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XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo “EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra” Cusco – Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014 Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco AVALIAÇÃO DE ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO EM MISTURAS DE HORIZONTES SUPERFICIAIS E B PLÂNICO Pimentel, D.C. 1*; Castro, G.A. 1; Pereira, M.S. 2; Romero, R.E. 3 1 Bolsista de Iniciação Científica, Departamento de Ciências do Solo (DCS), Universidade Federal do Ceará (UFC). 2 Mestrando em Solos e Nutrição de Plantas, DCS, UFC. 3 Professor Adjunto, DCS, UFC. *Autor de contacto: Email: [email protected] Avenida Mister Hull 2977, Campus do Pici- Bloco 807, CEP 60021-970, Fortaleza-CE, Brasil; +558899846065. RESUMO Os Planossolos apresentam mudança textural abrupta, drenagem imperfeita e adensamento, podendo exibir caráter sódico. Do ponto de vista da física do solo, esses atributos podem influenciar negativamente o desenvolvimento vegetal. O uso de arados e grades no preparo convencional resulta em intenso revolvimento do solo. Portanto, dependendo da profundidade do horizonte plânico no perfil do solo e da profundidade de trabalho do implemento tem-se proporções variadas de mistura dos horizontes superficiais e subsuperficial. Dessa forma, objetivou-se avaliar os atributos físicos do solo com diferentes proporções de material do horizonte plânico. Coletaram-se materiais dos horizontes superficiais (A+E) e do B plânico de um PLANOSSOLO HÁPLICO que foram usados em diferentes proporções para obtenção de 5 tratamentos: 100%A+E (T1); 75%A+E e 25%B (T2); 50%A+E e 50%B (T3); 25%A+E e 75%B (T4) e 100%B (T5). Conduziu-se um experimento em laboratório com delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 5x3 com 6 repetições, sendo avaliada a densidade, a porosidade total e a condutividade hidráulica do solo saturado (Kθ). O primeiro fator de tratamento refere-se às diferentes misturas de horizontes enquanto o segundo corresponde ao número (5, 10 e 15) de ciclos de umedecimento e secagem (NC) avaliados. Não houve interação significativa entre os fatores de tratamento para nenhum dos parâmetros físicos avaliados. O T5 e o tratamento submetido a 10 ciclos exibiram os menores valores de densidade e os maiores valores de porosidade total do solo. Os NC não influenciaram a Kθ, todavia, ela decresceu 58,87% do T1 para o T5. PALAVRAS CHAVE Manejo do solo; Física do solo; Planossolo. INTRODUÇÃO De acordo com o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, SiBCS, (EMBRAPA, 2013), Planossolos compreendem solos minerais imperfeitos ou mal drenados, com horizonte superficial ou subsuperficial eluvial, de textura mais leve, que contrasta abruptamente com horizonte B plânico, um tipo especial de horizonte B textural com ou sem caráter sódico, imediatamente subjacente, adensado, geralmente de acentuada concentração de argila, permeabilidade lenta a muito lenta, constituindo, por vezes, um horizonte pã, responsável pela formação de lençol d’água suspenso de existência periódica e presença variável durante o ano. As condições de hidromorfismo temporário podem ser de tal ordem nos Planossolos que chegam a interferir nas funções fisiológicas das plantas menos adaptadas. O horizonte plânico, quando pouco profundo, especialmente quando de textura argilosa e com atividade elevada da fração argila, interfere no preparo do solo para o plantio, quer exigindo maior força de tração das máquinas quer exigindo passagem de grades para destorroar os grandes blocos formados pela aração, além de afetar o crescimento das plantas com sistema radicular pouco agressivo (OLIVEIRA, 2011). A profundidade de ocorrência do horizonte plânico no solo influencia, negativamente, o nível de restrições físicas ao crescimento e desenvolvimento vegetal. Quando próximo à superfície, há maior facilidade de saturação por água de modo que a aeração do solo e o metabolismo respiratório das raízes são prejudicados além de favorecer processos erosivos. Planossolos rasos em clima semi-árido apresentam risco potencial de salinização devido a evaporação superar a precipitação fazendo com que os sais, dissolvidos na solução do solo retida no topo do horizonte plânico, não sejam lixiviados podendo, por ascensão capilar, chegar a superfície. Todavia, quando o horizonte plânico situa-se a uma maior profundidade, a retenção de água em camadas mais profundas do solo é favorecida, podendo trazer benefícios no período de estiagem. No sistema de preparo convencional do solo, o implemento agrícola pode ser regulado para operar em diferentes profundidades, então, como o horizonte B plânico tem ocorrência variada (em termos de profundidade), esse sistema determina a proporção dos horizontes de superfície (A e/ou E) e de subsuperfície (B) que se misturam na preparação da camada arável do solo. Isso ocorre, pois o solo é mobilizado havendo inversão da leiva e revolvimento e homogeneização das camadas do solo. Como consequência, os atributos físicos do solo podem ser alterados causando impactos negativos no desenvolvimento das plantas cultivadas afetando também o desempenho produtivo das mesmas. Para tanto, objetivou-se analisar parâmetros físicos (densidade, porosidade total e condutividade hidráulica do solo saturado) em amostras deformadas de um Planossolo Háplico submetidas a diferentes quantidades de ciclos de umedecimento e secagem (NC) em diversas proporções de materias provenientes de horizontes superficiais (A+E) e subsuperficial (B plânico). MATERIAL E MÉTODOS O solo utilizado no experimento foi coletado na fazenda experimental Lavoura Seca da UFC, que se localiza no município cearense de Quixadá, sendo clasificado, de acordo com o SiBCS, como PLANOSSOLO HÁPLICO Eutrófico gleissólico. Coletou-se material do horizonte subsuperficial B plânico (Btgn1) e dos horizontes de superfície A+E a fim de realizar o experimento proposto. A análise granulométrica (Tabela 1) foi realizada no Laboratório de Manejo do Solo do DCS-UFC, seguindo-se procedimentos analíticos descritos pela Embrapa (1997). Tabela 1 - Resultados da análise granulométrica dos horizontes empregados no experimento. Horizonte A+E Btgn1 Muito grossa 101,5 74 Composição Granulométrica (g/kg) Areia Silte Muito Grossa Média Fina Total Fina 141 198 286,5 111,5 838,5 113,7 110 174,5 286,5 115 760 107,4 Argila Classificação Textural 47,8 132,6 Areia Franca Franco Arenosa Granulometria: Método da pipeta - segundo Embrapa (1997). Constituíram-se 5 tratamentos por meio da mistura e homogeneização com distintas proporções dos horizontes superficiais e subsuperficial do Planossolo avaliado: 100%A+E (T1); 75%A+E e 25%B (T2); 50%A+E e 50%B (T3); 25%A+E e 75%B (T4) e 100%B (T5). Amostras de solo deformadas (TFSA) e misturadas foram dispostas em anéis volumétricos com uma das extremidades forrada previamente com tecido do tipo morim fixado com elástico de borracha natural. Para tal, procedeu-se, de antemão, a devida pesagem do conjunto anel/liga/tecido em balança analítica de 0,01g de precisão. As dimensões exatas de cada anel foram mensuradas com uso de paquímetro digital. As amostras de solo foram então submetidas aos diferentes NC para avaliar o efeito dos ciclos de umedecimento e secagem no adensamento e, de maneira análoga ao que ocorre em condições naturais, na estruturação do solo. Os anéis foram dispostos em bandejas onde se deu início aos ciclos por meio da adição de água destilada em quantidade suficiente para provocar a saturação das amostras por ascensão capilar. Quando constatado umedecimento na superfície das amostras de solo, o material foi transferido à estufa de circulação forçada de ar sendo adotada temperatura de 65°C para a secagem. Optou-se pelo delineamento inteiramente casualizado distribuindo-se os tratamentos em esquema fatorial 5x3 com 6 repetições, configurando, portanto, 90 unidades experimentais. O primeiro fator de tratamento diz respeito às misturas dos horizontes supracitadas e o segundo fator de tratamento avaliado constituiu-se de diferentes quantidades de NC aplicados no solo (5, 10 e 15 ciclos). Após finalizada cada quantidade de NC avaliados, pesaram-se os anéis contendo o solo seco, aferindo-se também o seu volume que correspondeu ao volume do anel no qual estava contido, sendo corrigida a altura final do solo devido à sua acomodação (rebaixamento) ou expansão nos anéis. A massa do solo foi determinada pela diferença entre o peso do conjunto anel/liga/tecido contendo o solo seco e o seu peso quando vazio. Conhecidos o volume e a massa do solo, calculou-se sua densidade (g/cm3). A porosidade total do solo (Pt) foi determinada, segundo metodologia descrita em Embrapa (1997), pelo método indireto, por meio dos dados de densidade do solo (ρs) e densidade de partícula (ρp). Determinou-se a ρp pelo método do balão volumétrico. Os resultados de condutividade hidráulica do solo saturado (K) foram obtidos por método direto em laboratório por meio de permeâmetro de carga constante Embrapa (2011). Através do recurso computacional SISVAR, os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) sendo aplicado o teste de Tukey a 5% de probabilidade para comparação das médias. RESULTADOS E DISCUSÃO Não foi revelado efeito significativo para a interação entre os fatores de tratamento para os parâmetros físicos analisados (Tabela 2). Para a K, as quantidades de ciclos NC avaliados não foram significativas, enquanto que houve um contraste notável para os tratamentos com as diferentes proporções dos horizontes A+E e B plânico. Quanto aos parâmetros ρs e P, observou-se significância nos dois fatores de tratamentos avaliados. Tabela 2 - Resumo da ANOVA para os parâmetros físicos do solo analisados. Fontes de Variação GL Horizonte Ciclo Horizonte*Ciclo TOTAL CV 4 2 8 89 Quadrado Médio Condutividade hidráulica do Porosidade total do solo saturado (K) solo (Pt) 1416,865494 * 102,879543 * 73,494885 ns 19,118035 * 18,639878 ns 6,377922 ns 21,31 4,54 Densidade do solo (ρs) 0,068778 * 0,012614 * 0,004314 ns 3,19 *: significativo a 1% de probabilidade; ns: não significativo. Horizonte: tratamentos com diferentes proporções dos horizontes B plânico e A+E na mistura desses horizontes; Ciclo: quantidade de ciclos de umedecimento e secagem avaliados (0, 10 e 15 ciclos). A desidratação produz uma contração da massa do solo e a consequente cimentação das partículas de argila. Como é óbvio, a desidratação do solo não pode ser uniforme, especialmente se o processo é rápido. Consequentemente, através da massa do solo, produzem-se forças desiguais a tensões diferentes que tendem a produzir sua fratura e a subsequente formação de torrões. Quando os torrões secos são molhados, dois fenômenos ao menos são produzidos: a) a rápida adsorção de água causa um intumescimento desigual que causa a ruptura do torrão ao longo do plano de fatura e b) a sorção de água nos capilares resulta numa compressão do ar preso e, finalmente, quando a pressão exercida é maior que a força de coesão das partículas, o torrão se rompe. Isso não ocorre quando o umedecimento é lento (AMARO FILHO; ASSIS JÚNIOR; MOTA, 2008). A ρs foi superior no tratamento submetido a 5 NC e no tratamento que não recebeu contribuição do B plânico na mistura de horizontes (T1). As amostras que sofreram 10 NC e as que receberam contribuição total do horizonte plânico (T5) obtiveram os menores valores de ρs. Para a P, foi observado comportamento oposto (Tabela 3). Provável explicação para esses resultados encontra-se na elevada densidade do quartzo, visto que os tratamentos com maior quantidade de material dos horizontes superficiais apresentam textura mais grosseira com predominância de materiais quartzosos. Com isso, fica claro que o solo torna-se mais denso ao passo que se adiciona na mistura de horizontes maior proporção dos horizontes A+E, exceto quando há igual participação dos horizontes avaliados na mistura (T3), pois o rearranjo das partículas nessas proporções, sob efeito dos NC, ocasionou maior rebaixamento do solo no anel. Com os NC, os tratamentos constituídos por menores quantidades de materiais do horizonte plânico (T1, T2 e T3) exibiram rebaixamento do solo no anel volumétrico, enquanto que os tratamentos 4 e 5 manifestaram expansão do solo no anel. Provável razão para esse fenômeno é a presença relevante nesse solo de argilas expansivas que ocorrem tipicamente em ambiente semiárido devido ao intemperismo químico ser pouco pronunciado. Tabela 3 - Densidade (g/cm3), Porosidade total (%) e Condutividade hidráulica do solo saturado (cm/h) em função dos fatores de tratamento quantidade de NC e proporções diferenciadas dos horizontes B plânico e A+E. CICLOS MÉDIA 5 10 15 Condutividade Hidráulica do solo saturado, K (cm/h) 33,04 A T1: 100%AE 35,65 31,96 31,52 32,19 A T2: 75%AE+25%B 35,22 31,62 29,74 20,08 B T3: 50%AE+50%B 22,88 19,33 18,04 17,27 BC 15,50 18,64 17,69 T4: 25%AE+75%B 13,59 C T5: 100%B 15,09 13,94 11,75 MÉDIA 24,87 A 23,10 A 21,75 A Porosidade Total do solo, Pt (%) 38,79 A T1: 100%AE 36,21 40,59 39,56 40,74 BC T2: 75%AE+25%B 39,88 41,55 40,78 39,77 AB 39,56 41,04 38,72 T3: 50%AE+50%B 42,41 C T4: 25%AE+75%B 42,07 42,46 42,71 44,86 D T5: 100%B 44,90 44,97 44,71 MÉDIA 40,52 A 42,12 B 41,3 AB Densidade do solo, ρs (g/cm3) 1,59 A T1: 100%AE 1,65 1,54 1,57 1,53 BC T2: 75%AE+25%B 1,56 1,51 1,53 1,56 AB T3: 50%AE+50%B 1,56 1,53 1,59 1,49 C T4: 25%AE+75%B 1,50 1,49 1,48 1,43 D T5: 100%B 1,43 1,43 1,43 MÉDIA 1,54 A 1,5 B 1,52 AB HORIZONTES Médias seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade Vieira (2013), estudando o efeito de NC no adensamento de solos com caráter coeso dos Tabuleiros Costeiros do Ceará, verificou que, ao aplicar 9 ciclos, houve aumento significativo da densidade do solo em 3 Argissolos em relação aos solos submetios a 3 e 6 ciclos, não constatando diferença entre essas duas menores quantidades de ciclos estudados. O umedecimento com posterior secagem do solo pode ter efeito no rearranjo das partículas, modificando a estrutura de modo a aumentar a resistência do solo. Esse processo é capaz de modificar a localização e a orientação de partículas na matriz do solo. Ademais, a presença de água, em vez de ar, nos poros do solo é responsável por modificar algumas propriedades físicas do mesmo. Rajaram e Erbachb (1998) observaram que um único ciclo (NC) alterou algumas propriedades físicas de um solo franco argiloso, porém não verificaram alteração significativa na densidade desse solo. Costa et al. (2014) constataram que sucessivos ciclos de umedecimento e secagem, causados pela irrigação a longo prazo, resultam em mudança significativa nos atributos físicos do solo estritamente relacionados a sua estrutura, no entanto, os autores não encontraram efeito significativo para a densidade do solo. Pires et al. (2011), investigando alterações na estrutura de amostras de Latossolo com superfície compactada submetidas a 0, 3 e 9 NC, via análise de imagens de tomografia computadorizada, observaram que, aplicando-se 9 ciclos, um aumento de 9,52% na porosidade do solo e uma redução de 7,7% na densidade do solo são promovidos na região compactada em relação as amostras controle (0 ciclos). Verificou-se também que o maior valor de K foi observado no tratamento constituído somente pelos horizontes superficiais e que quanto maior a proporção do horizonte B plânico na mistura de horizontes menor é a K (Tabela 3). Resultados semelhantes foram encontrados por Cairns (1970), que simulando o efeito da aração profunda, observou que a taxa de infiltração do tratamento composto pela mistura dos horizontes Ap, Bn e Csk de três Planossolos Nátricos foi 7 a 14 vezes maior que o encontrado para o horizonte Bn, embora tenha sido menor em comparação ao horizonte Ap. Costa et al. (2014) reportam que sucessivos NC associados a processos de translocação e compactação do solo devido ao pastejo e pisoteio dos animais aumentam a microporosidade (devido ao preenchimento do espaço poroso por partículas primárias do solo) prejudicando a conectividade dos poros e a permeabilidade do solo ao ar. Esse fato traz consequências para a condutividade hidráulica do solo, que pode ser reduzida de tal forma a causar estado de redução no solo. CONCLUSÕES Ciclos de umedecimento e secagem, nas quantidades avaliadas no presente estudo, não tiveram efeito na condutividade do solo saturado, sendo essa reduzida aproximadamente em 60% em solo com participação integral do B plânico na mistura com os horizontes superficiais em comparação com solo sem contribuição desse horizonte. A densidade e a porosidade total do solo foram, respectivamente, maior e menor em solos com absoluta contribuição dos horizontes de superfície e que sofreram processos de umedecimento e secagem menos frequentes. AGRADECIMENTOS À Petrobrás/ANP pela concessão de bolsa de Iniciação científica. REFERÊNCIAS AMARO FILHO, J.; ASSIS JÚNIOR, R.N.; MOTA, J.C.A. Física do Solo: Conceitos e Aplicações. 1. ed. Fortaleza: Imprensa Universitária, 2008. CAIRNS, R. R. Effect of Solonetz Soil Horizon Mixing on Alfalfa Growth. Solonetzic SoiI Substation, Canada Department of Agriculture, Vegreville, Alberta. Can. J. Soil Sci. v. 50, p. 367-371, 1970. COSTA, P.A. da; MOTA, J.C.A; ROMERO R.E.; FREIRE, A.G.; FERREIRA, T.O. Changes in Soil Pore Network in Response to Twenty-three Years of Irrigation in a Tropical Semiarid Pasture from Northeast Brazil. Soil & Tillage Research. v.137, p. 23–32, 2014. EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisas de Solos. Manual de Métodos de Análise de Solo. 2. ed. Rio de Janeiro, 1997. EMBRAPA. Manual de Métodos de Análise de Solo. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2011. (Documentos / Embrapa Solos 132). EMBRAPA SOLOS. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 3. ed. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2013. OLIVEIRA, J.B. de. Pedologia Aplicada. 4. ed. Piracicaba: FEALQ, 2011. PIRES, L.F.; CÁSSARO, F.A.M.; BACCHI, O.O.S.; REICHARDT, K. Non-destructive Image Analysis of Soil Surface Porosity and Bulk Density Dynamics. Radiation Physics and Chemistry. v.80, p. 561–566, 2011. RAJARAM, G.; ERBACHB, D.C. Effect of wetting and drying on soil physical properties. Journal of Terramechanics. v.36, p. 39-49, 1999. VIEIRA, J.M. Contribuição de Compostos Amorfos e Ciclos de Umedecimento e Secagem na Gênese de Solos com Caráter Coeso do Estado do Ceará. 2013. Dissertação (Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
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