Manejo de solos e água para altos rendimentos
Milton da VeigaEngenheiro Agrônomo, Doutor em Ciência do Solo, Pesquisador da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina e Professor da Universidade do Oeste de Santa Catarina. milveiga@epagri.sc.gov.br
A disponibilidade de água para as plantas após um evento de precipitação ou de irrigação depende da lâmina de água infiltrada, do movimento dessa água no perfil e da capacidade de armazenamento de água no solo em uma faixa de tensão que as plantas possam absorvê-la com facilidade.
A infiltração corresponde ao processo de entrada de água no sentido vertical através da superfície do solo e sua redistribuição no perfil, sendo dependente do volume e continuidade de poros, principalmente dos macroporos, característica afetada pelo sistema de uso e manejo, textura, grau de agregação e de estabilidade dos agregados e, principalmente, pela cobertura da superfície solo. O método dos anéis concêntricos ainda é o mais utilizado para estimar, em condições de lavoura, a taxa de infiltração estável (TIE) de água no solo, também denominada de condutividade hidráulica saturada (CHS). Uma limitação desse método é que não se define em qual profundidade do solo se encontra a camada mais restritiva à infiltração, restringindo a possibilidade de recomendação de medidas corretivas a esse impedimento. Essa limitação pode ser superada com a determinação da CHS em laboratório com permeâmetro de carga constante, utilizando-se amostras coletadas em camadas previamente definidas, permitindo um melhor diagnóstico daquela com impedimento à infiltração de água no perfil do solo. Esse aspecto é bem caracterizado na Figura 1, onde se pode observar que a CHS é muito maior nos sistemas de manejo com revolvimento do solo (PE e PC) na camada de 0-10 cm, aspecto que não se repete na camada de 10-20 cm de profundidade.
Figura 1. Condutividade hidráulica saturada (CHS) em diferentes sistemas de manejo do solo.
A principal limitação desse método é que ele não estima corretamente a TIE em condições de chuva ou de irrigação por aspersão, quando a cobertura do solo por resíduos ou plantas exerce papel fundamental na dissipação da energia cinética das gotas, reduzindo a desagregação e formação de selo superficial, que apresenta baixa CHS. Assim, uma melhor estimativa da TIE é obtida através de chuva simulada, utilizando-se simuladores de chuva, como no estudo desenvolvido por Panachuki et al. (2011). Esses autores observaram valores maiores de TIE na semeadura direta com a presença de resíduo vegetal e no preparo com escarificador, enquanto o menor valor foi observado na semeadura direta sem a presença de resíduos vegetais. Isso comprova que a presença de cobertura do solo por ocasião da chuva é mais importante para aumentar a infiltração de água no solo do que a realização ou não de preparo do solo.
A capacidade de infiltração de água no solo pode ser aumentada através de práticas mecânicas, vegetativas ou a associação delas, que resultem na criação de macroporos, sendo mais efetivos os abertos na direção vertical. Nicoloso et al. (2008) observaram que o consórcio de aveia preta com nabo forrageiro foi mais eficiente do que a aveia preta solteira em aumentar a infiltração de água no solo, tanto no plantio direto como no preparo com escarificador, o que foi atribuído à formação de poros verticais nos orifícios abertos pelas raízes pivotantes do nabo forrageiro. Esses macroporos verticais também são abertos pela macrofauna edáfica que constroi galerias no solo e apresentam maior estabilidade do que os macroporos criados em operações de preparo do solo porque não afetam acentuadamente a resistência do solo ao tráfego de máquinas e animais, que podem causar sua destruição.
A quantidade de água armazenada no solo é dada por sua umidade, a qual preferencialmente deve ser medida em base volumétrica para estimar a lâmina de água em uma determinada camada de solo, geralmente definida em função da profundidade do sistema radicular da cultura em estudo. Essa quantidade varia em função do tempo, devido aos processos de ganho (chuva e/ou irrigação) e aos de perda de água (evapotranspiração e/ou drenagem interna). Para cada solo e profundidade, podem ser estabelecidos os limites máximo e mínimo de armazenamento dentro dos quais uma determinada cultura se desenvolve adequadamente. O processo de entrada, movimento e saída da água do solo é muito complexo, uma vez que depende da relação solo-planta-atmosfera, dificultando o estabelecimento de parâmetros universais para estimar sua disponibilidade. Definiu-se, então, uma quantidade de água disponível baseada em parâmetros do solo, qual seja a umidade retida entre a capacidade de campo (CC) e o ponto de murcha permanente (PMP). Em laboratório, essas condições são estimadas pela retenção de água nas tensões de 10 e 1.500 kPa, respectivamente.
A umidade na CC corresponde à retenção de água no solo após a drenagem da água gravitacional para fora de seção de controle, a qual não é computada porque pode ser aproveitada pelas plantas apenas enquanto permanecer na zona radicular. A umidade no PMP, por sua vez, corresponde à retenção de água numa tensão em que as plantas murcham irreversivelmente, não retomando a turgidez dos tecidos após exposição à atmosfera com umidade relativa próxima de 100%. A tensão de 1.500 kPa para o PMP foi estimada utilizando-se a cultura do girassol, mas varia grandemente entre as culturas.
A umidade no PMP é um parâmetro de pouca utilidade quando o objetivo é obter altos rendimentos das culturas, em função de que ocorre redução substancial da sua produtividade muito antes de atingir essa condição de umidade no solo. O primeiro processo fisiológico afetado pela deficiência de água no solo é a expansão celular, seguido pela redução da síntese de parede celular e de proteínas e culminando com a redução da condutância estomatal e da fotossíntese (Figura 2). A partir de uma determinada tensão de água no solo também ocorre acúmulo de solutos, mecanismo utilizado pela planta para manter a turgidez das células, e de ácido abcísico, que é um sinalizador químico que determina o fechamento dos estômatos para reduzir a transpiração da planta.
Figura 2. Relação entre a tensão de água no solo e os processos fisiológicos em plantas. Adaptado de Taiz & Zeiger (1998).
A redução de qualquer desses processos determina redução relativa do seu potencial produtivo, principalmente se a restrição for duradoura ou ocorrer em fases críticas da cultura, como o florescimento e enchimento de grãos. Considerando-se o efeito da tensão de água do solo sobre os processos que determinam o crescimento e desenvolvimento das plantas, pode-se construir um gráfico de rendimento relativo (RR) das culturas a partir da condição de disponibilidade de água no solo para as culturas de sequeiro (Figura 3). Uma primeira faixa corresponde ao aumento do RR entre a saturação do solo e a capacidade de campo, condição de umidade na qual atingiria o valor máximo, sem qualquer restrição de suprimento de água. Esse aumento ocorre em função da drenagem dos macroporos, possibilitando o fluxo de ar da atmosfera para o solo e vice-versa, respectivamente suprindo com oxigênio e reduzindo a concentração de gás carbônico no ambiente radicular. Uma segunda faixa corresponde à redução paulatina do RR, na qual está sendo afetada mais significativamente apenas a expansão celular, com pouco efeito sobre a síntese de parede celular e de proteínas. Ao final dessa faixa o RR seria reduzido para aproximadamente 80%, condição que ocorreria nos anos agrícolas sem períodos prolongados de deficiência hídrica. A partir dessa disponibilidade de água no solo, que corresponde ao limite hídrico crítico (LHC) para a cultura, o RR reduziria sensivelmente, até atingir novamente o mínimo na condição de disponibilidade de água correspondente ao seu ponto de murcha permanente. O LHC corresponde à tensão de água no solo na qual se recomenda sua suplementação através de irrigação, quando disponível. Essa tensão varia bastante entre culturas, sendo de 15 kPa para a ervilha (Carvalho et al, 2012) e alface (Santos & Pereira, 2004), 80 kPa para o tomateiro (Sá et al., 2005) e 200 kPa para o algodoeiro herbáceo (Oliveira et al., 1999).
Figura 3. Relação entre a condição de disponibilidade de água no solo e o rendimento relativo das culturas. Sat = solo saturado; CC = umidade na capacidade de campo; LHC = umidade no limite hídrico crítico; PMP = umidade no ponto de murcha permanente.
A capacidade de armazenamento de água disponível (CAD) é determinada principalmente pela classe textural do solo. Estudando um conjunto de amostras de solo coletadas no Rio Grande do Sul, Reichert et al. (2009) observaram que a CAD variou em função da classe textural, desde 0,089 kg kg-1 para a classe areia até 0,191 kg kg-1 para a classe argilo-siltosa (Figura 4B). Esses autores determinaram, também, que as variações foram mais dependentes das frações areia e silte do que da fração argila e que os solos com maior relação silte/argila, menos intemperizados e com maior quantidade de argilominerais do grupo das esmectitas, apresentaram maior retenção e disponibilidade de água.
Em estudo realizado com várias classes de solos de Santa Catarina, Costa (2012) observou maior CAD nos solos de textura média, com elevados teores de silte, argila e matéria orgânica, e menor CAD nos solos de textura arenosa (Figura 4C). Observou, também, que solos de classes texturais contrastantes, com elevados teores de argila ou de areia, apresentaram a mesma CAD, embora os solos arenosos apresentassem umidade na CC de aproximadamente 1/3 da observada nos solos argilosos.
Figura 4. Capacidade de água disponível em amostras agrupadas conforme a classe textural (A) de solos do Rio Grande do Sul (B) e de Santa Catarina (C). Números fora do parêntesis correspondem ao valor médio do atributo e o número entre parêntesis corresponde ao total de amostras avaliadas em cada classe textural. Adaptado de Reichert et al. (2009) e Costa (2012).
O sistema de manejo do solo também pode afetar a CAD, em função das alterações que pode promover na proporção das classes de poros no solo. Geralmente os sistemas com menor revolvimento do solo, como a semeadura direta, determinam redução do volume de macroporos e aumento do volume de mesoporos, os quais retêm água na faixa de tensão entre a CC e o PMP, determinando maior disponibilidade de água para as culturas. No entanto, esse aumento ocorre principalmente na camada superficial do solo (0-5 cm), conforme observado por Veiga et al. (2008) em um Nitossolo Vermelho de textura muito argilosa (Figura 5). O aumento do volume de mesoporos na semeadura direta, associado à manutenção de cobertura do solo por resíduos ou plantas para reduzir a evaporação de água, determina maior retenção e disponibilidade de água na camada superficial do solo nesse sistema de manejo, mesmo após longo período de déficit hídrico (Figura 6). Como a condutividade hidráulica em condição de solo não saturado apresenta relação direta com o volume de água retido no solo, a maior retenção resulta em maior suprimento de água para as plantas em uma mesma tensão de água no solo.
Figura 5. Volume de mesoporos em quatro camadas de três sistemas de manejo do solo. SD = semeadura direta; PE = preparo com escarificador; PC = preparo convencional. Modificado de Veiga et al. (2008).
Considerando-se os aspectos apresentados, pode-se inferir que tanto a infiltração como a retenção de água no solo está diretamente relacionada com a presença de cobertura vegetal, sendo a retenção também influenciada pela classe textural e pelo preparo do solo. A maior infiltração, retenção e disponibilidade de água geralmente ocorrem em sistemas de manejo com menor revolvimento do solo, desde que a cobertura por resíduos ou plantas seja elevada.
Figura 6. Umidade volumétrica durante o ciclo da cultura do milho na camada de 0-23 cm em três sistemas de manejo em um Nitossolo Vermelho. SD = semeadura direta; PE = preparo com escarificador; PC = preparo convencional. Modificado de Veiga et al. (2010).
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Publicado na Revista Plantio Direto, edição 130, julho/agosto de 2012.