P.; SILVA, A.P.; DIAS JUNIOR, M.S.; TORMENA, C.A. Quantificação de pressões críticas para o crescimento das plantas. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.25, n.1, p.11-18, KERTZMANN, F.F. Modificações na estrutura e no comportamento de um Latossolo Roxo provocados pela compactação p. Tese (Doutorado em Geografia Física) Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo. KLEIN, V.A. Propriedades físico-hídrico-mecânicas de um Latossolo Roxo, sob diferentes sistemas de uso e manejo f. Tese (Doutorado em Agronomia) Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agronomia Luiz de Queiroz. PEDROTTI, A.; PAULETTO, E.A.; CRESTANA, S.; FERREIRA, M.M.; DIAS JUNIOR, M.S.; GOMES, A.S.; TURATTI, A.L. Resistência mecânica à penetração de um planossolo submetido a diferentes sistemas de cultivo. Revista Brasileira de ciência do solo, Viçosa, v. 25, p ,2001. RIBEIRO, A.I.; LONGO, R.M.; FILHO, A.T.; MELO, W.J. Diagnóstico de uma área compactada por atividade minerária, na floresta amazônica, empregando métodos geoestatísticos à variável resistência mecânica à penetração do solo, Acta Amazônica, v. 36, n. 01, p , ROBERTSON, G.P. GS+: Geostatistics for the environmental sciences GS+ User s Guide. Plainwell, Gamma Design Soffware, p. 10

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