UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE SOLOS Grupo de Pesquisa Relação Solo-Máquina RELATÓRIO PARCIAL

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE SOLOS Grupo de Pesquisa Relação Solo-Máquina RELATÓRIO PARCIAL Influência das raízes no processo de compactação e recuperação do solo em plantio direto - Projeto Agrisus No: 2579/18 Bolsista: Sofia Teichmann Orientador: Prof. Dr. Getulio Coutinho Figueiredo Porto alegre, 02 de maio de 2019

2 RELATÓRIO PARCIAL AUXÍLIO DE PESQUISA Projeto Agrisus No: 2579/18 Título da Pesquisa: Influência das raízes no processo de compactação e recuperação do solo em plantio direto Bolsista de IC (A1): Sofia Teichmann Coordenador: Prof. Dr. Getulio Coutinho Figueiredo Instituição: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Faculdade de Agronomia, Av. Bento Gonçalves, Agronomia, Porto Alegre, Rio Grande do Sul. CEP: Cel:(51) ; sofiateichmann@gmail.com Local da Pesquisa: Eldorado do Sul-RS Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 4.800,00 Vigência do Projeto: 01 de outubro de 2018 a 01 de setembro de INTRODUÇÃO O sistema plantio direto (SPD) constitui-se como uma prática de agricultura conservacionista, trazendo avanços econômicos e ambientais para a agricultura intensiva. Este sistema se baseia em três fundamentos principais: o não revolvimento do solo (ou mobilização apenas na linha de semeadura/plantio), a manutenção de cobertura do solo (resíduos vegetais e planta viva) e a diversificação de espécies, com objetivo de garantir a qualidade do solo ao minimizar a erosão hídrica e promover o desenvolvimento da estrutura do solo (Denardin et al., 2008). Entretanto, diversos problemas ainda vêm ocorrendo, inclusive perda da qualidade estrutural do solo, o que reflete em aumento da densidade e da resistência do solo à penetração de raízes e em redução da porosidade e da taxa de infiltração de água no solo. A perda de qualidade estrutural também traz como consequência a deformação morfológica de raízes e sua concentração na camada superficial do solo, bem como prematura expressão de déficit hídrico mesmo em pequenas estiagens (Denardin et al., 2008). Sabe-se que a compactação é a causa principal destes problemas, a qual originase do não revolvimento do solo e do uso intensivo de máquinas e implementos em condições inadequadas de umidade do solo (Munkholm et al., 2008). Aplicando o fundamento de manter a cobertura do solo, tem-se buscado utilizar

3 plantas de cobertura com sistema radicular profundo e robusto, que consigam se desenvolver em condições estruturais inadequadas, isto é, romper e estruturar camadas de solo com maior grau de compactação (Abreu et al., 2004). Ainda, há divergências quanto ao sistema de manejo do solo que permita melhorias duradouras sobre a estrutura do solo, principalmente em solos de textura média, bem como falta de informação acerca dos mecanismos envolvidos na organização da estrutura de solos. A densidade do solo, porosidade e resistência mecânica à penetração de raízes são parâmetros frequentemente adotados para avaliar a organização estrutural. Porém, não detectam o efeito das práticas de manejo sobre essa estrutura. A permeabilidade dos poros ao ar e à agua, aliada a determinações de condutividade hidráulica a campo e em laboratório, mostram-se como indicadores mais sensíveis, uma vez que indicam a funcionalidade do sistema poroso e, consequentemente, o estado da estrutura do solo. As raízes atuam no processo de formação de agregados do solo. Desempenham papel fundamental como agentes cimentantes, uma vez que secretam substâncias orgânicas que podem se ligar às partículas sólidas do solo e auxiliar na gênese de agregados. Também favorecem o aumento da porosidade, ao amarrarem agregados do solo (Hillel, 2004). Além disso, a morte e consequente decomposição das plantas resulta na formação de bioporos, isto é, poros oriundos do espaço antes ocupado por uma raiz. A porosidade resulta da organização entre as partículas sólidas do solo e, por sua vez, da combinação espacial entre os agregados do solo. Os agregados de diferentes tamanhos se arranjam de forma a determinar a quantidade e o tamanho dos poros do solo, ou seja, o arranjo entre eles determina a proporção de macro e microporos. Os macroporos têm como função permitir a passagem de água no perfil do solo, condicionando a infiltração de água bem como a condutividade hidráulica. Os microporos são responsáveis pela retenção de água, estando fortemente associados ao teor de água no solo e à capacidade de resistir ao déficit hídrico. Contudo, a quantidade de poros não está necessariamente correlacionada à qualidade (ou funcionalidade). Os poros devem estar interconectados ao longo do perfil do solo, de forma a permitir, eficientemente, os fluxos de ar e de água. Em virtude do exposto acima, procura-se investigar, com o presente estudo, o estado de agregação da matriz sólida porosa, com avaliação da organização e capacidade funcional da estrutura do solo. Tem-se avaliado o efeito dos diferentes sistemas de manejo (como atuam na estrutura do solo) por meio de variáveis de plantas (espécie, sistema radicular, produtividade) e de solo (indicadores e atributos dinâmicos).

4 2. MATERIAL E MÉTODOS O estudo em um experimento de longa duração está instalado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS (EEA) desde o ano A EEA localiza-se no município de Eldorado do Sul/RS, na região fisiográfica da Depressão Central, cujos solos são de baixa fertilidade natural, textura franco-argilosa e pouco profundos e o relevo possui declividade média a moderada. O clima da região é Cfa, subtropical úmido, de acordo com a classificação climática de Köeppen (1936), com temperatura média anual de 18,8 C e precipitação bem distribuída ao longo do ano. A área experimental era originalmente campo nativo e passou a integrar, no ano 2000, estudos de longa duração envolvendo sistemas de produção. O preparo do solo abrangia os três sistemas: preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e plantio direto (PD). Em 2013 foram realizados os últimos preparos de solo, a partir do ano seguinte adotou-se o plantio direto em toda a área sobre os sistemas anteriormente manejados PC e PR. O experimento consiste de um fatorial 3x3, com delineamento dos blocos ao acaso com três repetições. O fator experimental preparo do solo consiste em: a) SPD com 17 anos (SPD17), b) SPD após 13 anos de SPR (SPD4-SPR), c) SPD após 13 anos de SPC (SPD4-SPC). O fator espécie vegetal constitui-se por soja (Glycine max), milho (Zea mays) e braquiária (Brachiaria brizantha cv Xaraés/MG-5), totalizando 9 tratamentos. A primeira avaliação de solo, com amostragem e coleta do sistema radicular das três culturas, ocorreu em março de Os atributos físicos, como porosidade total, densidade do solo, condutividade hidráulica do solo saturado (ksat) e permeabilidade do solo ao ar (ka) foram estabelecidos a partir dessas amostras. A segunda avaliação ocorreu em fevereiro de 2019, com realização da condutividade hidráulica em campo, utilizando método de Bagarello et al. (2004). A metodologia adotada para a determinação de condutividade hidráulica do solo saturado em laboratório foi a de carga decrescente, descrita por Reynolds & Elrick (2002). Após a análise de ksat, as amostras foram equilibradas em potenciais mátricos, utilizando mesas de tensão e câmaras de Richards. Para avaliações da permeabilidade do solo ao ar, foi utilizada a metodologia da carga constante de ar, proposta por Prevedello & Armindo (2015). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5 A Figura 1 apresenta os resultados de permeabilidade ao ar, porosidade de aeração e porosidade total. Nota-se que as maiores diferenças estão nos sistemas de manejo e das culturas na camada de 0-10 cm de profundidade. A consolidação do solo e a formação biológica de poros são os principais responsáveis pela continuidade dos poros, aumentando a permeabilidade ao ar e água (Reichert et al., 2016). O tratamento em plantio direto com milho (PD milho) apresentou a maior permeabilidade ao ar em relação aos demais tratamentos, seguido do PR também na cultura do milho. Entretanto, a porosidade de aeração e a porosidade total do PD milho não foram os maiores valores (Figura 1). Isso pode ser devido a menor quantidade de macroporos no PD em comparação ao PR, mas apresentando maior continuidade de poros, o que explica o valor de permeabilidade ao ar encontrado. Figura 1: Permeabilidade ao ar (a), porosidade de aeração (b) e porosidade total (c) em dois sistemas de manejo do solo (PD e PR) e para as culturas do milho e soja (valores da Fig. 18a e b medidas no potencial matricial de -10 kpa). *PD soja: 17 anos sistema plantio direto (esse ano com soja); PR soja: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo reduzido; PD milho: 17 anos sistema plantio direto (esse ano com milho); PR milho: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo reduzido. Em relação à soja, houve maior permeabilidade ao ar no PR do que em PD. A porosidade de aeração manteve-se similar entre PR e PD até a profundidade de 15 cm. Abaixo dessa profundidade, a porosidade foi maior em PD. A porosidade total do PR, por sua vez, foi menor que o PD até 10 cm de profundidade. Já na camada

6 subsuperficial o PR apresentou um aumentou seu volume de porosidade total, sendo maior que o solo manejado em PD. A maior porosidade total do PR em profundidade na soja, contrário do que ocorre na cultura do milho, pode ser resultado da escarificação ao longo dos anos, além do efeito do sistema radicular das diferentes culturas, cujo desenvolvimento é consideravelmente superior no milho, reduzindo o efeito residual dos manejos antes da adoção do PD por esta cultura. A Figura 2 apresenta o comportamento da permeabilidade ao ar conforme as tensões aplicadas para os sistemas de manejo e culturas da soja e do milho. Conforme ocorre o secamento do solo, tende a aumentar a contribuição de poros com maior diâmetro e, consequentemente, a passagem de ar em substituição à água. No entanto, em alguns pontos houve uma redução da ka com o secamento, principalmente nos pontos mais úmidos, o que pode estar relacionado com a obstrução de poros por partículas deslocadas pela água após a drenagem, reduzindo o fluxo de ar no solo. Figura 2: Relação de ka nas camadas de 0-10 para a cultura da soja (A) e para a cultura do milho (B). Os pontos foram obtidos dos potenciais de - 6, -10, -33, e -300 kpa). Eixo x em escala de logaritmo. *17 SPD S: 17 anos sistema plantio direto (esse ano com soja); 4 SPD-PR S: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo reduzido; 4 SPD-PC S: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo convencional; 17 SPDM: 17 anos sistema plantio direto (esse ano com milho); 4 SPD-PR M: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo reduzido; 4 SPD-PC M: 4 anos sistema plantio direto após 13 anos de preparo convencional.

7 O sistema de manejo 4 SPD-PR S (Figura 2A) apresentou os maiores valores de ka em todos os potenciais, assim como 17 SPD M, o que está de acordo com os resultados das avaliações acima. Embora, os valores de 4 SPD-PC S estejam próximos do 17 SPD S, apenas um ponto do tratamento convencional ficou acima do 17 SPD. Já para a cultura do milho, as diferenças foram mais discrepantes entre todos os tratamentos de preparo do solo. Os resultados encontrados em diferentes solos após adoção do plantio direto, indicam a necessidade de pesquisas adicionais para entender melhor como os sistemas de cultivo afetam os movimentos de ar e água no solo, para cada condição de solo, textura, clima e regime hídrico. Posteriormente, os resultados ainda não avaliados de sistema radicular e condutividade hidráulica de solo saturado, além de outros parâmetros de estrutura (densidade do solo), poderão corroborar com os resultados já obtidos e discutidos neste relatório. 4. CONCLUSÕES Até o momento temos os resultados parciais do projeto de pesquisa, os quais foram discutidos neste relatório. Contudo, os demais resultados experimentais considerando aspectos de solo e de planta já estão sendo processados e serão contemplados no relatório final. 5. REFERÊNCIAS Abreu, S. L., Reichert, J. M., Reinert, D. J. Mechanical and biological chiseling to reduce compaction of a sandy loam alfisol under no-tillage. Revista Brasileira de ciência do solo 28(3): , Bagarello, V.; Iovino, M.; Elrick, D. A simplified falling-head technique for rapid determination of field-saturated hydraulic conductivity. Soil Science Society of America Journal, v. 68, n. 1, p , Denardin, J. E., Faganello, A., Santi, A. Falhas na implementação do sistema plantio direto levam a degradação do solo. Revista Plantio Direto, 18:33-34, Hillel, D. Introduction to Environmental Soil Physics, Chap. 5: Soil Structure and Aggregation. Elsevier Academic Press. 494 pp

8 Köeppen, W. Das Geographische System der Klimatologie. 44p, Munkholm, L. J., Hansen, E. M., Olesen, J. E. The effect of tillage intensity on soil structure and winter wheat root/shoot growth. Soil Use and Management 24, , Prevedello & Armindo. Física do solo: com problemas resolvidos. 2.ed. rev. e ampl. Curitiba. C. L. Prevedello, 474p Reichert, J. M., da Rosa, V. T., Vogelmann, E. S., da Rosa, D. P., Horn, R., Reinert, D. J.,... & Denardin, J. E. Conceptual framework for capacity and intensity physical soil properties affected by short and long-term (14 years) continuous no-tillage and controlled traffic. Soil and Tillage Research, 158, Reynolds, W. D., Elrick, D. E Constant head well permeameter (vadose zone). Methods of Soil Analysis: Part 4 Physical Methods, n. methodsofsoilan4, p , 2002.