3.10 Água em solos arenosos: Estabelecimento de déficithídrico em culturas

José Renato Bouças Farias"Alexandre Lima Nepornuceno-Norman Neurnaier"

A explosão do agronegócio da soja tem levado à ocupação de uma novafronteira agrícola, envolvendo solos arenosos (com menos de 15% deargila), tidos como de baixo potencial produtivo, elevado risco de degra-dação e baixa aptidão para cultivos anuais. Embora possam apresentar,com manejo adequado, a curto prazo, excelentes resultados de produ-ção, a manutenção da sustentabilidade de sistemas agrícolas, no longoprazo, com um mínimo de impactos negativos ao meio ambiente, é umgrande desafio e exige uma série de cuidados especiais de manejo. Emgeral, esses solos constituem ambientes muito frágeis e são considera-dos de baixa capacidade produtiva, apresentando uma série de limita-

1 Eng. Agrônomo, MSc, Dr., Pesq. da Embrapa Soja. Pós-Doutorando CEPAGRI-UNICAMP; jrenato@cnpso.embrapa.br

2 Eng. Agrônomo, MSc, Dr., Pesq. da Embrapa Soja.

148 Embrapa Soja. Documentos, 265

ções relacionadas à baixa fertilidade natural, à baixa capacidade de re-tenção de água e à alta suscetibilidade à erosão. Sendo o armazenamentode água um dos principais fatores limitantes à produção agrícola nestessolos, serão aqui abordados alguns aspectos relacionados à disponibili-dade de água em solos arenosos e o estabelecimento de déficits hídricosem culturas.

A disponibilidade hídrica durante a estação de crescimento é a principallimitação à expressão do potencial de rendimento das culturas de verão,independentemente do ciclo da cultivar, do local e da época de semeadu-ra. Além disso, constitui-se na maior causa de variabilidade dos rendi-mentos de grãos observados de um ano para outro nas diversas regiõesprodutoras brasileiras. Para exemplificar, somente na safra 2003/2004,deixou-se de colher nos estados do Paraná e Rio Grande do Sul cerca de7 (sete) milhões de toneladas de soja. Na safra 2004/2005, este cenáriofoi ainda pior, com perdas de mais de 11,5 milhões de toneladas de sojadevido à ocorrência de seca somente nos estados do PR e RS, o querepresentou mais de 80% das perdas totais de soja na última safra brasi-leira. As implicações são enormes uma vez que, não somente produtores,mas toda a sociedade é afetada.

A água constitui, em geral, cerca de 90% do peso das plantas, atuandoem, praticamente, todos os processos fisiológicos e bioquímicos. É res-ponsável pela manutenção da turgescência e atua como reagente emvárias importantes reações na planta, como a fotossíntese. Desempenhaa função de solvente, através do qual gases, minerais e outros solutosentram nas células e movem se através da planta. Tem, ainda, papel fun-damental na regulação térmica da planta, agindo tanto no resfriamentocoma na manutenção e na distribuição do calor.

A contabilidade de todas as entradas e saídas de água de um sistemaagrícola compõe o que se chama de balanço hídrico da cultura. Nessebalanço, são consideradas como principais entradas de água no sistemaa precipitação pluviométrica, a irrigação e a ascensão capilar. Como prin-cipais processos de perdas têm-se a evaporação da água no solo, atranspiração da planta, o escorrimento superficial e a drenagem profunda.A diferença entre as perdas e os ganhos resulta na variação do volume de

Ata da XXVII Reunião de Pesquisa de Soja da Região Central do Brasil 149

água armazenado pelo solo. De uma forma bastante simplificada, paraefeitos práticos, pode-se assumir que as necessidades de água de umacultura, representadas pela soma da evaporação do solo mais a trans-piração da planta (evapotranspiração), em sistema não irrigado, são aten-didas pela precipitação pluviométrica mais a água armazenada pelo solo.

No sistema solo-planta atmosfera, o movimento da água dá-se dos maio-res potenciais para os menores, ou seja, de onde a água está mais dispo-nível para onde está mais fortemente retida (potenciais mais negativos).No solo é onde a água encontra-se retida de forma mais fraca e na atmos-fera é onde se encontra mais fortemente retida. Desta forma, toda a dinâ-mica da água no sistema solo-planta-atmosfera ocorre em função da de-manda evaporativa da atmosfera (DEA), que, em última análise, determi-na a magnitude da perda de água por transpiração e, conseqüentemente,a necessidade de absorção pelas raízes (Bergamaschi et aI., 1999). Atranspiração ocorre, então, em função da DEA e, de forma prática, o défi-cit hídrico tem início quando a transpiração da planta começa a ser limita-da pela disponibilidade de água no solo.

O solo, então, é o grande armazenador e fornecedor de água às plantas,sendo a água retida por processos de capilaridade (em função do volumee tamanho dos poros) e por adsorção (água aderida à superfície das par-tículas). Vários fatores afetam a retenção de água em um solo, como atextura e a estrutura do solo, o teor de matéria orgânica e o tipo de argila.A textura é o principal fator, pois define a área superficial específica (áreada superfície das partículas por unidade de volume) e o tamanho dosporos. Quanto menor o tamanho das partículas maior será a área super-ficial específica e, conseqüentemente, maior o volume de água retida poradsorção. A estrutura determina o arranjo das partículas, definindo a dis-tribuição, o tamanho, a tortuosidade e a continuidade dos poros. Quantomaior o tamanho dos poros, menor é a força de retenção da água. Acapilaridade atua na retenção de água quando os solos estão bastanteúmidos, com os poros razoavelmente cheios de água, sendo determinantesa textura e a estrutura. À medida que o solo seca, os poros vão se esvazi-ando e filmes de água recobrem as partículas do solo. Nestas condições,a textura assume maior importância, pois a adsorção passa a dominar a

150 Embrapa Soja. Documentos, 265

retenção de água pelo solo. A água mais fortemente retida pelo solo é aágua adsorvida às partículas. A composição textural de um solo não podeser alterada, ao passo que a estrutura pode ser modificada por práticasde manejo como rotação de culturas, adubação verde, semeadura direta,etc. (Reichardt, 1987). O exposto acima explica a maior retenção de águaem solos de textura mais fina (solos argilosos).

A força de retenção da água pela matriz do solo é chamada de potencialmatricial da água no solo. Quanto menor a umidade do solo, maior é aforça de retenção (mais negativo é o potencial da água no solo) e maisdifícil será a absorção de água pela planta. Desta forma, nem toda a águaarmazenada no solo está disponível às plantas. Em função disto, foramdefinidos os limites máximos e mínimos de retenção de água pelo solo, ea capacidade de água disponível (CAD). A CAD expressa o volume máxi-mo de água disponível às plantas no perfil do solo, sendo obtida peladiferença entre os limites máximo (capacidade de campo) e mínimo (pon-to de murcha permanente) de água disponível, multiplicada pela profundi-dade efetiva do sistema radicular. A equação abaixo expressa o cálculopara obtenção da CAD:

u - UCAD = cc PMP. P100

onde:

Ucc = umidade volumétrica do solo na capacidade de campo (%);

U = umidade volumétrica do solo no ponto de murcha permanente (%);PMP

P = profundidade efetiva do sistema radicular (mm).

Solos de textura mais fina (mais argilosos) armazenam maior quantidadede água do que solos com partículas mais grossas (arenosos), ou seja,para uma mesma profundidade, solos argilosos têm maior valor de CAD.Na Figura 3.21, estão representados o armazenamento de água em soloscom diferentes composições texturais. Solos arenosos, devido a maiormacroporosidade, perdem rapidamente a água retida por gravidade (águagravitacional- AG). Solos argilosos, em função da maior retenção de águapor adsorção e maior microporosidade, retêm volumes mais elevados de

Ata da XXVII Reunião de Pesquisa de Soja da Região Central do Brasil 151

Armazenamento de água no solo

ARGILOSO ARENOSO

AG

PMP cc

PMP

Solo Seco

Figura 3.21. Representação esquemática do armazenamento de água em solosde textura argilosa e arenosa.

água em capacidade de campo e em ponto de murcha permanente, re-sultando num maior volume de água disponível (AD). Muito da águaadsorvida às partículas permanece indisponível às plantas devido a forteretenção, por adsorção, razão da maior quantidade de água não disponí-vel (AfiD) também em solos argilosos.

No passado, a água armazenada no solo era expressa e medida em ter-mos quantitativos (umidade gravimétrica ou volumétrica). Porém, como aretenção de água varia muito em função da composição textural, do teorde matéria orgânica e da estrutura do solo, passou-se a expressar a umi-dade do solo em termos de energia (potencial da água no solo), podendo,desta forma, ser relacionado diretamente ao estado energético da águana planta e na atmosfera. A força de retenção da água no solo resulta,principalmente, de dois componentes: potencial matricial, devido aos pro-cessos de adsorção e capilaridade; e potencial gravitacional, resultanteda ação da gravidade terrestre. O potencial gravitacional é mais atuantequando a água está livre no solo (água gravitacional), provocando a suadrenagem para camadas mais profundas. À medida que o solo seca, au-

152 Embrapa Soja. Documentos, 265

menta a força de retenção de água pela matriz do solo, acentuando opotencial matricial. Em solos com alta concentração salina ou com acúmulode adubos minerais, passa a ser importante, também, o potencial osmótico.

Quando o potencial matricial da água no solo equilibra com o potencialgravitacional, o solo está em capacidade de campo. Neste ponto, o poten-cial matricial varia de -0,03 a -0,01 MPa. Em solos com drenagem maisrápida (arenosos), emprega-se o valor de -0,03MPa (-1/3 atm) como po-tencial matricial da água em solo na capacidade de campo (CC), ao pas-so que solos com drenagem mais lenta (argilosos), adota-se o valor de -0,01MPa. O ponto de murcha permanente (PMP) equivale a um potencialmatricial de -1,5MPa, para qualquer tipo de solo. Tais valores de limitemáximo e mínimo de retenção de água no solo são teóricos, podendoalgumas culturas absorver água em potenciais inferiores ao PMP e outrasnem suportarem tal limite, bem como certas culturas estarem em condi-ção de excesso hídrico quando na CC ou absorver água em potenciasacima deste nível. Apesar disso, esses conceitos são muito usados e pos-suem inúmeras aplicações na atividade agrícola.

Devido a diferente composição textural e, conseqüentemente, distintascaracterísticas físico-hídricas, solos argilosos e arenosos retém distintasquantidades (volumes) de água num mesmo potencial matricial. Em fun-ção da maior microporosidade e maior área superficial específica, solosargilosos retém maior volume de água do que solos arenosos, para ummesmo valor de potencial matricial da água no solo (Figura 3.21).

Em regiões com distribuição irregular das chuvas e elevada demandaevaporativa da atmosfera (caracterizadas pela ocorrência de elevada ra-diação solar, ventos fortes, elevadas temperaturas e baixa umidade rela-tiva do ar), a disponibilidade hídrica no solo passa a ser fundamental paraassegurar sucesso à exploração agrícola, principalmente, na ausência deirrigação. Práticas que favoreçam à melhor estruturação do solo e oaprofundamento do sistema radicular contribuem para incrementar a dis-

_ ponibilidade de água no solo. O Sistema de Plantio Direto (SPD) possibi-lita melhores condições de armazenamento de umidade disponível para ocrescimento e o desenvolvimento das culturas, contribuindo para minimizaros efeitos adversos causados pela ocorrência de pequenos déficits hídricos.

Ata da XXVII Reunião de Pesquisa de Soja da Região Central do Brasil 153

Provoca elevação da retenção de água nas tensões mais altas, devido àdiminuição proporcional de macroporos e ao aumento dos poros de diâ-metro médio, melhorando sua condição estrutural e sua porosidade. Es-ses fatores, aliados às menores perdas por evaporação e aumento nataxa de infiltração de água, possibilitam maior armazenamento de águano PD do que nos sistemas de manejo com revolvimento do solo. A pró-pria matéria orgânica que, embora ocorra na maioria dos solos em pro-porções relativamente pequenas, contribui significativamente para aumen-tar o valor da superfície específica do solo, melhorando sua CTC (Capaci-dade de Troca Catiônica), além de desempenhar papel preponderante naformação de uma matriz que retém água e que fornece elementos nutriti-vos para as plantas (Silva, 2004). Por outro lado, estas melhores condi-ções ao desenvolvimento das plantas, associadas a maior disponibilida-de hídrica, favorecem a maior formação de biomassa e, conseqüente-mente, maior perda de água por transpiração.

A ausência de chuvas, isoladamente, não significa, obrigatoriamente, ocor-rência de déficit hídrico. A planta busca um ajuste entre a absorção deágua e a transpiração. O limite a este ajustamento representa o início dodéficit hídrico. Ou seja, déficit hídrico tem início quando a transpiraçãodas plantas passa a ser limitada pela água disponível no solo. Quantomaior a demanda evaporativa da atmosfera (DEA), mais rapidamente aplanta entra em déficit hídrico, caso não seja reposta a água no solo.Então, quanto maior a DEA, mais freqüente deve ser a reposição da águano solo.

Resumidamente, a condição hídrica da planta depende da disponibilida-de de água no solo, da demanda evaporativa da atmosfera e das caracte-rísticas da planta. E essa condição, por último, definirá o desenvolvimentoda cultura. A deficiência hídrica provoca reações fisiológicas e morfológicasda planta, como murchamento de folhas e redução da área foliar, menorestatura da planta, queda de flores e frutos, fechamento dos estômatos,ajustamento osmótico etc., que reduzem a fotossíntese, afetando negati-vamente seu crescimento, desenvolvimento e rendimento. O efeito daocorrência do déficit hídrico sobre o rendimento da cultura vai dependerda intensidade e duração do déficit hídrico, da época de ocorrência, da

154 Embrapa Soja. Documentos, 265

cultura/cultivar, do estádio de desenvolvimento da planta e da interaçãocom outros fatores determinantes do rendimento.

As fases de desenvolvimento das culturas para produção de grãos commaior necessidade hídrica e mais críticas à falta de água ocorrem, quasesempre, durante o período reprodutivo (floração e enchimento de grãos).Em geral, o consumo mais elevado de água coincide com o período emque a cultura apresenta maiores altura e índice de área foliar. A fase maiscrítica à falta de água para a cultura da soja é o enchimento de grãos,embora a fase da floração seja a de maior consumo hídrico. Déficits seve-ros durante a fase vegetativa reduzem o crescimento das plantas, diminu-em a área foliar e, conseqüentemente, podem afetar, também, o rendi-mento de grãos, porém em menor escala. Culturas que visam à produçãode massa verde (forrageiras, algumas olerícolas, etc.) não apresentamperíodos críticos tão definidos e respondem à disponibilidade hídrica aolongo de todo o ciclo de produção. Neste caso, a necessidade de águaestá mais em função da evolução da área foliar e da demanda evaporativada atmosfera (Bergamaschi et aI.,1999).

Apesar dos grandes prejuízos advindos da ocorrência de secas, pouco ouquase nada se tem para apresentar como solução ao produtor, sem quehaja um aumento do custo de produção. A adoção de algumas práticas demanejo da cultura e a escolha correta de outros fatores envolvidos naprodução ajudam a minimizar os efeitos negativos sobre o rendimento.Para amenizar os efeitos da ocorrência de déficit hídrico, indica-se seme-ar apenas cultivares adaptadas à região e à condição de solo, semear emépoca recomendada e de menor risco climático, semear com adequadaumidade em todo o perfil do solo e adotar práticas que favoreçam oarmazenamento de água pelo solo (ex.: controle de ervas daninhas, au-mento de matéria orgânica, rotação de culturas, semeadura direta, etc.) eo aprofundamento do sistema radicular das plantas.

Atualmente, é provável que o principal fator que limita os rendimentos degrãos na maioria das lavouras brasileiras seja a disponibilidade de águanos solos. Tais rendimentos são extremamente dependentes da água dis-ponível e, desta forma, será necessário aumentar a disponibilidade deágua para atender a transpiração da cultura e, conseqüentemente, obter-

Ata da XXVII Reunião de Pesquisa de Soja da Região Central do Brasil 155

se incrementos na produtividade. Então, no futuro, muito do potencial paraobtenção de altos rendimentos, provavelmente, será resultado da maiordisponibilidade de água às culturas (Sinclair e Purcell, 2002).

3.10.1 Bibliografia

BERGAMASCHI, H.; BERLATO, MA; MATZENAUER, R; FONTANA,D.C.; CUNHA, G.R.; SANTOS, M.LV; FARIAS, J.RB.; BARNI, N.A.Agrometeorologia aplicada à irrigação. 2a. ed. Porto Alegre: Ed. Uni-versidade/UFRGS, 1999. 125p.

SILVA, F.A.M. Parametrização e modelagem do balanço hídrico emsistema de plantio direto no cerrado brasileiro. 2004. 218 p. Tese (Dou-torado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de EngenhariaAgrícola, Campinas, 2004.

SINCLAIR, T.R; PURCELL, L.C. Limitations resulting from abiotic factors,especially inadequate water, on soybean yield in low-Iatitude areas. In:Congresso Brasileiro de Soja, 2.: 2002: Foz do Iguassu, PR Anais ...Londrina: Embrapa Soja, 2002. p.280-91. (Embrapa Soja. Documentos,n. 180).

REICHARDT, K. A água em sistemas agrícolas. V Ed. São Paulo; Ed.Manole Ltda, 1987. 188p.

3.11 Inoculação e adubação nitrogenada da soja

Rubens José Campo"Mariângela Hunçria'

A soja é a cultura que mais depende do fornecimento de nitrogênio (N)para a obtenção de altos rendimentos. Para uma produção de 1.000 kg/ha, são necessários aproximadamente 83 kg de N. A título de exemplo,

1 Embrapa Soja, Cx. Posta/231, 86001-970, Londrina, PR; rjcampo@cnpso.embrapa.br