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RELATÓRIO PARCIAL PARA AUXÍLIO DE PESQUISA
Projeto Agrisus Nº: 1188/13
Título da Pesquisa: Estoque e Ciclagem de Carbono no Solo e seu Impacto sobre a Produtividade de
Cana-de-Açúcar
Interessado ( Coordenador do Projeto): Joel Medeiros Bezerra
Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)
Av. Aprígio Veloso, 882, Bairro Universitário, CEP 58429-140, Campina Grande (PB)
Fone: (84) 4005-9952
[email protected], [email protected]
Local da Pesquisa: Usina Santa Teresa, Goiana (PE)
Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 24.000,00 (vinte quatro mil reais)
Vigência do Projeto: 12/07/13 a 01/05/15
RESUMO:
O presente estudo teve como objetivo avaliar as mudanças no estoque de carbono e nitrogênio do
solo em áreas envolvendo experimentos de longa duração com cultivo de cana-de-açúcar sob
semeadura direta com queima prévia da palha para colheita, relacionando com alguns atributos
químicos e físicos de um Espodossolo Humilúvico. O uso e manejo do solo a longo prazo
promoveu a redução da resistência a penetração do solo das camadas mais profundas (30-50 cm de
profundidade). O conteúdo de água do solo foi alterado em função da topografia e compactação. O
sistema agrícola com tratamento Cana de 1° ano mostrou degradação física mais avançada,
evidenciada pelo aumento da resistência à penetração e elevada condutividade elétrica. A
substituição da mata pelo sistema agrícola de canavial a longo prazo, promoveu alteração das
camadas de 0-50 cm de profundidade, piorando as condições físicas do Espodossolo.
1. INTRODUÇÃO:
A degradação do potencial agrícola dos solos, pelas suas distintas formas de uso e a redução do
estoque de nutrientes, em especial de carbono (C) e nitrogênio (N), assumem maior importância nos
estudos sobre o papel das atividades agrícolas no cenário das mudanças climáticas globais (LAL,
2004).
Os solos agrícolas podem atuar como dreno ou fonte de gases de efeito estufa (GEE),
dependendo do sistema de manejo a que forem submetidos (IPCC, 2001). Sistemas de manejo que
aumentem a adição de resíduos vegetais e a retenção de C no solo se constituem em alternativas
importantes para aumentar a capacidade de dreno de C-CO2 atmosférico e consequente mitigação
do aquecimento global (AMADO et al., 2001; BAYER et al., 2006).
Os solos representam um importante componente no ciclo biogeoquímico do carbono,
armazenando cerca de quatro vezes mais carbono que a biomassa vegetal e quase três vezes mais
que a atmosfera. Várias são as ênfases e as formas de quantificar o efeito de sistemas de manejo
sobre os fluxos de C no sistema solo-planta-atmosfera citadas na literatura (JANZEN et al., 1998).
O balanço de C no solo é dependente da relação entre as adições de C fotossintetizado pelas plantas
(parte aérea e raízes) e as perdas de C para a atmosfera resultantes da oxidação microbiana do C
orgânico a CO2.
A decomposição dos resíduos vegetais é uma importante via de reciclagem de nutrientes em
agrossistemas, resultando em melhorias nas características físicas, químicas e biológicas do solo
(SCHUNKE, 1998).
A magnitude desses processos pode ser avaliada em experimentos de longa duração, pela
quantificação dos estoques de C orgânico no solo, em comparação ao estoque inicial de C solo
(COSTA et al., 2006).
As principais fontes e sumidouros de dióxido de carbono nos solos estão associadas às mudanças
na quantidade de carbono orgânico estocada. O aumento ou diminuição deste estoque depende da
quantidade e qualidade da matéria orgânica que entra no solo, os quais, junto à taxa de
decomposição, são determinados pela interação entre clima, atributos do solo, e uso e manejo das
terras, levando-se em conta seu histórico de uso. Em ecossistemas não alterados pela ação humana,
as condições de clima e solo são os principais determinantes do balanço de carbono porque eles
controlam as taxas de produção e decomposição. Em sistemas agrícolas, o uso da terra e seu manejo
modificam a entrada de matéria orgânica devido à produção de resíduo, ao tipo de cultura, à
fertilização e aos procedimentos de colheita (EMBRAPA, 2007).
Sistemas de manejo conservacionistas determinam alterações na ciclagem de C no sistema solo-
atmosfera, as quais se refletem no aumento dos estoques de C orgânico no solo (BAYER e
MIELNICZUK, 1997). Neste contexto, a contribuição de sistemas de manejo conservacionistas no
influxo líquido de C atmosférico no solo pode ser determinada a partir da diferença dos estoques de
C orgânico no solo, em comparação ao mesmo solo submetido a um sistema convencional de
manejo de solo (IPCC, 2001).
O carbono orgânico total (COT) é considerado o indicador mais importante da qualidade do solo
e da agricultura sustentável, devido a sua estreita relação com as propriedades físicas, químicas e
biológicas, principalmente em solos sob condições tropicais (CONCEIÇÃO et al., 2005). Sendo o
COT a principal fonte de nitrogênio (AITA, 1997).
O preparo do solo e o manejo de culturas afetam as taxas metabólicas dos microrganismos nos
processos de decomposição dos resíduos vegetais e da matéria orgânica no solo, as quais também
são influenciadas pela temperatura e umidade do solo (LA SCALA JR. et al., 2006).
Entretanto, embora a mudança no estoque de carbono do solo necessite de períodos maiores para
ser detectada, certamente esse reservatório representa um excelente compartimento para estocar o C
sequestrado (LAL, 2004).
Devido à dificuldade na obtenção de medidas diretas de mudança de carbono no solo,
reconhecem-se a importância da estimativa do estoque de carbono dos solos para o inventário.
Estimativas de estoque de carbono nos solos do Brasil, em nível nacional, em que são raras, pouco
difundidas e se deparam com a falta de informações disponíveis sobre a quantidade de carbono
orgânico nos solos sob diferentes usos e em diferentes regiões do Brasil (EMBRAPA, 2007).
Existem alguns registros de estudos que abordam o impacto da implantação de sistemas de
manejo do solo e de culturas sobre os estoques de carbono no Brasil, no sentido de avaliar a
sustentabilidade de diferentes agroecossistemas nas diversas regiões, tais como: sudeste (RANGEL
et al., 2008), sul (COSTA et al., 2008; MARTINS et al., 2009), centro-oeste (D’ANDRÉA et al.,
2004) e Norte (CARVALHO et al., 2006; CARMO et al., 2007), entretanto a região nordeste é
deficiente em levantamentos que indiquem padrões de tal atributo. Sendo tal conhecimento de
fundamental importância, pela fragilidade dos solos, dos diferentes gradientes de aridez e de
condições de instabilidade climática, dentre outros fatores.
Isso faz com que seja difícil fazer extrapolações para regiões maiores, visando à avaliação da
sustentabilidade ambiental de tecnologias como a dos cultivos com potencial bioenergético,
manutenção de restícios de ecossistemas nativos, além de dificultar a elaboração de políticas
públicas mais adequadas para mitigação de gases de efeito estufa pela agricultura.
Desta maneira, o agrossistema bioenergético foi selecionado para este estudo por possuir grande
expressão econômica no Brasil, e por estar em franca expansão. Podendo contribuir para a
racionalização do processo produtivo, visto que implica na redução de custos operacionais,
assegurando, sobretudo a manutenção, qualidade ambiental e sustentabilidade.
Dessa forma, a quantificação do carbono da biomassa, bem como o padrão de sua ciclagem,
permitem avaliar a magnitude dos reflexos causados pela intervenção antrópica ou por fenômenos
naturais ocorridos no ecossistema, tornando possível, por meio de estudos de ciclagem de
nutrientes, a quantificação das saídas ou perdas de nutrientes (OKI, 2002).
Além do papel dos sistemas de manejo das atividades agrícolas nas perdas de carbono e
nitrogênio para a atmosfera. Resultados de pesquisa para clima temperado mostram que as taxas de
emissão de N2O são diretamente relacionadas com a textura do solo, a disponibilidade de N, a
temperatura, a umidade e a porosidade do solo (WEITZ et al., 2001), além do manejo dos solos.
Diante do exposto, os objetivos específicos deste trabalho foram:
1. Avaliar as mudanças no estoque de carbono e nitrogênio do solo em áreas envolvendo
experimentos de longa duração com cultivo de cana-de-açúcar sob semeadura direta com queima
prévia da palha para colheita;
2. Quantificar os estoques de carbono e nitrogênio no solo;
3. Avaliar a relação entre atributos físicos do solo, atributos climáticos e manejo, com o estoque
de carbono e nitrogênio, além da produtividade;
4. Identificar a dinâmica temporal dos teores de estoque de carbono e nitrogênio.
2. MATERIAIS E MÉTODOS: A área experimental está localizada no município de Goiana (Zona da Mata Norte, Pernambuco,
Brasil) extremo nordeste do estado, cujas coordenadas são: Latitude 07° 34' 25" S e Longitude 34°
55' 39" W (Figura 1).
Figura 1 - Localização do estado de Pernambuco no Brasil, município de Goiana
O solo da área de estudo é um Espodossolo Humilúvico órtico textura arenosa de acordo com a
classificação Embrapa (2006), os quais são solos da região canavieira do nordeste.
O clima da região, segundo a Classificação Climática de Köppen-Geiger, é tropical úmido do
tipo As’ ou pseudotropical, que se caracteriza por ser quente e úmido, com chuvas de outono a
inverno, com temperaturas médias anuais variando em torno de 24°C. O volume pluviométrico
acumulado anual é de 2.002 mm. A precipitação média anual é de 166,83 mm, concentrados
principalmente no inverno.
As áreas em estudo vêm sendo manejadas nos últimos anos com cana-de-açúcar (Saccharum
officinarum L.) com queima prévia da palha para colheita, com corte realizado manualmente. No
entorno da área cultivada existe a presença de áreas de remanescente de mata (Figura 2).
Figura 2 - Mapa de localização dos talhões experimentais na área de estudo em Goiana (PE).
A altitude na área de estudo foi determinada utilizando dados do projeto Shuttle Radar
Topography Mission (SRTM), com o objetivo de gerar um modelo digital de elevação (MDE) da
terra usando a interferometria.
O experimento é composto por 8 tratamentos em talhões próximos, situados na mesma situação
topográfica (Figura 3). Sendo que 7 tratamentos contemplam áreas de produção com o cultivo de
cana-de-açúcar e um tratamento como referência constituído por mata nativa, para se determinar
Brasil
Estado de Pernambuco Goiana (Áreas
experimentais*)
*
principalmente a relação do manejo do solo com o estoque de carbono. Foram avaliados diferentes
tempos de implantação do agrossistema bioenergético de cana-de-açúcar (Cana Planta e Cana de 1 a
6 anos de implantação com reforma do sistema de cultivo). Foram coletadas 5 amostras simples de
solo nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm, para posterior
determinação das concentrações de carbono orgânico e nitrogênio representativa de cada uma das
parcelas para todas as profundidades amostradas. As amostras foram coletadas com auxilio da
abertura de trincheiras na entrelinha da cultura próximas ao centro de cada tratamento, no dia 23 de
abril de 2014.
Figura 3 - Mapa do modelo digital de elevação da área de estudo em Goiana (PE).
A partir dessas amostras serão determinados alguns atributos químicos e físicos do solo. Os
atributos químicos do solo serão determinados de acordo com metodologia proposta por RAIJ et al.
(2001) e utilizada no Laboratório de Química do Solo do Instituto Agronômico: pH em CaCl2 0,01
mol L-1
; M.O. por oxidação úmida e leitura colorimétrica; P, K, ca e Mg extraídos por resina
trocadora de íons; H+Al por leitura do pH SMP; Al+3
extraído com KCl 1 mol L-1
e S-SO4-2
extraído com Ca (H2PO4) 0,01 mol L-1
.
Dentre os atributos físicos do solo serão determinados a granulometria pelo método da pipeta, o
conteúdo volumétrico de água no solo e a resitência do solo à penetração. A granulometria será
determinada conforme metodologia utilizada no Laboratório de Física do Solo da Universidade
Federal Rural de Pernambuco e descrita por Camargo et al. (1986), utilizando como dispersante
químico o hidróxido de Na e hexametafosfáto de Na.
No dia 23/04/2014 o conteúdo volumétrico de água no solo (%) foi determinado em três
profundidades (0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm de profundidade), em todos os tratamentos no
momento da determinação da resistência do solo à penetração, além da determinação da
temperatura do solo com auxílio do equipamento de termômetro de infravermelho termal com mira
laser (Modelo RAYTEMP® 3 Infrared Thermometer). A Figura 4 apresenta a distribuição temporal
da precipitação e a temperatura do ar sobre a área de estudo no período próximo da realização das
amostragens.
Figura 4 - Precipitação diária e temperatura média do ar sobre a área de estudo no período de
novembro/2013 à maio/2014
O conteúdo volumétrico de água no solo foi determinado utilizando um equipamento TLO
(Transmisión line oscillator - Modelo Hydrosense® Campbell Scientific Austrália Pty. Ltd.), que é
similar a técnica TDR. Na técnica de TLO um sinal eletromagnético é emitido por meio de uma
sonda no solo e é contabilizado o número de vezes que o sinal retorna em um período de tempo
determinado
A resistência do solo à penetração foi medida em campo utilizando-se o penetrômetro de
impacto (Modelo IAA-PLANALSUCAR-STOLF) de acordo com metodologia proposta por Stolf et
al. (1983) até 50 cm de profundidade, no dia 23 de abril de 2014.
A condutividade elétrica aparente do solo (CEa, mS m-1
) foi medida por indução eletromagnética
com o equipamento EM38 (Geonics Ltda) em duas profundidades: dipolo vertical (profundidade
efetiva de avaliação de 1,5 m – CEa-V) e dipolo horizontal (profundidade efetiva de avaliação de
0,4 m - CEa-H).
A densidade do solo será determinada no perfil pedológico utilizando anéis volumétricos de 100
cm3, de acordo com metodologia proposta por Camargo et al. (1986), tal atividade será
desenvolvida em fase posterior devido a problemas logísticos.
As medições de permeabilidade serão efetuadas com o permeâmetro modelo IAC, de acordo
com método estabelecido por Vieira (1998). Em que serão efetuadas medições nas profundidades de
20 cm e 40 cm. Assim que a tradagem atingir a profundidade desejada, deve-se limpar o orifício
com um trado limpador, o qual retira os torrões e solo solto e deixa o orifício com forma cilíndrica,
com 3 cm de raio. Com as medições são obtidas taxas constantes de infiltração em mm min-1
,
correspondente a carga hidráulica de 5 cm. Serão calculadas a condutividade hidráulica saturada do
solo.
Os resultados determinados foram analisados por meio da estatística descritiva. O software
STAT (VIEIRA et al., 2002) foi utilizado para se determinar os principais momentos estatísticos:
valor mínimo, valor máximo, média, desvio padrão, coeficiente de variação, coeficiente de
assimetria, coeficiente de curtose e D - desvio máximo em relação à distribuição normal por meio
do teste de Kolmogorov-Smirnov com probabilidade de erro de 5 %.
3. RESULTADOS E SUA DISCUSSÃO:
A seguir estão apresentados os principais resultados parciais obtidos neste projeto, contemplando
alguns atributos físicos do solo.
A Tabela 1 apresenta os resultados preliminares das análises físicas do solo referentes aos
atributos de umidade volumétrica do solo, resistência a penetração, temperatura da superfície do
solo e condutividade elétrica aparente por indução eletromagnética, para todos os tratamentos e
distintas profundidades envolvidas neste estudo.
Verifica-se que o tratamento Cana de 1° ano (S1) apresentou maiores valores de umidade em
todas as camadas do solo (0-20 cm, 20-40 cm e 40-60 cm de profundidade). Esse maior teor de
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
20
40
60
80
100
120
140
(°C
)
(mm
)
Data
Precipitação (mm)
Temp. Média
23/04/2014 coleta
umidade, aparentemente, é reflexo da posição topográfica em relação aos demais, estando situado
na cota 60 m.
Tabela 1 – Análise descritiva dos atributos físicos do solo para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades.
Tratamento ----------- Umidade (%) ------- -------- Temperatura (°C) ------- CE-V
(ds/m)
CE-H
(ds/m)
Altitude
(m) 0-20 cm 20-40 cm 40-60 m 0-20 cm 20-40 cm 40-60 m
Mata 5,13 3,07 4,43 25,87 26,03 26,23 0,77 0,07 84,00
CP 1,80 3,03 3,43 26,50 26,03 26,07 2,47 0,40 33,40
S1 7,37 12,69 17,15 32,10 28,80 26,13 12,00 11,23 60,00
S2 7,03 8,77 8,97 32,53 29,67 27,63 6,03 4,80 62,50
S3 5,17 6,77 8,37 30,23 27,37 30,43 7,93 6,97 85,00
S4 3,63 4,00 3,97 23,93 23,70 23,73 6,80 4,70 82,50
S5 5,53 8,30 9,70 30,90 31,53 31,67 2,70 2,77 90,40
S6 2,80 4,70 4,93 23,50 24,00 24,33 1,23 0,37 83,50
CP- Cana Planta; S1- Cana de 1° ano; S2 – Cana de 2° ano; S3 – Cana de 3° ano; S4 – Cana de 4° ano, S5 – Cana de 5°
ano e S7 – Cana de 6° ano.
O comportamento dos valores do conteúdo de água no solo ao longo dos tratamentos é
semelhante nas três camadas em estudo, com exceção da camada de 0-20 cm de profundidade do
tratamento mata, que ocorre em função do processo de mecanização das áreas produtivas, em que
os sistemas de preparo do solo provocam maior revolvimento do solo e, portanto, aumentam o seu
volume, armazenando menos água na camada revolvida comparado à outra camada idêntica sem
revolvimento (VIEIRA, 1984).
A quantidade de água retida pelo solo, em equilíbrio com determinado potencial, é função do
tamanho e do volume dos poros e da superfície específica das partículas da fase sólida (BAVER,
1956). Desse modo, a maior retenção de água nos solos com sistemas agrícolas deve-se ao aumento
da compactação, com redução de macroporos e aumento de microporos, gerando poros com
dimensões e geometria que favorecem a retenção de água por capilaridade.
Além do mais, deve-se ter em mente que a área em estudo é irregular, e que o conteúdo de água
no solo está condicionado pelos processos de redistribuição de água no solo, sendo o relevo um
fator de extrema importância (REICHARDT & TIMM, 2004; SIQUEIRA et al., 2008). Quando
incluímos o relevo no processo para verificação se todas as amostras pertencem à mesma
população, verificamos que nas partes mais baixas do relevo ocorrem os maiores valores de
umidade do solo.
Os valores de temperatura do solo estiveram mais elevados no tratamento cana de 2° ano (S2), na
camada mais superficial do solo (0-20 cm de profundidade). Tal fato pode ser justificado pela
menor densidade de cultivares, além do menor volume de cobertura vegetal sobre o solo,
proporcionando maior incidência de radiação solar sobre a superfície. Enquanto nas demais
camadas (20-40 cm e 40-60 cm de profundidade) o tratamento cana de 5° ano (S5) obteve maiores
temperaturas, sendo justificado devido a maior altitude em relação aos demais, favorecendo a rápida
drenagem de tais áreas.
Os tratamentos S4 E S6 apresentaram menores temperaturas da superfície em função da elevada
densidade de cultivares e presença de grande volume de resíduo de cobertura vegetal sobre a
superfície, fato ainda possivelmente justificado pelo horário de obtenção, sendo os primeiros
tratamentos amostrados.
A presença de resíduos na superfície do solo ocasiona impacto na evaporação, no
armazenamento de água e na sua temperatura, devido à alteração nas transferências de calor e água
na superfície deste (SARKAR et al. 2007, SARKAR; SINGH 2007).
A cobertura exerce grande influência na temperatura do solo, pois dependendo da natureza,
coloração e quantidade, modificando a capacidade do solo de refletir a radiação solar
(BORTOLUZZI e ELTZ, 2000).
A condutividade elétrica aparente do solo medida por indução eletromagnética no dipolo vertical
(CEa-V) e no dipolo horizontal (CEa-H) apresentaram maiores valores no tratamento S1, o que fica
evidente ao observar os resultados da Tabela 1. Enquanto, os menores valores foram verificados
para o tratamento Mata. Sendo justificado pela incorporação de adubos e fertilizantes no manejo do
sistema agrícola.
A análise estatística (Tabela 2) demonstra que os todos os dados em estudo possuem distribuição
de frequência do tipo log-normal, conforme demonstrado pelos valores do coeficiente de assimetria
e do coeficiente de curtose, sendo este fato confirmado por meio do teste de Kolmogorov-Smirnov
(D) com 5 % de probabilidade.
Tabela 2 – Análise estatística dos atributos físicos do solo para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades.
Parâmetros estatísticos ------- Umidade (%) ----- -- Temperatura (°C) -- CEa-V
(ds/m)
CEa-H
(ds/m) 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm 0-20 cm 20-40 cm 40-60 cm
Número de tratamentos 8 8 8 8 8 8 8 8
Mínimo 1,8 3,0 3,4 23,5 23,7 23,7 0,8 0,1
Máximo 7,4 12,7 17,2 32,5 31,5 31,7 12,0 11,2
Média 4,8 6,4 7,6 28,2 27,1 27,0 5,0 3,9
Variância 3,8 11,4 20,8 13,4 7,5 7,7 15,1 15,0
D 1,95 3,38 4,56 3,67 2,74 2,78 3,89 3,88
CV (%) 40,63 52,68 59,91 13,00 10,10 10,27 77,86 99,15
Assimetria -0,223 0,844 1,412 -0,113 0,285 0,729 0,714 0,900
Curtose -0,953 0,064 2,151 -2,030 -0,892 -0,458 -0,263 0,385
D 0,191Ln 0,194Ln 0,222Ln 0,211Ln 0,157Ln 0,238Ln 0,222Ln 0,192Ln
CV: Coeficiente de Variação; D: Desvio máximo em relação à distribuição normal por meio do teste de Kolmogorov-
Smirnov com probabilidade de erro de 5 %; n: Dados que apresentam distribuição normal; Ln: Dados que apresentam
distribuição Lognormal.
A variância dos dados é baixa quando comparada com dados de outros autores (REICHARDT &
TIMM, 2004; SIQUEIRA et al., 2008). Os baixos valores de variância em relação à média podem
ser justificados por meio da diferença entre os valores máximo e mínimo. No entanto, verifica-se
que as diferenças entre os valores mínimo e máximo são semelhantes para as duas camadas de solo
mais profundas. Percebe-se também que na camada mais superficial (0-20 cm) ocorre uma ligeira
diminuição do valor de variância, fato que pode ser explicado pela maior homogeneidade do
conteúdo de água nesta camada do solo.
Os valores de média do conteúdo de água no solo demonstraram que o menor valor ocorre na
camada superficial (0,0-0,2 m de profundidade); e o maior valor na camada de 0,2-0,4 m de
profundidade, seguido da camada mais profunda (0,4-0,6 m de profundidade).
De acordo com REICHARDT & TIMM (2004) se todas as amostras pertencessem à mesma
população os valores de média e de variância teriam que ser iguais, indicando algum tipo de
equilíbrio estável. No presente no trabalho, os valores de média e variância não são iguais, porém
muito próximos, indicando haver um equilíbrio entre as amostras dos dados do conteúdo de água no
solo, nas três camadas em estudo (0,0-0,2 m, 0,2-0,4 m e 0,4-0,6 m de profundidade).
As temperaturas da superfície do solo apresentaram baixos valores de variância em relação à
média podendo ser justificados por meio da diferença entre os valores máximo e mínimo. Entre as
diferentes profundidades avaliadas a camada superficial (0-20 cm de profundidade) apresentou
maior valor de variância, o que indica maior heterogeneidade nas superfícies. Tal fato pode ser
justificado pela variação do volume de resíduos culturais em superfície, sendo que estes protegem o
solo do aquecimento excessivo e da perda de água (HILLEL, 1998), devido à refletividade da
radiação solar e baixa condutividade térmica.
Furlani at al. (2008) também atribuiu as menores temperaturas e amplitude térmica aos resíduos
presentes no solo, que diminuem a perda de água por evaporação, devido à reflexão e à absorção de
energia solar incidente.
Os valores médios para a condutividade elétrica aparente do solo medida por indução
eletromagnética no dipolo vertical (CEa-V) e no dipolo horizontal (CEa-H), são relativamente
próximos. Tal fato pode ser explicado porque no momento das amostragens o lençol freático
encontrava-se próximo a superfície do solo, sendo este o fator que mais interferiu sobre as leituras
realizadas com o EM38, corroborando com Lesch et al. (2005) além de receber a contribuição da
umidade em função de recentes eventos de precipitação próximo ao evento da amostragem.
Ressaltamos que na parte mais baixa do terreno o lençol freático encontrava-se junto à superfície
do solo, afastando-se da superfície do solo com o aumento da topografia, corroborando com
Siqueira et al. (2013).
Verifica-se um aumento dos valores de CV para CEa-V (77,86 %) e a CEa-H (99,15 %).
Siqueira et al. (2009) descrevem que as maiores diferenças entre os valores de condutividade
elétrica medida por indução eletromagnética na camada superficial e em profundidade se devem as
maiores diferenças do conteúdo de água no solo na camada superficial, sendo que em profundidade
tal conteúdo torna-se mais estável. Este é confirmado por meio da análise do mapa topográfico da
área de estudo (Figura 3), uma vez que no momento das amostragens as partes mais baixas do
terreno encontravam-se encharcadas, enquanto que nas partes mais altas do terreno o lençol freático
encontrava-se mais afastado da superfície, justificando as diferenças nas leituras da CEa, conforme
estudo realizado por Siqueira et al. (2013).
O elevado nível tecnológico aplicado na cultura da cana-de-açúcar favorece o aparecimento de
camadas compactadas no solo (YANG, 1977; SIQUEIRA et al., 2006), mesmo considerando o
sistema de plantio direto para a referida cultura.
Tabela 3 - Análise descritiva da resistência do solo à penetração (MPa) para os 8 tratamentos e nas
diferentes profundidades.
Tratamento N Profundidade (cm)
0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50
Mata 23,5 2,78 2,84 2,78 2,84 2,91 3,43 3,17 2,91 2,65 2,71
CP 10,5 2,26 2,45 2,65 3,17 3,95 4,15 3,69 3,04 2,84 2,91
S1 35,2 4,93 4,61 4,21 3,95 3,76 3,56 2,71 2,58 2,91 2,65
S2 25,3 0,89 1,41 1,93 2,32 2,65 2,98 2,84 2,91 2,45 2,45
S3 11,4 1,67 1,74 2,58 3,17 3,24 3,30 2,91 2,26 1,87 2,00
S4 14,7 2,32 3,24 5,85 7,87 8,26 8,72 8,78 8,78 8,72 8,78
S5 17,1 2,98 2,78 3,69 5,13 4,67 5,78 6,17 6,76 7,28 6,69
S6 13,6 2,45 2,13 1,93 3,89 4,28 5,19 6,30 6,69 7,28 8,26
N - número médio de impactos necessários para se alcançar à profundidade de 50 cm; CP- Cana Planta; S1- Cana de 1°
ano; S2 – Cana de 2° ano; S3 – Cana de 3° ano; S4 – Cana de 4° ano, S5 – Cana de 5° ano e S6 – Cana de 6° ano.
A resistência mecânica do solo à penetração (RMP) mostrou valores menores para o tratamento
Mata nas camadas mais profundas e maiores para os tratamentos produtivos, a partir da
profundidade de 0,2 m (Tabela 3 e Figura 5).
Os tratamentos produtivos apresentaram maior RMP, o que está relacionado à compactação
observada nesse sistema, com redução de macroporos, juntamente com o sistema radicular denso,
que preenche grande proporção desses macroporos, aumentando a rigidez do sistema (Pedrotti et
al., 2001; Carneiro et al., 2009). Entretanto, verificou-se que os maiores valores de resistência do
solo à penetração nos usos agrícolas, indicam que há relação entre o aumento da compactação pelo
uso do solo e a retenção de água nele, tal fato pode ser observado para o tratamento S1 (ver, Tabela
2 e Figura 5).
Sendo assim, um preparo inadequado do solo pode ocasionar decréscimos na produção que serão
extensivos a todo o ciclo da cana-de-açúcar, já que, a produção das soqueiras está relacionada à
produção do corte anterior (CAMARGO; ALLEONI 1997).
A Figura 5 descreve o comportamento da resistência do solo à penetração até 50 cm de
profundidade.
a) b)
Figura 5 – Resistência mecânica do solo à penetração (MPa) para os 8 tratamentos e nas diferentes
profundidades estudadas.
Pode-se verificar que os tratamentos apresentam comportamento semelhante a partir do 3 ano até
o 6 ano (Figura 5). Observa-se ainda que o tratamento CP nas camadas de 20 a 50 cm de
profundidade apresenta menor valor médio de resistência à penetração comparativamente ao demais
tratamentos, tais diferenças podem ser relacionadas à variabilidade natural da área experimental,
além de estar em menor cota em relação aos demais, favorecendo a deposição de material
sedimentar carreado para tal área.
Os níveis críticos de resistência do solo para o crescimento das plantas variam com o tipo de solo
e com a espécie cultivada, sendo difícil estabelecer limites críticos, já que variam com a DS e a
umidade do solo. Merotto Jr. & Mundstock (1999) e Canarache (1990) indicaram valores de 3,5 e 5
MPa, respectivamente, como o limite crítico de RMP, porém muitos pesquisadores utilizam 2 MPa
como o limite crítico, conforme Taylor et al. (1966). Considerando os valores de RMP, pode-se
notar que os tratamentos CP, S3, S4, S5 e S6 níveis de degradação física intermediários, ao passo
que nos tratamentos Mata, S1 e S2 observou-se nível mais avançado de degradação física,
indicando que o uso e manejo adotados nas áreas dos tratamentos CP, S3, S4, S5 e S6 preservam
mais as condições físicas.
A matriz de correlação linear (Tabela 4) demonstrou que a correlação entre o conteúdo
volumétrico de água no solo (%) e a altitude (m) foram baixos, apresentando relação inversa, ou
seja, com o aumento da altitude, menores os valores de umidade volumétrica. Observou-se
comportamento similar para a temperatura do solo e para condutividade elétrica.
Em contrapartida, a umidade correlacionou-se positivamente com a temperatura e com a
condutividade elétrica aparente. Sendo que os menores valores de correlação positiva foram obtidos
entre a temperatura nas camadas de 20-40 cm e 40-60 cm e CEa-V e CEa-H.
A correlação linear entre os atributos (Tabela 4) demonstrou que o maior valor de correlação foi
encontrado entre CEa-V x CEa-H (0,983). Justifica-se que este elevado valor correlação se deve a
natureza de medição de ambas as propriedades, pois de acordo com Lesch et al. (2005) até 80% da
resposta obtida com o dipolo vertical (CEa-V) são oriundas da camada superficial do solo (CEa-H).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
pro
fun
did
ad
e (c
m)
RMP (MPa)
MATA
CP
S1
S2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
pro
fun
did
ad
e (c
m)
RMP (MPa)
S3
S4
S5
S6
A correlação linear entre as umidades nas camadas de 20-40 cm e 40 e 60 cm e a CEa-H e CE-V,
tambem foram elevadas, apresentando valores da ordem de 0,738 a 0,843. Desta maneira, os valores
elevados de correlação entre a umidade x CEa são justificados uma vez que nas zonas mais elevadas
a umidade é menor e por sua vez os valores de CEa, ocorrendo aumento da umidade e da CEa nas
partes mais baixas do terreno.
Estando de acordo com Richards (1954), em que a alteração da condutividade elétrica é um
reflexo da mudança no conteúdo de água e/ou diluição da solução no solo. Na ausência de sais
dissolvidos nas soluções do solo contínuas, condutividade, textura e umidade se correlacionam bem
(RHOADES et al., 1989).
Observa-se ainda que com o incremento da profundidade, os valores das correlações entre a
temperatura da superfície e a umidade do solo na mesma camada reduzem.
Tabela 4 – Matriz de correlação linear entre os atributos em estudo.
Umidade
0-20 cm
Umidade
20-40 cm
Umidade
40-60 cm
Temperatura
0-20 cm
Temperatura
20-40 m
Temperatura
40-60 m
CEa-V
(ds/m)
CEa-H
(ds/m)
Altitude
(m)
Umidade
0-20 cm 1,000
Umidade
20-40 cm 0,825 1,000
Umidade
40-60 cm 0,808 0,976 1,000
Temperatura
0-20 cm 0,820 0,835 0,793 1,000
Temperatura
20-40 cm 0,705 0,707 0,659 0,905 1,000
Temperatura
40-60 m 0,410 0,369 0,342 0,685 0,806 1,000
CEa-V
(ds/m) 0,589 0,738 0,750 0,559 0,240 0,049 1,000
CEa-H
(ds/m) 0,688 0,826 0,843 0,641 0,358 0,165 0,983 1,000
Altitude (m) 0,192 -0,029 -0,041 -0,147 -0,008 0,257 -0,143 -0,040 1,000
4. CONCLUSÕES:
O uso e manejo do solo a longo prazo promoveu a redução da resistência a penetração do
solo das camadas mais profundas (30-50 cm de profundidade).
O conteúdo de água do solo foi alterado em função da topografia e compactação.
O sistema agrícola com tratamento Cana de 1° ano (S1) mostrou degradação física mais
avançada, evidenciada pelo aumento da resistência à penetração e elevada condutividade
elétrica.
A substituição da mata pelo sistema agrícola de canavial a longo prazo, promoveu alteração
das camadas de 0-50 cm de profundidade, piorando as condições físicas do Espodossolo.
Foram encontrados elevados valores de correlação entre a umidade e a CEa do solo medida
por indução eletromagnética.
5. DESCRIÇÃO DAS DIFICULDADES E MEDIDAS CORRETIVAS:
O presente projeto esta sendo desenvolvido em áreas de sistema agrícola de cultivo de cana-de-
açúcar da Usina Santa Teresa em Goiana (PE), todavia devido ao grande número de chuvas no
segundo semestre do ano passado apenas tivemos autorização da mesma para iniciar nossas
amostragens no final de janeiro/2014, conforme pode ser observado pelo gráfico de regime de
precipitação (INMET, 2014), ver Figura 6.
Uma vez iniciado o processo de abertura das trincheiras para a coleta dos dados, também
estamos tendo problemas com excesso de chuvas na região, incomuns para esta época do ano,
motivo pelo qual não conseguimos coletar todos os dados. Pois abrimos as trincheiras em um dia e
no dia seguinte as mesmas se encontram repletas com água devido ao excedente hídrico, e
características dos solos das região, com lençol freático elevado e de baixa permeabilidade.
Figura 6 - Precipitação diária sobre a área de estudo no período de junho/2013 à abril/2014
Devido a algumas dificuldades de logística as analise físicas estão sendo realizadas no
Laboratório de Física do solo da Universidade Federal Rural de Pernambuco das amostras,
enquanto as análises químicas estão sendo encaminhadas para o Laboratório de Química do Solo do
Instituto Agronômico.
Observa-se a seguir o cronograma de atividades retificado, com a identificação das atividades
realizadas até o presente momento.
Tabela 5. Cronograma de trabalho. 2014 2015
1 2 3 4 5 6 1 2
Amostragem do estoque de C e N do solo* X
Amostragem do solo** X
Amostragem da produtividade de cana-de-
açúcar X
Determinação da permeabilidade do solo X
Determinações de laboratório X X X X
Tabulação de dados e análises estatísticas X X X X X X
Publicações (periódicos e eventos) X X X X
Aquisição de referencial teórico X X X X X X X
Redação de relatório X X X X X – Atividades realizadas até o presente momento; X – Atividades a serem realizadas; * As amostragens do estoque de
carbono no solo na área de estudo serão realizadas em Goiana após a colheita da cana-de-açúcar, sendo realizado no
final do ciclo de cada cultivo; ** Caracterização física e topografia da área de estudo.
Natal, 15 de maio de 2014.
Joel Medeiros Bezerra RG 1.852.398 SSP/RN
Observações:
a) Prazos de entrega: indicados no TERMO DE OUTORGA
b) Enviar via E-mail.
a) Outros materiais como vídeos, Cds, programas, etc deverão ser enviados em duplicata.
b) d)Quando se tratar de RELATÓRIO PARCIAL incluir pequeno resumo do parcial anterior
020406080
100120140
(mm
)
Data
Amostragem do solo
em 23/04/2014
