impacto animal sobre o componente abiótico do solo: ciclagem de

IMPACTO ANIMAL SOBRE O COMPONENTE ABIÓTICO DO SOLO:
CICLAGEM DE NUTRIENTES E COMPACTAÇÃO
ALUNO: OLDAIR VINHAS COSTA
PROF. DOMICIO DO NASCIMENTO JR.
ZOO650-FORRAGICULTURA
PRIMEIRO SEMESTRE DE 2000
1. INTRODUÇÃO
O bom crescimento e desenvolvimento das plantas, os quais as levam a
produzir grãos, fibras e outros produtos comerciáveis, dependem da harmonia de
uma série de fatores ambientes. A absorção de nutrientes é um dos fatores
importantes para que se tenham boas produções, e pode-se dizer que qualquer
obstáculo que restrinja o crescimento radicular reduz tal absorção (CAMARGO e
ALLEONI, 1997).
Um solo fértil pode ser descrito como aquele no qual as condições
existentes são favoráveis para o crescimento das plantas úteis à humanidade.
Seis requisitos necessários para a planta são fornecidos pelo solo: primeiro, água;
segundo, oxigênio; terceiro, temperatura (calor); quarto, espaço para as raízes
(permeabilidade ao desenvolvimento radicular); quinto, pH da solução nos poros
do solo, e, finalmente, em sexto lugar nutrientes, não se tratando neste caso da
ordem de importância e sim da importância da ordem (Russel, 1913 citado por
MARCOS, 1996).
Segundo MARCOS (1996), atualmente em algumas instituições como a
Sociedade Brasileira de Ciência do Solo e em todas as faculdades de Agronomia
do Brasil, da Holanda, da Bélgica, da Alemanha, dos EUA, entende-se por
fertilidade do solo a capacidade, a habilidade, o poder, a qualidade que tem o solo
de fornecer nutrientes às plantas. E como complemento a essa noção incompleta
de fertilidade, rotineiramente é acrescentada a afirmação de que também são
importantes algumas propriedades físicas do solo.
1
Baseados neste conceito incompleto, grande parte dos programas voltados
à recuperação de pastagens degradadas, apresentados por pesquisadores e
técnicos da área, contemplam apenas ações que visão a recuperação das
propriedades químicas do solo, por meio de adubações e correções, no sentido de
aumentar as produções vegetais, ficando os aspectos ligados a parte física do
solo esquecidos ou colocados em segundo plano.
O manejo de solo em pastagem encontra-se incipiente, apesar de
problemas bastante graves relacionados com a degradação das propriedades
físicas dos solos cultivados com pastagem. A compactação ou adensamento de
solos de pastagens cultivadas ou nativas é fato notório e generalizado.
Atualmente, alguma preocupação já vem sendo notada porque, em muitas áreas,
a produtividade das forrageiras vem diminuindo rapidamente. Sinais de
degradação de pastagens são vistos nos mais variados locais e diferentes regiões.
A infiltração de água no solo tem reduzido drasticamente, resultando em
escoamento superficial de água e arraste de solo pela erosão. Com o
adensamento do solo, começam aparecer áreas descobertas que tornam-se cada
vez mais endurecidas, chegando a não ocorrer cobertura do solo sem que haja
intervenção do homem (COSTA e JUCKSCH, 1992).
Segundo COSTA et al. (1996), em áreas de agricultura intensiva tem sido
observado degradação física do solo de forma bem generalizada. A estrutura do
solo na camada arável tem se modificado para pior com rapidez variável em
função das características de cada solo. Estes mesmos autores citando Costa
(1985), afirmam que nos latossolos da região dos Cerrados e em outros solos
similares, as propriedades físicas que inicialmente são boas degradam com o
tempo de uso e as características químicas melhoram por adição de corretivos e
fertilizantes ao longo do tempo de cultivo. Os autores representam esta situação
utilizando um gráfico que representa a letra X (Figura 1), onde a inclinação das
duas linhas que formam a referida letra indica a rapidez da degradação física e a
melhoria das características químicas em função do tempo de cultivo de um dado
solo.
2
Analisando o conceito de fertilidade do solo proposto por Russel,
anteriormente mencionado, podemos notar que os requisitos necessários ao
desenvolvimento das plantas estão diretamente ligados à estrutura do solo,
que é definida, segundo BAVER et al. (1972), em termos da geometria de
poros dada pela ordenação das partículas primárias (areia, silte e argila) e
secundárias (microagregados) em certos modelos ou padrões estruturais.
Sendo assim, todo o processo que venha a alterar este espaço pode comprometer
o fornecimento de água, oxigênio, calor, e nutrientes às plantas vindo a afetar o
desenvolvimento das mesmas.
Limitação
Física
Química
Tempo
Figura 1 – Representação gráfica de degradação física e melhoria química de
solos distróficos em função do tempo de uso do solo.
2. COMPACTAÇÃO DO SOLO
Existem diversos fatores que ocasionam um crescimento deficiente do
sistema radicular de plantas cultivadas, podendo ser citados: danos causados por
insetos e moléstias, deficiências nutricionais, acidez do solo, drenagem
insuficiente, baixa taxa de oxigênio, temperatura imprópria do solo, compactação
do solo e dilaceramento radicular. Dentre estas limitações, a compactação do solo
3
toma, muitas vezes, dimensões sérias, pois ao causar restrição ao crescimento e
desenvolvimento radiculares, acarreta uma série de problemas que afeta direta e
indiretamente a produção das plantas (CAMARGO e ALLEONI, 1997).
Segundo GROHMANN (1972), compacidade do solo é o arranjamento ou
agrupamento cerrado das partículas primárias e ou secundárias, a mesma pode
ser resultante da compactação ou do adensamento do solo. O adensamento está
relacionado com a migração de partículas (processos pedogenéticos), enquanto
que compactação resulta de processos mecânicos (pisoteio de animais, tráfego de
máquinas e implementos agrícolas) sobre a superfície do solo.
Para GUPTA e ALLMARAS (1987), compactação do solo refere-se à
compressão do solo não saturado, na qual acontece um aumento da sua
densidade em conseqüência da redução do seu volume, devido a expulsão do ar
dos poros do solo.
MANTOVANI
(1987)
caracterizou
um
solo
como
agronomicamente
compactado, quando a proporção do volume total de poros, para um certo volume
de solo, é inadequada ao máximo desenvolvimento de uma cultura ou manejo
eficiente do campo. Já DANIEL e MARETTI (1990) conceituaram camada de solo
compactada, como a faixa do perfil que, em sua extensão superficial ou subsuperficial, apresenta, devido a uma carga de compressão mecânica, um valor de
densidade do solo maior do que no seu estado natural.
Para uma mesma condição, o fator que governa a quantidade de
deformação que poderá ocorrer no solo é a umidade (WARREN et al. 1986; Dias
Junior, 1994 citado por DIAS JUNIOR, 1996). De acordo com COSTA et al.
(1996), quando o solo está seco, parte da força utilizada no processo de
compactação é consumida pelo atrito entre as partículas do solo. Nesta condição,
para DIAS JUNIOR (1996), a capacidade de suporte de carga do solo pode ser
suficiente para suportar as pressões aplicadas e a compactação do solo pode não
ser significativa. Por outro lado, EDMOND, (1962b) e WARREN et al. (1986),
trabalhando com efeitos do pisoteio animal sobre as propriedades físicas do solo,
observaram que o pisoteio sobre o solo seco causou destruição mecânica dos
agregados e compactou a camada superficial do solo.
4
Quando o solo está úmido, o arranjo é facilitado porque a água, apesar de
não ser considerada lubrificante, facilita o arranjo das partículas durante a
compactação. Se o solo estiver molhado e a água preencher os poros, a mesma é
capaz de evitar que a massa do solo se arranje, já que ela é mais deformável que
os sólidos e menos deformável que os gases que preenchem os poros dos solos
com baixo teor de umidade (COSTA et al. 1996). Para WARREN et al. (1986), em
solos molhados, a redução no espaço poroso total pode ser mínima, visto que a
água é virtualmente incompressivel.
Segundo Nichols e Clanton (1985) citado por VALLENTINE (1990)
pastagens irrigadas freqüentemente, sobre solos com textura tendendo a
franco/arenosa, pode não requerer a remoção total da carga animal. Por outro
lado, em solos de textura média a pesada (argiloso), maiores aplicações de
água por irrigação ou chuva muitas vezes requerem que os animais sejam
temporariamente removidos da pastagem até que o solo esteja apto a suportar
os animais sem o risco de sofrer impactos severos.
De acordo com HILLEL (1982), a compactação aumenta a densidade do
solo e a sua resistência mecânica e diminui a porosidade total, em relação ao
tamanho e continuidade dos poros. Para este autor, reduções significativas
ocorrem principalmente no volume dos macroporos, enquanto os microporos
permanecem inalterados. Neste sentido, segundo MOURA FILHO e BUOL (1972),
a compactação excessiva pode limitar a infiltração e redistribuição de água, trocas
gasosas, e o desenvolvimento do sistema radicular. Para CAMARGO e ALLEONI
(1997), outros atributos físicos do solo como aeração, temperatura e resistência
mecânica à penetração são modificados afetando também atributos químicos
(disponibilidade dos nutrientes para as plantas), biológicos (condições do solo
para o desenvolvimento de microrganismos) e a região ocupada pelas raízes – a
rizosfera. Ainda para esse autor, no final do processo, encontra-se a planta, que
será, em suma, o retrato do sistema de manejo adotado.
Além de todos estes efeitos adversos, a compactação do solo pode
apresentar efeitos benéficos tais como melhoria do contato solo semente e
aumento da disponibilidade de água em anos secos (DIAS JUNIOR, 1996).
5
Alguns trabalhos têm demonstrado que, uma leve compactação na superfície
do solo pode aumentar a capacidade de retenção de água destas camadas.
Trabalhando com retenção de água em solos com diferentes coberturas
vegetais
MIRANDA
(1998)
e
COSTA
(2000),
encontraram
uma
ligeira
superioridade nestes valores na camada superficial dos solos estudados, sob
pastagem em relação a mata.
Segundo BAUMGARTL e HORN (1991), a compactação é função da classe
textural, da estrutura, do potencial de água bem como dos tipos e intensidades
das cargas aplicadas. De acordo com LARSON et al. (1980), os solos podem ser
divididos em grupos conforme a variação da sua densidade com a tensão a eles
submetidos. Sendo assim, para estes autores, solos derivados de cinzas
vulcânicas, mesmo sob altas pressões, apresentam densidades do solo
relativamente baixas, devido à presença predominante da alofana como mineral
de argila; solos altamente intemperizados, com alto teor de óxidos de ferro,
apresentam densidades com valores médios sob baixas tensões e, devido ao
seu baixo índice de compressão apresentam densidades do solo que variam de
média a moderadamente altas a tensões elevadas; solos contendo argilas
expansíveis possuem densidades médias a baixas tensões e densidades
moderadamente altas a tensões elevadas; e solos de textura grosseira com
tamanho variado de partículas, normalmente apresentam densidades altas em
todas as tensões.
Quanto mais argiloso um solo, maior a expressão das forças de coesão e
adesão. Para solos com o mesmo teor de argila, quanto mais novo ele for, isto
é, quanto menos intemperizado e mais rico em argilas mais ativas, maior vai
ser a expressão das forças de coesão e adesão. Mas não é só a fração argila
que é importante. Altos teores de silte e de areia muito fina favorecem ao
encrostamento:
uma
forma
de
expressão
de
resistência
(consistência)
mecânica do solo, mais especificamente relacionada aos primeiros centímetros
da superfície do solo (RESENDE et al. 1999).
3. CAUSAS E EFEITOS DA COMPACTAÇÃO EM ATRIBUTOS DO SOLO
6
As forças que atuam no solo podem ser classificadas como externas e
internas (COHRON, 1971; CAMARGO e ALLEONI, 1997). Forças externas resultam
do tráfego de veículos, animais ou pessoas, assim como do crescimento de raízes
grandes que empurram as partículas do solo para forçar sua passagem, podendo
até causar compactação. As forças internas resultam de ciclos, como
congelamento e degelo, umedecimento e secamento, e expansão e contração da
massa do solo. Quando expressas como pressão, essas forças provavelmente
têm a mesma ação no sistema, não sendo necessária distinção entre elas
(CAMARGO e ALLEONI, 1997).
As forças externas resultantes da ação de pressões sobre determinada
área, como o trânsito de tratores e animais, são as maiores causadoras da
compactação do solo (SOUSA et al. 1998).
Apesar da reduzida importância dada aos processos de degradação física
do solo pelas instituições, empresas e técnicos que trabalham diretamente com os
pecuaristas já há algumas décadas são inúmeros os trabalhos que mostram os
efeitos negativos da compactação do solo, principalmente aqueles causados pelo
tráfego animal.
SOUSA et al. (1998) trabalhando com a influência da pressão exercida por
pisoteio de animais na compactação do solo calcularam os valores da massa, área
do casco e pressão de animais no solo (Quadro 1), mostrando que a pressão
exercida pelo bovino foi 106,5% maior que aquela exercida pelo trator.
Quadro 1 – Valores da massa, área do casco e pressão de animais do Vale do
Pajeú, em Pernambuco.
Animal
Área média do
Peso médio
Pressão
Porcentagem
casco (m )
(kg)
(Kpa)
(%)
Boi
0,103
400
190,3
100
Novilho
0,0057
200
171,9
90
Bezerro
0,0018
60
163,3
86
Eqüino
0,0076
250
161,2
85
Caprino
0,0016
35
107,2
56
2
7
Muar
0,0038
120
154,7
81
Asinino
0,0030
100
163,3
86
Trator
--
--
92,1
48
Fonte – SOUSA et al. 1998.
De acordo com Watkin e Clements (1978) citados por GAGGERO (1998),
dois aspectos requerem atenção no manejo animal sobre pastagens: a pressão de
pastejo e a movimentação dos animais. Estes mesmos autores estimam a carga
estática exercida pelos bovinos como variável entre 112 e 165 kPa, Durante a
movimentação do gado a mesma se multiplica, sendo consideravelmente maior.
As modificações de importância agronômica que ocorrem em solos
compactados pela ação do pastejo, dizem respeito a fatores como; aumento da
densidade do solo (HAVEREN, 1983; WILLATT e PULLAR, 1983) e da resistência
mecânica à penetração radicular (NAETH et al., 1990; PROFFITT, 1995), redução
da aeração (GRABLE e SIEMER, 1967; EAVIS, 1972; ALEGRE e LARA, 1991),
alteração do fluxo de água (EDMOND, 1962b; WILLATT e PULLAR, 1983;
AHMED et al. 1987) e calor (FERRERO, 1991; CAMARGO e ALLEONI, 1997), da
disponibilidade de água (EDMOND, 1958a; PROFFITT et al., 1993) e nutrientes
(NGUYEN, 1998), formação de crostas superficiais (PROFFITT et al., 1995),
aumento da runoff e erosão (ALDERFER e ROBINSON, 1947; NGUYEN et al.,
1998) e reduções no conteúdo de matéria orgânica (FERRERO, 1991). Num
determinado tempo e local, um desses fatores pode tornar restrito o
desenvolvimento das plantas, a depender do tipo de solo, da condição climática, da
espécie e do estádio de desenvolvimento da planta (CAMARGO e ALLEONI, 1997).
Os trabalhos que avaliam os efeitos do tráfego animal nas propriedades
físicas do solo (ALDERFER e ROBINSON, 1947; EDMOND, 1958b; TANNER e
MAMARIL, 1959; EDMOND, 1962a; CARVALHO, 1976; WARREN et al. 1986;
FERRERO, 1991; ALEGRE e LARA, 1991; PINZÓN e AMEZQUITA, 1991;
KONDO 1998; SHEATH e CARLSON, 1998; SINGLETON e ADDISON, 1999),
mostram que, de maneira geral, a compactação ocorre nos primeiros centímetros
do mesmo.
Em trabalho sobre a compressibilidade de três latossolos em função da
umidade e uso, KONDO e DIAS JUNIOR, (1999), mostraram, que o modelo
8
baseado na história de tensão do solo evidenciou o efeito da compactação
causada pelas máquinas de preparo do solo na camada de 27-30 cm, enquanto
que para a pastagem ficou demonstrado o efeito do pisoteio do gado na camada
superficial de 0-3 cm. Soehne (1958), citado por GREENWOOD et al. (1997)
mostrou que a distribuição do estresse (compactação) sob a mesma superfície
pressionada vai depender da área de contato. Onde a área de contato é menor,
por exemplo aquela promovida pelo casco de ovelhas, o estresse será confinado
próximo à superfície do solo. Avaliando os efeitos da taxa de lotação, por um
longo período (superior a 30 anos), nas propriedades físicas do solo,
GREENWOOD et al. (1997), observaram que a compactação do solo provocada
pelo pastejo de ovelhas limitou-se aos primeiros 5 cm do solo, mas mesmo assim,
o pastejo excessivo resultou em redução da porosidade, aumento da densidade
do solo e da resistência à penetração e consequentemente reduções na
condutividade hidráulica saturada dos solos estudados, quando comparados aos
solos das parcelas não pastejadas.
CORREIA e REICHARDT (1995), trabalhando em um latossolo na
Amazônia central sob condições de floresta primária e pastagens formadas com
capim Brachiaria humidicola com diversos anos de uso, observaram que nos solos
sob
pastagens
houve
aumento
da
compactação
e
conseqüentemente
impedimento mecânico do solo à penetração das raízes da gramínea estudada, na
camada de 0-10 cm em função do tempo de pastejo.
WARREN et al. (1986) analisando as respostas do solo ao pisoteio animal
sob um sistema de pastejo rotacional intensivo, observou que os efeitos deletérios
do pastejo tenderam a aumentar com o aumento da taxa de lotação. Segundo
estes mesmos autores, apesar de alguns estudos (Goodloe, 1969; Savory e
Parsons, 1980) evidenciarem que a movimentação dos animais pela pastagem
melhora a taxa de infiltração e reduz os processos erosivos dos solos devido a
quebra de crostas superficiais pelo impacto físico dos cascos dos animais no solo,
sem com isso causar compactação; eles observaram que o pisoteio em solo seco
causou destruição dos agregados de ocorrência natural e compactação na
camada superficial do solo, já em solo úmido, houve uma deformação nos
9
agregados existentes levando a criação de crostas superficiais impermeáveis
compostas de torrões de solo densos e instáveis.
Um aspecto a ser considerado no estudo de compactação do solo é que os
impactos causados por trafego de máquinas e principalmente dos animais pode
ser reduzido pela presença da cobertura do solo. Segundo DIAS FILHO (1998),
pastos formados com espécies cujo hábito de crescimento não proporciona
eficiente cobertura do solo e que são relativamente exigentes em fertilidade, como
o Panicum maximum, são normalmente mais suscetíveis à degradação precoce
que os pastos formados com gramíneas com hábito de crescimento decumbente e
menos exigentes em fertilidade do solo, como a Brachiaria humidicola.
Tendo em vista o seu hábito de crescimento ereto, é importante ressaltar
que o capim-colonião não cobre bem o solo, pois ele deixa entre as touceiras
muito solo exposto. Quando a produção de capim é muito alta e o terreno plano,
os detritos orgânicos ajudam, em parte, a cobrir o solo, protegendo-o, até certo
ponto, contra o impacto direto das gotas de chuva. Nos locais mais inclinados o
solo fica exposto. O encrostamento da superfície, num solo muito propício a isso,
facilita ainda mais o processo de remoção deste. Nesses locais, empobrecidos em
nutrientes, o capim-colonião, muito exigente, não vai tão bem, e isso agrava ainda
mais o processo erosivo (RESENDE et al., 1993).
WOOD e BLACKBURN (1984) trabalhando em solos sob pastagens com
diferentes coberturas vegetais, observaram diferenças nos valores de densidade
do solo nos diferentes ambientes, pastejados de forma semelhante, encontrando
os maiores valores em áreas com comunidades de gramíneas que apresentavam
menor crescimento. PINZON e AMEZQUITA (1991) em trabalho semelhante,
observaram que a compactação do solo medida pela resistência à penetração foi
maior entre 5 cm e 15 cm nos solos vegetados por Homolepis aturensis, e
diminuiu em solos com Brachiaria decumbens. O esforço à penetração foi maior
em terras de baixada e em solos argilosos, principalmente naqueles vegetados
com H. aturensis. Ainda segundo estes autores, a B. decumbens, devido à sua
maior densidade de raízes e pela cobertura que promove no solo, reduz a ação do
pisoteio dos animais que promovem a compactação do solo.
10
Segundo Naeth et al. (1990) citado por NAETH et al. (1990), com a remoção
da vegetação, pelo pastejo, o seu efeito amortecedor é reduzido fazendo com que o
solo fique mais suscetível à compactação. Menores quantidades de matéria orgânica
em tratamentos sob pastejo pesado, podem também provocar o mesmo efeito.
3.1. Efeito da compactação sob a ciclagem de nutrientes
Considerando a reciclagem de minerais em um ecossistema da pastagem, a
união com o solo assume importância crucial. Assim, é importante considerar a
interação solo-planta-animal no contexto da ecologia do pasto (NASCIMENTO Jr. 1998).
As plantas obtêm os nutrientes que necessitam através da absorção, pelas
raízes, dos elementos existentes na solução do solo. A absorção destes nutrientes
dá-se por três processos: intercepção radicular, fluxo de massa e difusão (Barber
e Olson, 1968; Corey, 1973 citados por RAIJ, 1991). De acordo com RUIZ (1986),
uma análise mais crítica questionaria o conceito de intercepção radicular, pois, na
prática, esse processo não passaria de um mecanismo de fluxo de massa ou
difusão, alterados pela menor distância percorrida e pelo maior gradiente de
concentração do íon.
O fluxo de massa está associado ao gradiente de potencial matricial provocado
pela absorção de água pelas plantas. Assim, a concentração do íon na solução do solo
e a taxa de transpiração do vegetal determinam a quantidade transportada por esse
mecanismo. A difusão, pelo contrário, é devida ao movimento térmico, ao acaso, dos
íons ou moléculas num meio líquido. O gradiente de concentração provoca um
movimento maior de íons em direção aos pontos de absorção do que no sentido
oposto (Barber, 1974 e Wild, 1981 citados por RUIZ, 1986).
Segundo NOVAIS e SMYTH (1999), o suprimento de um nutriente, como o
P, da solução do solo até a superfície das raízes, por meio do fluxo difusivo, é
expresso pela Lei de Fick:
F = - DAδ
δ c/δ
δx
(Eq.1)
em que F é o fluxo difusivo do nutriente, em moles s-1, através de uma superfície
de área A, em cm2, proporcionado pelo decréscimo de sua concentração (δ
δ c), em
11
moles cm-3, com o aumento da distância de transporte (δ
δ x), em cm; D é
denominado coeficiente de difusão, em cm2 s-1. A variável Aδ
δ c/δ
δ x é denominada
gradiente de concentração, ao longo da distância de transporte de nutriente.
O coeficiente de difusão, D, é definido pela equação:
D = D 1θ f δ I/δ
δQ
(Eq.2)
em que D1 é o coeficiente de difusão do elemento, em cm2 s-1; θ é o conteúdo
volumétrico de água no solo, em cm3 cm-3; f é o fator de impedância,
adimensional, variável conforme a tortuosidade da trajetória da difusão. A
tortuosidade é variável conforme a textura do solo, uma vez que partículas
maiores, como nos solos arenosos, aumentam a tortuosidade em relação às
partículas mais finas, como nos solos argilosos; partículas mais finas permitem a
trajetória mais retilínea do nutriente até a raiz.
A compactação pode afetar o status de nutriente no solo, tanto por
caminhos deletérios quanto benéficos. Desta forma, a compactação pode
aumentar a taxa de movimentação dos nutrientes, para as raízes, por difusão e
fluxo de massa. Por outro lado, pode resultar em um decréscimo na quantidade de
nutrientes mineralizados provenientes da matéria orgânica do solo. Se a
compactação aumenta a runoff e com isso reduz o conteúdo de água no solo, a
área seccional de passagem disponível para a difusão decresce, reduzindo com
isso, o fluxo difusivo, e talvez reduzindo o fluxo convectivo de nutrientes. De
qualquer modo, se a entrada de água permanecer satisfatória e as práticas de
manejo
garantir
uma
fertilização
adequada
através
do
próprio
uso
de
fertilizantes, uma compactação moderada pode não ser danosa para o status de
nutrientes à planta (KEMPER et al., 1971).
A influência da compactação na difusão de nutrientes (movem-se
principalmente por difusão, no solo, íons que reagem com a superfície das
partículas, como é o potássio em certas condições, e o fósforo) ainda não é muito
clara. Existem experimentos nos quais a compactação aumenta, e outros nos
quais ela diminui o coeficiente de difusão dos íons (CAMARGO e ALLEONI, 1997).
12
Segundo NOVAIS e SMYTH (1999), as menores respostas à adubação
observadas em nossos solos, como os anos de cultivo, em boa parte, seriam
resultantes da degradação das propriedades físicas desses solos, levando ao
aumento de suas densidades e, como conseqüência, à adsorção de fósforo,
preferencialmente ao fluxo difusivo (Figura 2). Com a compactação, aumenta a
participação de microporos, com o aumento da energia de retenção da água no
solo; aumenta a viscosidade da água e a interação de íons de fosfato e superfície
dos colóides ao longo de sua trajetória de difusão, fazendo com que o fosfato
tenha que se difundir cada vez mais próximo de superfícies positivamente
carregadas, que o adsorvem. Para que o P continue chegando até às raízes,
doses cada vez maiores terão de ser aplicadas, de modo que aumente a
saturação por P nessas superfícies adsorventes e possibilite a manutenção do
fluxo difusivo em níveis pelo menos razoáveis, em termos de demanda da
planta (Figura 2). Nessas condições de degradação das propriedades físicas
dos solos, há forte diminuição do fator de impedância, f, diminuindo o
coeficiente de difusão, D (Eq.2) e, como conseqüência, o fluxo difusivo ( F)
de P no solo (Eq.1).
+++--++--+++--++
Compactação
+++--++--+++--++
Difusão
H2 PO4 -
Raiz
Adsorção
+++--++--+++--++
+++--++--+++--++
Compactação
FONTE – NOVAIS e SMYTH (1999)
Figura 2. Efeito da compactação de uma amostra de um solo altamente intemperizado
(com predomínio de cargas positivas) sobre o fluxo difusivo de fósforo no solo.
13
Trabalhando com resposta da soja e do eucalipto a fósforo em solos de
diferentes texturas, níveis de densidade e de umidade, RIBEIRO (1999), observou
que o fluxo difusivo do P nos solos estudados foi fortemente reduzido pelo
decréscimo de umidade do solo ou pelo aumento da sua densidade, sendo que o
aumento da densidade do solo foi mais prejudicial ao crescimento das plantas no
Latossolo Vermelho-Escuro do que no Latossolo Vermelho-Amarelo.
Avaliando as respostas de variedades de soja à compactação de camadas
de solo, BORGES et al. (1988), observaram que as concentrações de fósforo,
potássio e magnésio na parte aérea das plantas aumentaram, com a
compactação, até a densidade de, aproximadamente, 1,0 g/cm3, caindo daí por
diante. Todavia, a concentração de cálcio caiu linearmente com o aumento da
compactação do solo.
A compactação do solo reduz o espaço poroso total e consequentemente
reduz a condutividade do solo quando saturado com água. A condutividade
hidráulica de um solo não saturado, com umidade abaixo da capacidade de
campo, é maior para um solo compactado do que para um solo não compactado
devido ao aumento do número de poros pequenos, ao contrário do que acontece
para a condutividade hidráulica do solo saturado (KEMPER et al., 1971). Para um
mesmo solo, em condição não saturada, a diminuição do conteúdo de água
provoca uma queda menos acentuada da condutividade hidráulica num solo
compactado que num solo não compactado. Assim, por exemplo, se a
condutividade do solo não saturado aumenta com a compactação, o fluxo de
massa será maior, carreando mais rapidamente os íons da solução. Neste caso,
por este mecanismo, a compactação aumentará o transporte de íons até a
superfície absorvedora. Isto ocorre com o íon nitrato, por exemplo, dado que o
fluxo de massa é muito importante para seu movimento (KEMPER et al., 1971;
CAMARGO e ALLEONI, 1997).
14
MURPHY et al., (1995), em trabalho realizado para avaliar os efeitos do
pastejo de bovinos e ovinos sob os organismos do solo, fertilidade e compactação,
observaram que nas áreas pastejadas somente com carneiros (S) e naquelas
pastejadas com uma combinação de bovinos e carneiros (CS), áreas que
apresentavam um aumento relativamente pequeno na densidade do solo em
relação a área pastejada apenas com bovinos (C), apresentaram tendência de
aumento nos níveis de N,P,K, Ca e C na área S e nos níveis de N e K na área CS
em relação a área C. Segundo estes autores, os maiores níveis de nutrientes nos
solos pastejados por carneiros pode ser reflexo de uma distribuição mais uniforme
das fezes e urina destes animais na área, comparada a distribuição promovida
pelos bovinos que é uma deposição concentrada e desuniforme. Alem disso, os
autores citam que a maior compactação na área C provavelmente afetou
negativamente o desenvolvimento dos organismos do solo e o crescimento das
raízes das plantas. O crescimento de plantas mais vigoroso, observado nas áreas
pastejadas por carneiros provavelmente estaria ligado a uma maior ciclagem de
nutrientes neste tratamento.
Segundo NASCIMENTO Jr. (1998), na maioria dos ecossistemas de
pastagens, N é o principal nutriente que limita o crescimento. Sabendo que este
elemento não é um componente da rocha matriz e que grande quantidade de N2
na atmosfera não está disponível para as plantas vê-se que a reciclagem de
nitrogênio no ecossistema é um importante regulador das produções primárias e
secundárias (Kephart et al., 1995 citado por NASCIMENTO Jr. 1998). Desta
forma, a compactação do solo, afetando o desenvolvimento dos organismos do
solo, pode resultar em um decréscimo na quantidade de nutrientes mineralizados
provenientes da matéria orgânica do solo alterando o processo de reciclagem
deste e de outros elementos o que reduziria o seu fornecimento às plantas e,
conseqüentemente, a produtividade do sistema.
NASCIMENTO Jr. 1998, em revisão sobre degradação de pastagens e
critérios para avaliação, menciona que ao manter uma taxa de lotação mais ou
menos constante nos anos de exploração, a cada ano essa pressão de pastejo
será cada vez maior, em razão da recuperação cada vez menor do pasto a cada
15
estação de crescimento, dada pela incapacidade de recuperação da planta
fazendo com que a pastagem comesse a apresentar os primeiros sinais de
deterioração. Nesse ponto, o “pool” de nutrientes disponíveis para o crescimento
da planta será tão baixo que não propiciará a recuperação da pastagem nos níveis
exigidos pelo consumo dos animais.
3.2. Resposta das plantas à compactação do solo
O efeito da compactação no rendimento das culturas ainda não está muito
claro. Há experimentos em que a compactação leva à redução e outros em que
leva ao aumento de rendimento (BORGES et al., 1988). Rosemberg (1987), citado
por BORGES et al. (1988) afirma que o rendimento das culturas em solos
compactados depende da classe de solo, da atividade de argila, da umidade, das
espécies e , mesmo, da variedade.
O impedimento mecânico que restringe ou inibe o crescimento radicular
pode ser expresso em termos de densidade do solo (TAYLOR e GARDNER,
1963). Para o mesmo solo, quanto mais elevada for a densidade, maior será a sua
compactação, menor a sua porosidade total e, conseqüentemente, maiores serão
as restrições ao desenvolvimento das plantas (KIEHL, 1979). Para este mesmo
autor, as amplitudes de variação das densidades de solo situam-se dentro dos
seguintes limites médios: solos argilosos, de 1,00 a 1,25 g cm-3; solos arenosos,
de 1,25 a 1,40 g cm-3; solos humíferos, de 0,75 a 1,00 g cm-3; e solos turfosos, de
0,20 a 0,40 g cm-3.
Desenvolvendo trabalho sobre densidade do solo e penetração de raízes,
VEIHMEYER e HENDRICKSON (1948) mostraram que a capacidade das raízes de
penetrar solo compactado varia de solo para solo e mesmo de planta para planta.
Quase sempre o valor-limite situa-se em torno de 1,75 g cm-3 para solos arenosos e
1,45 g cm-3 para solos argilosos. Em relação às raízes de girassol, estes autores
observaram que elas não penetraram em alguns solos com densidades do solo entre
1,7 e 1,8 g cm-3, e a restrição ao crescimento foi total em todos os solos estudados,
quando a densidade foi igual ou maior que 1,9 g cm-3.
16
Avaliando a capacidade das raízes de plantas jovens de aveia de penetrar
em poros de diversos diâmetros e diversos graus de rigidez, WIERSUM (1957)
encontrou dados que indicam que tais raízes só penetraram poros cujo diâmetro é
maior que os das raízes muito jovens, uma vez que a plasticidade da ponta de
raízes jovens não lhe permite contrair-se para se introduzir em um poro mais
estreito.
GLINSKI e LIPIEC (1990) observaram que impedimentos mecânicos na
superfície do solo resultaram em uma acumulação superficial de raízes de
“bluegrass”, milho e cevada e também afetaram a distribuição vertical e horizontal
de raízes de milho ao longo de todo o perfil do solo. Segundo estes autores, esta
acumulação pode promover distribuição desuniforme de nutrientes e, ao mesmo
tempo, exaustão das camadas superficiais. Quando os obstáculos mecânicos
localizavam-se na base da camada arável, houve redução na densidade das raízes
do milho não só na área compactada, como também ao longo de todo o perfil. Para
estes autores, estas alterações na proliferação e no crescimento das raízes dentro do
perfil do solo afeta a assimilação de água e nutrientes pelas plantas.
Apesar dos efeitos da compactação nos solos sob pastagens ficarem
restritos à camada superficial dos mesmos, diversos autores tem mostrado que a
resistência dos solos à penetração das raízes reduzindo a capacidade de
elongação da mesma se constitui no principal fator causador de reduções na
produtividade das gramíneas forrageiras. FERRERO (1991), avaliando o efeito da
compactação do solo provocada pelo pisoteio animal no desenvolvimento de duas
espécies de gramíneas (Lolium perenne e Phleum pratense) com diferentes taxas
de estabelecimento e suscetibilidade ao pisoteio do solo, observou que a
compactação afetou o desenvolvimento das gramíneas reduzindo a produção de
matéria seca e elongação de raízes. Em ambas as espécies avaliadas houve
concentração de raízes até a profundidade de 5 cm, sendo este efeito mais
pronunciado na parcela mais compactada. Os efeitos da compactação foi mais
marcante para a P. pratense do que para o L. perenne.
Com o objetivo de avaliar alguns efeitos das condições físicas do solo sob o
crescimento
de
azevém
EDMOND
(1958b),
17
promoveu
vários
níveis
de
compactação num solo franco siltoso até chegar em uma condição extrema de
selamento. Os resultados mostraram que num nível de compactação menor o
crescimento do azevém foi aparentemente favorecido. Segundo o autor, em
virtude da textura do solo estudado, esta compactação foi necessária para o bom
crescimento das plantas. Por outro lado, quando o solo apresentou-se selado, o
crescimento do azevém foi reduzido, pois o selamento provavelmente restringiu a
difusão gasosa do solo, afetando a oxigenação do mesmo. BRYANT et al. (1972),
em trabalho sobre os efeitos do pisoteio de bovinos sobre a produção de
“Bluegrass” e a compactação do solo, observaram que à medida que a pressão de
pastejo aumentou houve um decréscimo na produção de forragem. Para estes
autores esta redução pode, parcialmente ser atribuída, à resistência do solo ao
desenvolvimento das raízes.
TANNER e MAMARIL (1959), trabalhando em solos sob pastagem
compactados pelo tráfego animal, observaram que a compactação em um solo de
textura fina reduziu severamente o espaço poroso aberto à aeração e causou um
decréscimo de 20% na produção de alfafa durante o primeiro ano de pastejo.
SILVA et al. (1992) avaliando o comportamento de cinco gramíneas
forrageiras (capims gordura, andropogon, colonião, tobiatan e braquiária),
cultivadas por 60 dias, em vasos que receberam amostras de solo, que foram
compactadas em diferentes níveis de densidade (0,85 a 1,25 g/cm3), observaram
que o capim-gordura, seguido pelo capim-colonião, apresentou maior restrição ao
crescimento do sistema radicular nas camadas compactadas. Nas demais
espécies, o sistema radicular cresceu e atravessou o solo compactado, mesmo na
maior densidade.
Segundo PINZÓN e AMÉZQUITA (1991), em geral, o pisoteio dos animais
compacta o solo nos primeiros 15 cm, ocasionando uma severa diminuição no
movimento interno de água e um aumento na densidade do solo; isto traz como
conseqüência uma diminuição na porosidade e trocas desfavoráveis na relação soloágua-ar que afetam o desenvolvimento das raízes das plantas e a sua produtividade.
18
4. FORRAGEIRAS COMO UM FATOR DE RECUPERAÇÃO DE SOLOS
COMPACTADOS
As pastagens, além de terem grande potencial na produção de alimentos,
representam uma forma racional de conservação e recuperação de solos
degradados. Apresentam, por razão da cobertura do solo, uma proteção contra o
impacto da gota de água da chuva, evitando a destruição superficial do solo. Leva
a aumentos da taxa de infiltração, reduzindo o escoamento superficial e
atenuando o fenômeno da erosão. O manejo do solo através do uso de pastagens
conduz a uma interação de fatores de natureza química, física e biológica do solo,
de forma contínua e simultânea, de tal maneira que, modificações em qualquer um
desses fatores provocarão mudanças nos demais MORAES (1993).
SILVA e MIELNICZUK (1997), estudando o efeito de plantas (densidade de
raízes) sobre a formação e estabilização de agregados, em Latossolo Roxo e
Podzólico Vermelho-escuro, ambos textura argilosa, observaram que a densidade
de raízes teve alta correlação com a formação e estabilidade de agregados, nas
áreas de gramíneas. A elevada densidade de raízes e as condições por elas
desenvolvidas foram responsáveis pela melhor agregação de tais solos, uma vez
que a alta densidade de raízes promove aproximação de partículas pela constante
absorção de água do perfil de solo. As periódicas renovações de raízes do
sistema radicular e a uniforme distribuição de exsudados no solo estimulam a
atividade microbiana, cujo sub produto atua na formação dos agregados.
KONDO (1998), trabalhando com a compressibilidade de três latossolos
sob uso com cultura anual, mata natural e pastagem, observou que os solos sob a
condição de cultura anual foram mais suscetíveis à compactação do que aqueles
sob mata natural e pastagem, devido à sua menor capacidade de suporte de
carga para uma mesma faixa de umidade. Em trabalho sobre sustentabilidade de
agroecossistemas, ALVARENGA e DAVIDE (1999) comparando ambientes de
cerrado, pastagem nativa, pastagem plantada com 10 anos de uso, culturas
anuais e reflorestamentos de eucalipto com 1 e 15 anos também observaram que
o agrossistema culturas anuais foi o que se apresentou mais alterado no que diz
19
respeito às características físicas do solo, demonstrando, de maneira geral,
degradação da sua qualidade. Observando os resultados obtidos por estes
autores, pode-se constatar que, no que diz respeito a alterações nas
características físicas do solo, os ambientes de pastagem não diferiram
estatisticamente dos ambientes de cerrado e reflorestamento, o que sugere que
na área estudada o ambiente de pastagem é altamente conservador.
Utilizando solos com características físicas homogêneas, em condições de
umidade parecida e com taxas de lotação variadas, para avaliar a recuperação de
solos compactados sob pastagens STEPHENSON e VEIGEL (1987), observaram
que, nas áreas com taxa de lotação considerada normal (10 animais/ha) o pasto
recuperou 58% da sua densidade, em relação a parcela não compactada, em 12
meses, após a retirada dos animais da área. Neste mesmo período, na parcela
onde foi colocada uma elevada taxa de lotação (40 animais/ha), o solo recuperou
32% da sua densidade e após 16 meses de descanso ambas as parcelas estavam
com densidade do solo com valores mais elevados que a parcela de controle
apenas 9%. Em trabalho semelhante, GREENWOOD et al. (1998) examinaram o
potencial de regeneração natural das propriedades físicas degradadas de solos,
após a exclusão do pastejo, e observaram que depois de dois anos e meio houve
um significativo aumento da condutividade hidráulica não saturada dos solos
estudados quando comparados aos tratamentos de controle que continuavam
sendo pastejados. A condutividade hidráulica não saturada e a densidade do solo
das camadas superficiais das parcelas não pastejadas, foram comparáveis a
pastagens não utilizadas há 27 anos. Segundo estes autores, a recuperação
natural das propriedades físicas do solo nas áreas estudadas, foi devido à
atividade biológica e ciclos de umedecimento e secagem na ausência do efeito
compactação do pisoteio animal.
Trabalhando em uma área com um histórico de cultivos sucessivos e
pastejo de mais com mais de 15 anos de uso, que causaram a degradação do
solo, BRIDGE et al. (1983) avaliaram o comportamento de espécies de
leguminosas introduzidas em pastagens nativas, após a queima das mesmas. Os
autores observaram que a introdução de leguminosas, permitiram a formação de
20
pastagens bem estabelecidas que promoveram uma melhor cobertura dos solos e
a formação de camadas substanciais de litter, melhorando a estrutura do solo,
pelo aumento na quantidade de macroporos e consequentemente aumentos na
sortividades e nas taxas de infiltração de água no solo. Neste trabalho foi também
observado que determinadas espécies de leguminosas, em combinação, foram
mais eficientes em melhorar a estrutura dos solos que outras.
BELL et al. (1997), avaliando o comportamento de espécies de gramíneas
(Penisetum clandestinum e Chloris gayana) na recuperação de áreas degradadas,
cultivadas intensivamente com uso de máquinas, por vários anos, observaram que
as pastagens melhoraram significativamente a fertilidade física dos solos
estudados, num período entre 2 e 4 anos. Os efeitos mais significativos foram a
melhoria da macroporosidade, tanto em superfície quanto em subsuperfície e a
redução na formação de crostas superficiais, devida à melhora na estabilidade dos
agregados, além da melhoria na taxa de infiltração de água no solo. Ainda
segundo os autores, a pastagem foi capaz de melhorar a compactação das
camadas do solo até uma profundidade de 15 cm, melhorando significativamente
a condutividade hidráulica nestas camadas. O P. clandestinum foi a espécie
mais efetiva em superar a infertilidade física do solo, particularmente em termos de
melhorar a estabilidade dos agregados, esta gramínea foi capaz de restaurar as
propriedades físicas do solo em apenas 2 anos.
NOVAIS e SMYTH (1999), exemplificando o que seria considerado
condição física desejavelmente tamponada, ou com alto poder de recuperação,
citaram Smyth e Cassel (1995) que em trabalho de recuperação de pastagem,
submetidas a diferentes intensidades de pastejo, em experimento de longa
duração, concluíram que o poder de recuperação de algumas associações solopastagem da região amazônica é suficiente para recuperar propriedades físicas de
solos submetidos a pastagens degradadas pelo super-pastoreio.
Diante de todas as considerações feitas neste trabalho, com relação a
compactação e seus efeitos nos solos e nas plantas em ambientes pastoris, bem
como em relação aos efeitos benéficos que as gramíneas podem promover nos
solos
quando
bem
cultivadas,
podemos
21
argumentar
que
os
problemas
relacionados às propriedades físicas do solo, nestes ambientes (excetuando-se os
de ocorrência natural), estão muito mais ligadas ao mau uso dos seus recursos
pela falta de estratégias eficazes no manejo dos mesmos, do que somente pelas
pressões causadas pela necessidade de implantação e uso destes sistemas.
Sendo assim, o uso de técnicas elaboradas que consigam integrar as
necessidades dos fatores homem, animal, planta e meio físico, tentando sempre
se aproximar do máximo ótimo, seria uma solução viável e que poderia garantir a
sustentabilidade destes sistemas, principalmente no que se refere a física de
solos.
NEATH et al. (1990) trabalhando com impactos da compactação
provocados pelo pisoteio animal, sugerem que pessoas que trabalham com o
manejo de pastagens, poderiam utilizar regimes de pastejo seletivos, que
mantivesse a superfície do solo em condições de suportar as forças de
compactação promovidas pelo pastejo, evitando com isso alterações na densidade
do solo e na resistência à penetração que são danosas ao desenvolvimento das
plantas. Segundo os autores, estes regimes de pastejo mantem altos níveis de
matéria orgânica no solo, litter e cobertura vegetal que promove um efeito
amortecedor efetivo entre o solo e o pisoteio animal minimizando os principais
fatores da compactação.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA
FORRAGICULTURA - ZOO 650
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
IMPACTO ANIMAL SOBRE O COMPONENTE ABIÓTICO DO SOLO:
CICLAGEM DE NUTRIENTES E COMPACTAÇÃO
VIÇOSA- MG
JUNHO-2000
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