MANEJO DO SOLO SOB UM ENFOQUE SISTÊMICO Dimas V. S. Resck Eloisa A. Belleza Ferreira João de Deus G. dos Santos Junior Marcos Aurélio C. de Sá Cícero Célio de Figueiredo
INTRODUÇÃO
AUMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL Praia de Botafogo-RJ Fonte: globoesporte.globo.com
TAXA DE CRESCIMENTO 10 9 y e 0,0088 t 9,2 População (bilhões de pessoas) 8 7 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 6,7 1 1 0 1800 1925 1958 1974 1987 2000 2008 2050
Status da Água no Mundo 70 60 2008 2025 Percentual da População Mundial 50 40 30 20 10 0 27 67 40 Falta Escassez total > consumo > captação Sem acesso Sem saneamento 17 15 30 2008 2025
Conceituação de enfoque sistêmico e evolução para a teoria dos complexos
O enfoque sistêmico ou a visão holística de um sistema observa a harmonia das dimensões econômica, social e ambiental em um ecossistema definido como um todo indivisível. A palavra sistema tem sido definida como uma interação regular e interdependente dos componentes que formam um todo unificado. Ecossistema é o sistema que inclui os seres vivos e o ambiente.
GEOCENTRISMO Desde o Início dos Séculos acreditava-se que a Terra era o centro do Universo. Aristóteles Ptolomeu
Teoria Heliocêntrica Desenvolvida nos séculos XVI e XVII por Nicolau Copérnico e consubstanciada pelos estudos de Galilei. Nicolau Copérnico Galilei
Lei da gravitação Universal Descrita por Isaac Newton, no Século XVII. Descreveu mais três leis dos corpos em movimento: a análise do movimento, as variações de energia e as forças que atuam sobre um corpo. Isaac Newton
Sistema de Coordenadas Cartesianas (Plano Cartesiano) No século XVII, René Descartes desenvolveu esse A concepção do universo como um sistema mecânico sistema e preconizou que é preciso fragmentar para considerava os objetos separados, inclusive os conhecer (concepção mecanicista do mundo) que organismos vivos. predominou até início do século passado. René Descartes
Teoria da Relatividade Início do século XX: Albert Einstein (ganhador do prêmio Surge a Teoria Quântica ou Mecânica Quântica se Nobel da Física, em 1922, pelos estudos sobre o efeito ocupando dos movimentos e das interações das fotoelétrico), publicou essa teoria que é uma partículas em nível atômico e sub-atômico. generalização da Teoria da Gravitação de Newton. Albert Einstein
Grandes Avanços no Campo da Biologia Século XIX: experiências conduzidas por Gregor Mendel até James Watson e Francis Crick, em 1953, que criaram um modelo de DNA em forma de espiral dupla retorcida, com dois filamentos contendo as quatro bases ligadas entre si e em diversas combinações. Mendel Watson Crick
SISTEMAS COMPLEXOS Últimas décadas do século XX: parte da comunidade científica passa a se interessar pela dinâmica de sistemas ditos complexos, cujas partes se interagem de forma não-linear ( Efeito Borboleta ). A Teoria do Caos para a Física e a Matemática é a hipótese que explica o funcionamento desses sistemas complexos e dinâmicos.
Os sistemas são complexos, não-lineares, dinâmicos, caóticos, imprevisíveis, sensíveis às condições iniciais, abertos, sujeitos a atratores, e adaptativos, e ainda se caracterizam pela capacidade de auto-organização. A teoria da complexidade não funde seus opostos em um todo homogêneo: associa, mas mantém a distinção entre as partes. Surgem os conceitos como criticalidade autoorganizada, auto-similaridade, fractais e leis de potência (leis de escala).
Um fractal é um objeto geométrico que pode ser dividido em partes, cada uma das quais semelhante ao objeto original. OS FRACTAIS Diz-se que os fractais têm infinitos detalhes, são geralmente auto-similares e independem de escala. Em muitos casos um fractal pode ser gerado por um padrão repetido, tipicamente um processo recorrente ou iterativo.
Conjunto de Mandelbrot
Leis de Potência ou Leis de Escala
10 0 1 metro uma folha...
10 4 10 km a cidade...
10 6 1.000 km o estado
10 7 10.000 km Hemisférios Norte e Sul...
10 9 1 milhão de km a órbita da Lua
10 13 10 Bilhões de km Sistema Solar...
10 16 1 ano-luz a estrela sol
10 19 1.000 anos-luz dentro da Via-Láctea...
10 21 100.000 anos-luz na periferia da Via-Láctea
10 22 1 milhão de anos-luz a Via-Láctea e outras galáxias...
10 8 voltando para a Terra...
10 7 o planeta azul...
10 1 a viagem inversa...
10 0 o ponto inicial
10-1 10 centímetros a folha do ramo...
10-2 1 centímetro as estruturas da folha
10-3 1 milímetro as estruturas celulares...
10-4 100 mícrons as células...
10-6 1 mícron o núcleo da célula...
10-7 1.000 angstroms os cromossomas
10-8 100 angstroms a cadeia de DNA...
10-9 10 angstroms os blocos cromossômicos...
10-10 1 angstrom as nuvens de elétrons do átomo de carbono...
10-11 10 picometros os elétrons no campo do átomo
10-12 1 picômetro o imenso espaço vazio entre o núcleo e as órbitas de elétrons
10-13 100 femtômetro o núcleo do átomo, ainda pequeno...
10-14 10 femtômetro o átomo de Carbono
10-15 1 femtômetro face a face com um Próton
10-16 100 attômetros as partículas quark
Sobre a não-linearidade O CAOS
MÉTODO DE NEWTON Para Convergência de uma Equação Iterativa ) '( ) ( 1 k k k k X f X f X X Equação de um fenômeno qualquer 3 10 3 2 x x y (Raízes= -1/3; -3) 10 6 3 10 3 0 0 2 0 0 1 x x x x x
Número de Operações para Convergência Duas casas decimais X0=-2,0 X1=-4,50 X2=-3,40 X3=-3,05 X4=-3,00 Treze casas decimais X0= -2,0 X1=-4,5000000000000 X2=-3,3970588235294 X3=-3,0455549075154 X4=-3,0007525082662 X5=-3,0000002122310 X6=-3,0000000000000
A visão holística e o enfoque sistêmico são fundamentais para o desenvolvimento sustentável de um ecossistema. Pressupõe basicamente contemplar a harmonia entre as dimensões econômicas, sociais e ambientais. O todo é maior que o somatório de suas partes, que interagem entre si de uma forma contínua e dinâmica.
Rigorosamente, do ponto de vista termodinâmico, a expressão desenvolvimento sustentável é contraditória. Desenvolvimento pressupõe produção de bens e serviços e, portanto, consumo de energia. ESCALA TEMPORAL Entretanto a energia total do universo permanece constante, 10 22 m cuja (1 entropia milhão tende de inexoravelmente anos-luz) ao máximo (resumo das duas leis da termodinâmica). O planeta dispõe de fontes de energia que são finitas: mesmo a energia radiante, proveniente do Sol e as fontes terrestres de energia, como os combustíveis fósseis e os minerais, são finitas e não renováveis, mesmo numa escala de tempo geológico.
A OFERTA AMBIENTAL ESCALA ESPACIAL E A 10 4 A 10 6 m OCUPAÇÃO DO CERRADO
DISTRIBUIÇÃO DA PRECIPITAÇÃO NO CERRADO mm 300 CERRADO 1.500 mm REGIÃO SUL DO BRASIL 200 Veranico 100 J F M A M J J A S O N D MESES DO ANO
100.000 90.000 80.000 46% HECTARES (x 1000) 70.000 60.000 50.000 40.000 30.000 20.000 15,2% 15,1% 23,7% 10.000 0 CLASSES DE SOLOS LATOSSOLOS 93.840 AREIAS QUARTZOSAS 31.008 PODZÓLICOS 30.804 OUTROS 48.348
DISTRIBUIÇÃO DOS SOLOS POR CLASSES TEXTURAIS NO CERRADO >60% 3% CLASSES TEXTURAIS 35-60% 15-35% 28% 54% < 15% 15%
CONTRIBUIÇÃO DOS CONSTITUINTES DA FRAÇÃO ARGILA NA CTC DOS SOLOS NO CERRADO 12 CTC em ph 6,0 (cmol kg -1 ) 10 8 6 4 2 100% 100% 4% 0 GIBSITA GOETITA ÓXIDOS DE FERRO CAULINITA MATÉRIA ORGÂNICA
SATURAÇÃO POR BASES E Al EM LATOSSOLOS DA REGIÃO DOS CERRADOS SATURAÇÃO (%) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Al-LV Al-LE BASES-LV BASES-LE -15-35 -70-150 -260 PROFUNDIDADE (cm)
CURVA DE RETENÇÃO DE ÁGUA DE UM LATOSSOLO 50 45 40 ÁGUA VOLUMÉTRICA (%) 35 30 25 20 15 10 Água disponível = < 1 mm cm -1 de solo 5 0 0,1 1 6 10 100 500 1000 1500 TENSÃO DA ÁGUA (kpa)
PARADOXO TROPICAL PRIMEIRA FASE: O SOLO TEM QUE SER CORRIGIDO PORTANTO REVOLVIDO O MAIS PROFUNDO POSSÍVEL. MELHOR CONDIÇÃO QUÍMICA > CTC > MAIOR PRODUÇÃO DE BIOMASSA VEGETAL > POPULAÇÃO MICROBIANA > MAIOR DECOMPOSIÇÃO > CARGAS E SUBPRODUTOS CIMENTANTES > AGREGAÇÃO DO SOLO > ARMAZENAMENTO DE ÁGUA > DISPONIBILIDADE DE NUTRIENTES PARA AS PLANTAS. SEGUNDA FASE: SEGUNDA FASE: COM O SOLO CORRIGIDO FÍSICA, QUÍMICA, FÍSICO- QUÍMICA E MICROBIOLOGICAMENTE, O MANEJO DEVE SER NO SENTIDO DE MANTER A BOA CONDIÇÃO CONSEGUIDA. QUANTO MENOS REVOLVIMENTO MELHOR.
Arado de Discos Mistura o solo com os corretivos (correção química)
ARADO DE AIVECAS TOMBA A LEIVA E OS RESÍDUOS DE CULTURA NUM ÂNGULO DE QUASE 120 (CORREÇÃO FÍSICA DO SOLO)
ESCARIFICADOR
ESCARIFICADOR ESCARIFICA A CAMADA ARÁVEL DO SOLO (PREPARO MÍNIMO)
PLANTIO DIRETO (NÃO REVOLVE O SOLO )
INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA
SISTEMAS FLORESTAIS
SISTEMAS AGROFLORESTAIS
Matéria Orgânica no Cerrado 60 50 55% Frequência (%) 40 30 20 40% 10 2% 3% 0 < 1 1-2,5 2,5-4,0 >4,0 Faixas de MO (dag kg -1 ) Fonte: Lopes & Cox, 1977)
Estrutura dos Latossolos Fonte: Resck (1993)
Fonte: Resck (1993)
A aplicação harmônica dos quatro elementos do manejo do solo
Efeito do manejo do solo via matéria orgânica Nas propriedades físicas, químicas, físico-químicas e biológicas do solo
SISTEMAS DE MANEJO VS AGREGADOS Fonte: Guedes & Resck (1998)
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA EM DIFERENTES SISTEMAS DE PREPARO 600,00 0 a 5cm 5 a 10cm 10 a 20cm 20 a 30cm 30 a 40cm mg C-CO 2. kg -1 solo 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 ADPP ADPC PDAD AVPP Tratamentos AVPC PDAV CE Fonte: Ferreira et al. (2003)
BIOMASSA MICROBIANA COM 2 ANOS DE ARADO DE DISCOS SEGUIDO DE 2 ANOS COM AIVECAS E ALTERNÂNCIA ANUAL DE SOJA E MILHO. 250,00 200,00 mg C-CO 2 kg -1 solo 150,00 100,00 BIOMASSA = 177,52-1,85x ** r 2 =0,68 BIOMASSA = 215,04-14,50x + 0,87x 2-0,02x 3 * r 2 = 0,95 50,00 0,00 0-0 0-5 5-10 10-15 15-20 PROFUNDIDADE (cm) 20-25 25-30 30-35 35-40 Fonte: Resck et al. (2003)
ÁGUA ARMAZENADA NA CAMADA DE 0-40 cm CULTURA DE MILHO Fonte: Resck et al. (2007)
PRODUÇÃO EM ÁREAS COM SISTEMAS DE MANEJO ESTÁTICOS (23 ANOS SAFRA 2004/2005) 8000 7000 SOJA MILHO Média Soja= 5.960 283 Média Milho= 7.067 254 Produtividade (kg ha -1 ) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 ADPP AVPP ADPC AVPC ESCAD ESCAV PDAD PDAV Sistemas de Manejo
DINÂMICA DE SISTEMAS DE MANEJO NA PRODUTIVIDADE DE MILHO E SOJA (9 ANOS - SAFRA 2004/2005) Produtivididade (kg ha -1 ) 10.500 10.000 9.500 9.000 8.500 8.000 Média Milho = 9.281 ±800 Média Soja = 5.293 ± 353 7.500 ADG ADG AVL AVL AVG AVG ADG ADG AVL AVL PDL PDL PDG PDG ADG ADL AVG AVL PDG PDL PDG Sistemas de Manejo
Incrementos na produtividade de milho e soja 10.000 9.000 8.000 MILHO SOJA > 2,8 x Produtividade (kg ha -1 ) 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 > 2,1 x > 2,5 x > 2,2 x 1.000 0 23 anos 9 anos Cerrado Brasil Média dos Sistemas de Manejo
SISTEMAS DE MANEJO VS RECEITA
Manejo integrado de bacias hidrográficas (a visão sistêmica)
Construção de Terraços de Base Larga
1.000 m Seção 1 m 2 VOLUME de ÁGUA = 1.000 m 3
Terraço de Base Larga
CLASSES DE ÁGUA DISPONÍVEL PARA AS PLANTAS CONSIDERANDO SEIS SISTEMAS DE MANEJO Manejo: PC, PD, PAST, CE, Fonte: PIN, Resck, COB. & Resck, D. (2005)
Propriedades CARBONO NO SOLO 33.589-36.24 36.24-38.891 38.891-41.542 41.542-44.193 44.193-46.844 46.844-49.495 49.495-52.146 52.146-54.797 54.797-57.448 N W S E TIPOS DE SOLO BACIA DO TAQUARA Fonte: Resck, B. & Resck, D. (2005)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A visão cartesiana do atual paradigma de produção agrícola dominante tem que ser reavaliada. A utilização do enfoque sistêmico nesse caso não seria somente uma opção, mas uma clara, embora complexa, saída para a sobrevivência e exploração sustentável de todo o potencial existente no Domínio do Cerrado: ambiental, humano, energético, ou agrícola. O manejo do solo, praticado sob um enfoque sistêmico, terá, sem sombra de dúvida, maior probabilidade de sucesso e uma grande parcela de contribuição para a exploração racional do potencial produtivo existente no Domínio do Cerrado.
OBRIGADO! Sendo impossível compreender o Todo e o Complexo como partículas integrantes e infinitamente minúsculas que somos, cabe-nos apenas fazer a nossa parte na harmonia estabelecida pelos elementos da Natureza. Dimas V. S. Resck Eloisa A. Belleza Ferreira João de Deus G. dos Santos Junior Marcos Aurélio C. de Sá Cícero Célio de Figueiredo