Desafios à caracterização de solo fértil em manejo e conservação do solo e da água
José Eloir Denardin1 e Rainoldo Alberto Kochhann11Pesquisadores, Embrapa Trigo, Rodovia BR 285, km 294, Caixa Postal 451, Passo Fundo, RS.
Introdução
A desenfreada busca por aumento de produtividade, alicerçada no conceito de fertilidade do solo notabilizado por parâmetros químicos e pelo uso intensivo de fertilizantes minerais, conduzida como estandarte desde a ”revolução verde” e responsável pela deflagração de políticas de subsídios a esses insumos como alternativa-solução para a manutenção da competitividade da agricultura, nitidamente perdeu força e está sendo substituída pela implementação das diretrizes da agricultura conservacionista, cenário em que a ampliação do conceito de fertilidade do solo e a ambiência assumem relevância. A otimização de sistemas agrícolas produtivos, embasada em gestões incompatíveis com a promoção da fertilidade biológica, física e química do solo e descomprometidas com o equilíbrio dinâmico do agroecossistema e de seu entorno, indubitavelmente, mostra-se dessincronizada ante a permanente expectativa de alcance da agricultura tendente à sustentabilidade.
Nesse contexto, a ampliação da base conceitual de fertilidade do solo, na qual a estrutura do solo desempenha papel preponderante, a quantidade e a qualidade de carbono orgânico gerado – parâmetros de essencial e incontestável ação na estruturação do solo –, juntamente com o seqüestro de carbono orgânico – processo de proclamados e esperados benefícios à atmosfera –, e a prevenção de perdas de qualquer ordem – seja erosão, lixiviação, volatilização, eluviação etc. –, vêm se constituindo em referencial para a gestão de sistemas agrícolas produtivos. Sob esse enfoque, é evidente que às características estruturais das plantas está reservada a qualidade e a quantidade de carbono orgânico produzido, parâmetros estes responsáveis pela qualidade estrutural do solo e definição do padrão de fertilidade biológica, física e química do solo. A integração desse trinômio, para a promoção da fertilidade integral do solo, está, indissociavelmente, vinculada ao modelo de produção estabelecido, que, por sua vez, é dependente das características comportamentais das plantas cultivadas.
Objetiva-se com esse artigo promover, no âmbito da agricultura conduzida sob sistema plantio direto no Brasil, preocupações atinentes ao moderno enfoque da gestão conservacionista e ambiental de sistemas agrícolas produtivos em que a técnica de pousio das terras, cuja premissa é de que a recuperação da fertilidade integral do solo seja promovida pela vegetação espontânea, possa ser reproduzida e otimizada em modelos de produção. Pretende-se enfatizar um repensar de que a ampliação do conceito de fertilidade em solo passe a emergir de fatores intrínsecos do solo, de características estruturais e comportamentais da biodiversidade presente e, fundamentalmente, da qualidade da intervenção antrópica substanciada na preservação, na melhoria e na otimização dos recursos naturais.
Sistema agrícola produtivo
Com o intuito de destacar a relevância do papel reservado à biodiversidade na produção de carbono orgânico e, conseqüentemente, na estruturação do solo e na construção da fertilidade integral do solo, no contexto de uma agricultura tendente à sustentabilidade, é imprescindível conceituar sistema agrícola produtivo e diferenciá-lo de modelo de produção.
Sistema agrícola produtivo é entendido como a interação dos fatores ambiente, planta e solo, em que o fator ambiente participa com o potencial energético, o fator planta com o potencial genético e o fator solo com o potencial fertilidade (Figura 1). Assim, a produtividade agrícola, isto é, a quantidade de produto gerada por unidade de área, é o resultado integrado do sistema agrícola produtivo, de modo que não tem sentido referir-se de forma isolada à produtividade do ambiente, à produtividade da planta ou à produtividade do solo, visto que não há geração de produto na ausência de qualquer um desses fatores ou sem a interação deles. A interação desses fatores determina que a produtividade do sistema agrícola não pode ser maior do que aquela potencializada pelo fator mais limitante, sendo essa afirmativa denominada ”lei dos fatores limitantes”. Exemplificando: nenhuma interferência no fator ambiente ou no fator planta, com vistas a aumentar a produtividade do sistema agrícola produtivo surtirá efeito se o fator solo encontrar-se no limite de suas potencialidades. Desse modo, é possível deduzir que o manejo de um sistema agrícola produtivo nada mais é do que a exploração das potencialidades dos fatores de produção que o compõem.
Figura 1. Estrutura conceitual de sistema agrícola produtivo.
Modelo de produção compreende o arranjo temporal e espacial de espécies vegetais e/ou animais que compõem os sistemas agrícolas produtivos.
Agroecossistema – fertilidade integral do solo
Ecossistemas naturais, interpretados como o conjunto de relações mútuas entre fauna, flora e organismos vivos, em decorrência da interação de fatores geológicos, atmosféricos e meteorológicos, constituem, do ponto de vista da termodinâmica, um sistema aberto, com fluxos de energia e de matéria dinamicamente equilibrados. Interferências antrópicas, com a finalidade de implementar sistemas agrícolas produtivos, alteram a dinâmica desses fluxos de energia e de matéria, transformando ecossistemas em agroecossistemas. Assim, os agroecossistemas, convencionalmente representados pelos estabelecimentos rurais, são ecossistemas sob interferência antrópica, em permanente e estreita relação com os sistemas das interfaces.
O caráter de sustentabilidade que se pretende imprimir aos agroecossistemas, fundamentado no atendimento de necessidades socioeconômicas, na segurança alimentar da humanidade e na preservação dos recursos naturais, está na dependência da obtenção de um novo equilíbrio dinâmico dos fluxos de entrada e de saída de energia e de matéria do sistema e da conseqüente qualidade das relações estabelecidas com os sistemas do entorno. Em decorrência, elementos indicadores de sustentabilidade de um agroecossistema podem ser representados por parâmetros que expressam o grau de organização e de disciplina dos processos implicados no sistema e da qualidade resultante das relações com os sistemas vizinhos. Do ponto de vista da fertilidade integral do solo, relevante indicador do caráter de sustentabilidade de agroecossistemas está associado à dinâmica dos fluxos de adição e de mineralização do carbono orgânico, proporcionados pelos modelos de produção, em decorrência da gestão do sistema agrícola produtivo, fundamentada na preservação, na melhoria e na otimização dos recursos naturais.
Nesse cenário de tomada de decisão em relação à gestão de um sistema agrícola produtivo, destacam-se os aspectos relativos à intensidade de mobilização do solo, à diversidade e ao arranjo de espécies que compõem o modelo de produção, à quantidade e à qualidade de agroquímicos empregados e à prevenção de perdas por erosão, lixiviação, volatilização, eluviação etc. Enquanto a intensidade de mobilização do solo e a quantidade e a qualidade de agroquímicos estão associadas à taxa de aceleração da mineralização do material orgânico aportado ao solo, a diversidade e o arranjo de espécies, determinados pelo modelo de produção adotado, estão associados à quantidade e à qualidade da matéria orgânica resultante no solo.
A taxa de perda de matéria orgânica do solo é altamente influenciada pela mobilização do solo, por homogeneizar resíduos culturais e nutrientes na camada revolvida, oxigenar o solo e, conseqüentemente, estimular a ação de microrganismos decompositores. Em um mesmo solo, o preparo convencional pode duplicar a taxa de mineralização da matéria orgânica em relação ao sistema plantio direto. Sistema agrícola produtivo, em que a gestão contempla mobilização intensa de solo, remoção ou queima de resíduos culturais, modelo de produção que envolve espécies de baixa produtividade de resíduos culturais e/ou pousio sazonal, e, conseqüentemente, resulta em baixa produtividade de fitomassa, normalmente, gera taxa anual de aporte de material orgânico ao solo inferior a taxa anual potencial de mineralização. Essa condição determina mineralização da matéria orgânica estável do solo, implicando em redução do conteúdo de carbono do solo, desestabilização estrutural do solo e, por conseqüência, degradação da fertilidade integral do solo. Em síntese, os processos implicados na fertilidade integral do solo, indubitavelmente, estão associados à gestão de sistemas agrícolas produtivos que promovam maximização do aporte de material orgânico ao solo e minimização das perdas. Nesse sentido, é relevante considerar que, além dos resíduos culturais produzidos pela parte aérea das plantas, há o material orgânico aportado pelas raízes, que, incontestavelmente, assume papel preponderante na construção da fertilidade biológica, física e química do solo. Modelos de produção que contemplem espécies de abundante e agressivo sistema radicular, como gramíneas forrageiras perenes, que alocam maior fração de carbono fotossintetizado para as raízes do que espécies anuais, são mais eficientes em elevar o estoque de matéria orgânica no solo e em induzir fertilidade integral ao solo.
Agricultura conservacionista
A expressão agricultura conservacionista, por muito tempo, restringiu-se a um enfoque reducionista, estando associada, única e exclusivamente, ao grau de redução da intensidade de mobilização do solo em relação ao preparo convencional, praticado mediante uma aração e duas gradagens. Em decorrência, surgiram expressões para caracterizar manejos conservacionistas de solo como minimum-tillage (preparo mínimo; preparo reduzido), zero-tillage ou no-tillage (sem preparo; plantio direto; semeadura direta) etc., que passaram a receber diversificadas interpretações, em razão de particularidades regionais relativas ao tipo de equipamento agrícola em uso.
Na atualidade, agricultura conservacionista é entendida como um complexo tecnológico de enfoque holístico que objetiva preservar, melhorar e otimizar os recursos naturais, mediante o manejo integrado do solo, da água e da biodiversidade, devidamente compatibilizado com o uso de insumos externos. O conjunto de processos tecnológicos contemplados pelo atual enfoque da agricultura conservacionista pode ser considerado como um dos mais notáveis progressos do desenvolvimento agrícola das últimas décadas, por envolver redução ou eliminação de mobilizações de solo, preservação de resíduos culturais na superfície do solo, manutenção de cobertura permanente do solo, ampliação da biodiversidade mediante múltiplas culturas e rotação de culturas, uso de adubos verdes ou de plantas de cobertura de solo, diversificação e complexação de sistemas agrícolas produtivos como sistemas agropastoris, agroflorestais e agrossilvipastoris, manejo integrado de pragas, de patógenos e de plantas espontâneas, controle de tráfego de máquinas e de equipamentos, uso preciso de agroquímicos, ausência de discriminação tecnológica quanto ao estrato fundiário etc., processos esses que constituem pilares de sustentação de um modelo holístico de produção, conservando o solo, a água, o ar e a biota de agroecossistemas. Em outras palavras, agricultura conservacionista pode ser entendida como agricultura eficiente ou efetiva no uso de recursos disponíveis.
No Brasil, essa atual abordagem da agricultura conservacionista é contextualizada no âmbito do sistema plantio direto, o qual deve ser interpretado como meio para a implementação de sustentabilidade à agricultura. O respeito à vida, mediante a incessante expectativa de alcance de uma agricultura irrepreensível, credencia o sistema plantio direto como uma real possibilidade de atendimento a esse paradigma.
O plantio direto – enfocado como um sistema de exploração agropecuária e fundamentado na diversificação de espécies, via rotação e/ou consorciação de culturas, na mobilização de solo apenas na linha ou cova de semeadura, na manutenção permanente da cobertura do solo e na minimização do intervalo entre colheita e semeadura, objetivando estabelecer um processo contínuo colher-semear – constitui um complexo de tecnologias de processo, de produto e de serviço que submete o sistema agrícola produtivo a um menor grau de perturbação ou de desordem, quando comparado a outras formas de manejo que empregam mobilização de solo. Em síntese, sistema plantio direto constitui ferramenta da agricultura conservacionista capaz de viabilizar o ato de semear sem preparo prévio do solo – semeadura direta – de modo contínuo e permanente. Em conseqüência, esse conjunto de tecnologias requer menor infra-estrutura de máquinas e de equipamentos, demanda menor força de trabalho e menos energia fóssil, favorece o controle biológico de pragas, de doenças e de plantas daninhas, minimiza a erosão, aumenta os processos de floculação e de agregação do solo, desenvolve a estrutura do solo, diminui a taxa de mineralização da matéria orgânica e desacelera as taxas de ciclagem e reciclagem de nutrientes, estabelecendo sincronismo com a taxa de crescimento das formas de vida presentes. Portanto, o sistema plantio direto, comparativamente a outras formas de manejo, potencializa a obtenção do equilíbrio dinâmico do agroecossistema, disciplinando os fluxos de entrada e de saída de energia e de matéria do sistema, e conserva o respectivo potencial biológico, reservando-lhe maior capacidade de auto-reorganização. Ao refletir esse conceito, a adoção do sistema plantio direto objetiva expressar o potencial genético das espécies cultivadas pela maximização do fator ambiente e do fator solo, sem degradar os recursos naturais, permitindo-lhes atuar como mecanismos de transformação, de reorganização e de manutenção da fertilidade integral do solo.
Nesse cenário de transformação, de reorganização e de manutenção da fertilidade integral do solo, catalisado pelos fundamentos que norteiam o sistema plantio direto, destaca-se a proposição de minimização do intervalo entre colheita e semeadura - processo colher-semear (Figura 2). É esse processo que melhor reproduz, no sistema agrícola produtivo, os fluxos de aporte e de mineralização de material orgânico observados em ecossistemas naturais, ou seja, o comportamento dos ciclos que representam vida em ecossistemas naturais (ciclo do carbono, ciclo do nitrogênio etc.) e que, indiscutivelmente, contribuem para conferir nível de fertilidade ao solo. Em ecossistemas naturais, os fluxos de adição e de mineralização de material orgânico, embora variem sazonalmente em intensidade, podem ser considerados permanentes e simultâneos, mantendo as entradas e as saídas de matéria e de energia em equilíbrio dinâmico. Em contraste, observa-se que, em sistemas agrícolas produtivos, constituídos por modelos de produção que contemplem espécies anuais, os fluxos de adição e de mineralização de material orgânico nem sempre são contínuos e simultâneos. No período do ciclo vegetativo das espécies cultivadas, ambos os fluxos, adição e mineralização, ocorrem simultaneamente. Nessa situação, os elementos mineralizados podem ser repostos e absorvidos pelas plantas vivas, evitando perdas no sistema. Entretanto, no período de entressafra, em decorrência da ausência de plantas vivas, a mineralização, que passa a ser o fluxo predominante ou exclusivo, libera carbono e nutrientes para o sistema, sem as respectivas reposição e absorção. Nessa situação, o sistema torna-se vulnerável a perdas pela quebra do equilíbrio dinâmico preconizado para a sustentabilidade agrícola.
Figura 2. Modelo de produção com pluralidade de espécies, estruturado no processo colher-semear.
Do exposto, é possível inferir que a fertilidade integral do solo é dependente da qualidade de gestão dedicada ao sistema agrícola produtivo, fundamentalmente, aos aspectos relativos ao quanto os modelos de produção são eficazes em reproduzir o equilíbrio dinâmico dos fluxos de aporte e de mineralização de material orgânico observados nos ecossistemas naturais. Em decorrência, está reservado à estruturação dos modelos de produção o grau de relacionamento entre a atividade agrícola e a ambiência, parâmetro que vem sendo submetido gradativamente a avaliações cada vez mais rigorosas por exigência de forças sociais. Portanto, a viabilização técnica do complexo tecnológico contemplado pela agricultura conservacionista está, essencialmente, associada às características estruturais e comportamentais das espécies cultivadas. O processo colher-semear, que objetiva reduzir ou suprimir os períodos de entressafra dos sistemas agrícolas produtivos, e, consequentemente prevenir perdas por lixiviação, volatilização e eluviação etc., depende da pluralidade de espécies cultivadas.
Fertilidade em solo... (re)emergindo sistêmica
O solo, sob enfoque elementar, é conceituado como um corpo componente da paisagem natural, representado por um elemento volumétrico e constituído por uma matriz de sólidos que abriga líquidos, gases e organismos vivos, compondo um complexo sistema físico-químico-biológico dotado de características e de propriedades resultantes dos efeitos do relevo, do clima, do tempo e da atividade biológica atuantes sobre o material de origem (processos pedogenéticos), bem como da ação antrópica. Sob enfoque funcional e do ponto de vista agrícola, o solo constitui o ambiente natural em que as plantas se desenvolvem, atuando como elemento de suporte e de disponibilização de água e de nutrientes. Entretanto, sob enfoque funcional e do ponto de vista de sistema agrícola produtivo, o solo é apenas um componente determinante da produtividade desse sistema, em razão de limitações de sua fertilidade integral.
O nível de fertilidade integral do solo, ao envolver aspectos biológicos, físicos e químicos, é determinado, fundamentalmente, pela estrutura do solo (figuras 3, 4 e 5). A estrutura do solo rege os parâmetros determinantes da capacidade de armazenamento e de disponibilidade de água, da capacidade de armazenamento e de difusão de calor, da permeabilidade ao ar, à água e às raízes, do nível de acidez e da disponibilidade de nutrientes (Figura 1).
Figura 3. Solo de mata com estrutura preservada – solo poroso e permeável ao ar, à água e às raízes.Foto: Vanessa A. de Moraes - Divulgação Emater/RS-Ascar
Figura 4. Solo de lavoura com estrutura em recuperação – solo em recuperação da porosidade e da permeabilidade ao ar, à água e às raízes.Foto: Vanessa A. de Moraes - Divulgação Emater/RS-Ascar
Figura 5. Solo de lavoura com estrutura degradada – solo deficiente em porosidade e com baixa permeabilidade ao ar, à água e às raízes.Foto: João Carlos de Moraes Sá – Universidade de Ponta Grossa.
A estrutura do solo pode ser conceituada como a relação entre o volume realmente ocupado pelas partículas do solo e o volume aparente desse solo, variando com as dimensões dos poros existentes entre as partículas. De outra forma, estrutura do solo é o arranjo das partículas que o compõem, decorrente de processos pedogenéticos e/ou de ações antrópicas relativas ao manejo. Sob o enfoque de sistema agrícola produtivo, a estrutura do solo amplia o conceito de fertilidade do solo, não o limitando, exclusivamente, a aspectos químicos, genericamente considerados como reação do solo (pH), teor de nutrientes e nível de matéria orgânica.
A agregação e a estabilidade dos agregados do solo, que determinam o tipo e a qualidade da estrutura do solo, são diretamente dependentes da quantidade e da qualidade da matéria orgânica do solo. A matéria orgânica, resultante da mineralização do material orgânico, interage com minerais do solo, formando complexos organominerais que resultam na formação de partículas secundárias de diversos tamanhos e formas. Em decorrência de a quantidade e a qualidade da matéria orgânica do solo ser resultante da quantidade e da qualidade do material orgânico aportado ao solo, infere-se que as espécies vegetais integrantes dos modelos de produção constituem o fator primordial responsável pelo desenvolvimento da fertilidade integral do solo. Portanto, o carbono orgânico aportado ao solo, oriundo da fitomassa da parte aérea e das raízes das plantas, de mucilagens e de exsudatos radiculares e da biomassa microbiana do solo, potencializa essa interação, formando e estabilizando agregados. A formação de agregados, por sua vez, diminui a ação dos microrganismos decompositores, contribuindo para o acúmulo de compostos orgânicos no solo, seqüestro de carbono, principalmente em solos não mobilizados.
A magnitude do fluxo de material orgânico aportado pelo modelo de produção aplicado ao sistema agrícola produtivo, bem como a qualidade da fonte de carbono adicionado, determinam a intensidade da atividade biológica no solo, a quantidade e a qualidade de compostos orgânicos secundários derivados e, conseqüentemente, influem nas propriedades do solo emergentes do ciclo do carbono, como nível de matéria orgânica, agregação, porosidade, aeração, infiltração de água, retenção de água, capacidade de troca de cátions, balanço de nitrogênio etc. Em síntese, o modelo de produção aplicado ao sistema agrícola produtivo, que confere qualidade, quantidade e periodicidade ao aporte de carbono ao solo, associado ao modo de manejo dos resíduos culturais, que interfere na taxa de mineralização do material orgânico adicionado, é que, em essência, promove ou degrada a fertilidade do solo.
É inquestionável que o arranjo temporal da pluralidade de culturas que devem compor modelos de produção, com o intuito de otimizar sistemas agrícolas produtivos, por estar estreitamente associado à indução de fertilidade integral ao solo, é diretriz dependente de tecnologia de produto gerada pelo melhoramento genético vegetal com enfoque de abrangência holística e sistêmica, ao contemplar a exploração das limitações impostas pelo solo. A crescente demanda pelos produtos gerados pela agricultura não permite os longos períodos de pousio das terras praticado no passado, com o objetivo de a vegetação espontânea recuperar a fertilidade integral do solo. O melhoramento genético vegetal, além de criar cultivares de espécies comerciais com maior flexibilidade à época de cultivo, apresenta potencial para criar cultivares mais ativas que a vegetação espontânea, ocorrente nos pousios de longa duração, na promoção da fertilidade integral do solo, em produzir fitomassa, reciclar nutrientes a partir de formas normalmente indisponíveis, tolerar acidez, elementos tóxicos, carência ou excesso de água etc., enfim, estresses abióticos e bióticos. A estruturação de sistemas agrícolas produtivos com modelos de produção que integrem espécies e cultivares melhoradas para tais características comportamentais e estruturais, certamente, constituirá protagonista de solo fértil (Figura 2).
A transdiciplinaridade da diversidade de disciplinas da ciência do solo, da genética, do ambiente, da mecânica, entre outras, de modo similar à nova e ampla abrangência contemplada pela agricultura conservacionista, poderá se constituir, no âmbito da relação agricultura/fertilidade em solo, como mais um notável progresso do desenvolvimento e da modernização da agricultura. Indubitavelmente, a quantificação do potencial dessa nova contribuição para ampliação e compreensão do conceito de fertilidade em solo é um desafio inimaginável.
Revista Plantio Direto, edição 98, março/abril de 2007.