Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental

SUMÁRIO (CONTENTS)

Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental

ISSN 1415-4366

v.15, n.9, p.873–988, setembro, 2011

875

896

903

ENGENHARIA DE IRRIGAÇÃO E DRENAGEMIRRIGATION AND DRAINAGE ENGINEERING

Gerenciamento do lado da demanda no bombeamento de água para perímetro irrigado • Demand sidemanagement for water pumping for irrigated perimeter • Maria J. de Moraes, Delly Oliveira Filho, Gustavo H. S.Vieira & Ricardo de O. C. Scarcelli

Produtividade e exportação de nutrientes em beterraba cultivada com cobertura morta e adubaçãoorgânica • Yield and nutrient export of sugar beet under mulching and organic fertilization • Maria A. N. Sediyama,Marlei R. Santos, Sanzio M. Vidigal & Luís T. Salgado

MANEJO DE SOLO, ÁGUA E PLANTASOIL, WATER AND PLANT MANAGEMENT

Biomassa e nutrição mineral de forrageiras cultivadas em solos do semiárido adubados com esterco• Biomass and mineral nutrition of forage grown in the semi-arid soils fertilized with manure • Eduardo R. Araújo,Tácio O. da Silva, Rômulo S. C. Menezes, Vânia da S. Fraga & Everardo V. de S. B. Sampaio

Irrigação, matéria orgânica e cobertura morta na produção de mudas de cumaru (Amburana cearensis)• Irrigation, organic matter and mulching in production of the seedlings of cumaru (Amburana cearensis) • JoãoV. F. Pimentel & Hugo O. C. Guerra

Cultivo do milho e disponibilidade de P sob adubação com cama-de-frango • Corn cultivation andavailability of phosphorus under fertilization with chicken manure • Thais R. da Silva, June F. S. Menezes,Gustavo A. Simon, Renato L. de Assis, Catarina J. de L. Santos & Graciely V. Gomes

Metodologia para determinação das necessidades nutricionais de melão e melancia • Metodology forassesment of nutritional requirements of melon and watermelon • José A. de A. Paula, José F. de Medeiros,Neyton de O. Miranda, Francisco de A. de Oliveira & Carlos J. G. de S. Lima

Uso de bentonita na remediação de solos contaminados com zinco: Efeito na produção de feijão • Useof bentonite in the remediation of soils contaminated with zinc: Effect on bean production • Gilvanise A. Tito,Lucia H. G. Chaves, Hugo O. C. Guerra & Frederico A. L. Soares

Balanço de nutrientes em povoamento de Eucalyptus saligna implantado sobre Cambissolo Háplicono RS • Nutrient balance in plantation of Eucalyptus saligna planted on Inceptisol in Rio Grande do Sul • MichaelMazurana, José Baptista, Renato Levien & Osmar Conte

Crescimento e nutrição mineral de milho forrageiro em cultivo hidropônico com soro de leite bovino• Growth and mineral nutrition of forage corn cultivated hydroponically with serum of cow milk • Leila de Paula,Mário M. Rolim, Egídio Bezerra Neto, Tales M. Soares, Elvira M. R. Pedrosa & Ênio F. de F. e Silva

Dependência espacial dos atributos físicos de três classes de solos cultivados com cana-de-açúcarsob colheita mecanizada • Physical properties of three classes of soils cultivated with sugarcane in mechanizedharvesting • Laércio A. de Carvalho, Ismael Meurer, Carlos A. da Silva Junior, Karina M. V. Cavalieri & CristianeF. B. Santos

METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA AGRÍCOLAAGRICULTURAL METEOROLOGY AND CLIMATOLOGY

Dinâmica da umidade de um solo da Caatinga em função de sua condutividade térmica • Soil moisturedynamics of a soil in Caatinga as a function of the thermal conductivity • Alain M. B. P. de Silans & Lovania M.Werlang

911

924

917

950

883

890

931

940

959

966

Modelagem da variação horária da temperatura do ar em Petrolina, PE, e Botucatu, SP • Modeling thehourly variation of air temperature at Petrolina and Botucatu, Brazil • Clóvis M. C. Ramos, Alessandra F. daSilva, Anderson A. da C. Sartori, Célia R. L. Zimback & Luís H. Bassoi

ARMAZENAMENTO E PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLASSTORAGE AND PROCESSING OF AGRICULTURAL PRODUCTS

Storage of cut Heliconia bihai (L.) cv. Lobster Claw flowers at low temperatures • Armazenamento dehastes florais de Heliconia bihai (L.) cv. Lobster Claw em baixa temperatura • Andreza S. Costa, Luis C.Nogueira, Venézio F. dos Santos, Terezinha R. Camara, Vivian Loges & Lilia Willadino

GESTÃO E CONTROLE AMBIENTALENVIRONMENTAL CONTROL AND MANAGEMENT

Espacialização da umidade do solo por meio da temperatura da superfície e índice de vegetação •Spatial distribution of soil moisture using land surface temperature and vegetation indice • Helio L. Lopes,Luciano J. de O. Accioly, Flávio H. B. B. da Silva, Maria do C. M. Sobral, José C. de A. Filho & Ana L. B.Candeias

AUTOMAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃOAUTOMATION AND INSTRUMENTATION

Ensaios estáticos e cinemáticos de receptores de GPS • Static and cinematic tests of GPS receivers •Thiago M. Machado & José P. Molin

973

981

875Gerenciamento do lado da demanda no bombeamento de água para perímetro irrigado

R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.15, n.9, p.875–882, 2011.

1 Doutoranda Eng. Agrícola, UFV, Profa. UEG – Anápolis. CEP: 75132-903, CP 459, Anápolis, GO. Fone: (62) 3328-1160. E-mail:[email protected]

2 DEA/UFV. Fone: (31) 3899-1897. E-mail: [email protected] Doutorando Eng. Agrícola, UFV, Prof. IFES-Sta. Teresa. Fone: (31) 3899-1921. E-mail: [email protected] Graduando – UFV. Fone: (31) 3899-1897. E-mail: [email protected]

Gerenciamento do lado da demanda no bombeamentode água para perímetro irrigado

Maria J. de Moraes1, Delly Oliveira Filho2,Gustavo H. S. Vieira3 & Ricardo de O. C. Scarcelli4

RESUMOSistemas de irrigação demandam quantidades significativas de energia elétrica, o que aumentaconsideravelmente o custo de produção. Simularam-se o gasto com energia elétrica e as lâminas deirrigação, para um perímetro irrigado hipotético na região do Jaíba, MG, para as culturas: abacaxi,banana, goiaba, limão, mamão, manga, maracujá, melão, pinha e uva. A partir de dados das necessidadeshídricas das culturas, calcularam-se as lâminas de irrigação mensal e para cada um dos lotes, simularam-se as alturas manométricas, as demandas hidráulicas e elétricas e o consumo de energia, para diferentescombinações de culturas nos lotes e, para as combinações, simulou-se o uso do inversor de frequênciacom restrição do número de horas de funcionamento diário em função da época do ano visandomaximizar o índice de carregamento dos motores e o rendimento do conjunto motobomba. Concluiu-se que o uso do inversor de frequência e o gerenciamento do número de horas de disponibilidade dairrigação no sistema de fornecimento de água para irrigação no perímetro estudado, garantiram economiade energia elétrica, que variou em torno de 7% a 62% para as combinações estudadas.

Palavras-chave: uso racional de energia na irrigação, variação de velocidade, motor elétrico

Demand side management for waterpumping for irrigated perimeter

ABSTRACTIrrigation systems demand significative electrical energy quantities, that increase considerably theproduction costs. The electric energy expenditure and the irrigation depth for one hypothetical irrigatedperimeter on Jaíba region – MG, Brazil were simulated for the: pineapple, banana, guava, lemon, papaya,mango, passion fruit, cantaloupe, pine cone and grape crops. From the monthly irrigation depth calculatedfor a hypothetical area the pressure head, the electrical and hydraulic demands and the electrical energyconsumption for different crop combination were simulated. The frequency inverter use and the dailyrestriction to the availability of the number of hours of irrigation were simulated for each combination, inorder to maximize the motor´s load and the motor pump set performance. It is concluded that thefrequency inverter use and the management of the availability of the number of hours of irrigation secureenergy savings that varies around 7 to 62% for the studied combinations.

Key words: rational energy use in irrigation, speed variation, electric motor

Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambientalv.15, n.9, p.875–882, 2011Campina Grande, PB, UAEA/UFCG – http://www.agriambi.com.brProtocolo 125.09 – 21/08/2009 • Aprovado em 22/06/2011

mailto:[email protected]




http://www.agriambi.com.br

876 Maria J. de Moraes et al.


INTRODUÇÃO

A energia elétrica é um insumo importantíssimo para odesenvolvimento das civilizações modernas, estando presenteem quase todas as atividades dos processos produtivos(Medeiros et al., 2003). Dentre os setores consumidores deenergia elétrica, a agricultura desponta como altamentedependente para aumentar a produção e conseguir suprir asnecessidades do mercado, que é cada vez mais exigente ecompetitivo.

Devido à tendência de decréscimo de disponibilidade deágua para a agricultura e ao aumento dos custos de energia(López-Mata et al., 2010) e a crescente preocupação mundialcom os recursos hídricos leva à adoção de estratégias demanejo que possibilitem economia de água sem prejuízos daprodutividade. Uma boa estratégia de manejo da irrigação éfundamental para economizar água sem, no entanto, por emrisco o rendimento das culturas (Jalota et al., 2006; Pereira etal., 2009).

A água é um dos principais fatores de produção naagricultura e cada espécie de planta necessita de um adequadonível de água no solo para que suas necessidades fisiológicassejam atendidas (Freitas et al., 2003). Santana et al. (2008)afirmaram que a irrigação constitui a alternativa viável, dentreos tratos culturais, na melhoria da produtividade e que a suafinalidade básica é proporcionar água à cultura para atender àsua exigência hídrica e a lâmina de irrigação adequada, de modoa obter produtividade satisfatória (Kisi, 2011).

Segundo Arêdes et al. (2007) e Souza & Frizzone (2003), obenefício econômico gerado pela elevação do nível deprodutividade das lavouras devido à adoção de sistemas deirrigação é maior que os custos gerados pela utilização dessessistemas.

Segundo Turco et al. (2009), a irrigação é responsável porgrande parte do consumo de energia na propriedade rural eeste pode ser ainda maior se o produtor rural não adotar ummétodo de controle da irrigação. A justificativa do irrigantepara o consumo de água em excesso, está relacionada, em geral,à preocupação de que a cultura não sofra estresse hídrico, oque poderia comprometer a produção. O descontrole dairrigação gera um aumento do custo de produção pelodesperdício dos recursos energia elétrica e água.

A maior parte do consumo de energia na irrigação estáconcentrada nos sistemas de bombeamento, motivo pelo qualhá necessidade de um perfeito dimensionamento do sistema e,consequentemente, redução do custo final da irrigação.

Segundo Turco et al. (2009) e Scarcelli et al. (2009), é grandea preocupação dos irrigantes em relação às tarifas de energiaelétrica e à tarifação sobre a água para a irrigação. Afirmam,ainda, que, se a irrigação fosse de forma racional, cerca de 20%da água e 30% da energia consumidas poderiam sereconomizados, sendo 20% da energia economizada devidos àaplicação desnecessária da água e 10% em virtude daotimização dos equipamentos.

A possibilidade de escassez de energia e de água e aimplantação de tarifação do uso da água por parte dos comitêsde bacias hidrográficas, aliadas à rápida elevação dos custosde produção, despertam uma preocupação crescente com a

racionalização do uso da energia e água, principalmente parairrigação (Turco et al., 2009).

As bombas centrífugas são utilizadas na maioria dossistemas de irrigação e seu dimensionamento, tal como todosos outros componentes, devem atender à necessidade hídricada cultura na situação mais crítica. Geralmente, em perímetrosirrigados isto ocorre nos meses em que não há nenhumaprecipitação; no entanto, em outros meses do ano e outrasculturas menos exigentes, o sistema de irrigação ficasuperdimensionado.

Para que as bombas centrífugas possam atender a este menorvolume de água com maior eficiência, Alves et al. (2002)recomendam o uso de sistemas de irrigação de baixa pressão,como a microaspersão e o gotejamento, ou mesmo a reduçãoda velocidade de giro da motobomba até a obtenção da vazãonecessária. O uso do inversor de frequência no controle develocidade de motores que acionam bombas centrífugas,permite o atendimento da demanda variável do sistema deirrigação e, consequentemente, a racionalização do uso daenergia elétrica.

Segundo Campana et al. (2002), os inversores de frequênciasão equipamentos da eletrônica de potência que têm os preçosvariando de 4 a 12 vezes o preço dos motores que controlam.Em pesquisa de preços realizada em 2010, no comércio deViçosa, MG, esses valores diminuíram drasticamente de 0,6 a 6vezes o preço do motor. O emprego de inversores de frequênciatem sido justificado no controle de tensão e de frequência (V/f), o que gera: (i) economia de energia; (ii) controle do processoem regime transiente, controle de corrente de partida e controlede tempo de partida; (iii) controle de fator de potência e controlede velocidade em regime permanente, durante a operaçãonormal do processo; (iv) maximização do uso da potência detransformadores e (v) controle da qualidade de energia pelocontrole de nível do desequilíbrio de tensão.

Segundo Bernardo et al. (2008), a energia elétrica poderepresentar até cerca de 25 % do custo de produção em sistemasde irrigação por aspersão. O uso do inversor de frequência emconjunto com o gerenciamento e a adequação tarifária, é defundamental importância para a racionalização do uso deenergia elétrica e da água, em perímetros irrigados.

Ante o exposto, se pretende, com o presente trabalho,avaliar, por meio de simulações, o consumo de energia elétricamensal em lotes a serem implantados no perímetro irrigado deJaíba, MG.

MATERIAL E MÉTODOS

Este trabalho foi realizado no Laboratório de Energia doDepartamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federalde Viçosa, em Viçosa, MG. Realizaram-se simulações do consumode energia elétrica em lotes hipotéticos para o perímetro irrigadode Jaíba, MG.

Inicialmente, determinou-se a disposição física de 12 lotesdo perímetro, cujas dimensões foram de 250 m de frente por 450m de laterais, totalizando 10 ha, formando uma área total irrigadade 120 ha. No perímetro irrigado simulado, a disposição doslotes, bomba de água e motor, entre outras, estão de acordo



com as técnicas que garantem rendimento melhor do sistema.A área com os lotes simulados é apresentada na Figura 1.

pelo coeficiente de localização (Kl) forneceu o valor daevapotranspiração da cultura (ETc), considerando-se ainda aEficiência de aplicação dos sistemas (Ea). Determinou-se airrigação total necessária (mm) mensal em função da ETc,considerando-se a irrigação suplementar, ou seja, subtraindo-se as precipitações efetivas, com cenários para solo argilosocom 35% de argila, 30% de areia e 25% de silte (FAO56), comcapacidade de campo de 38%, ponto de murcha permanente de24% e densidade aparente de 1,2 g cm-3.

Determinados os dados relativos à disposição dos lotes edas culturas a serem irrigadas, simularam-se os efeitos davariação da vazão e da pressão de trabalho em cada lote noperímetro irrigado, utilizando-se o aplicativo Galateia (Scarcelliet al., 2009).

Utilizaram-se, como dados de entrada da simulação, asvazões em m3 h-1, referentes a cada lote para cada cultura, parao mês do ano e para cada combinação de culturas a seremimplantadas nos lotes e se inseriram os valores das pressõesde serviço em cada lote, em função dos sistemas de irrigaçãoutilizados; depois de inseridos os valores referentes às vazõese pressões de serviço, foram inseridos o tipo de material utilizadona tubulação (ferro fundido novo) a velocidade de escoamento(1,5 m s-1), a perda de carga localizada (0,05 mca) e a alturageométrica (Hg). A pressão de serviço considerada na entradade cada lote foi de 22 m para a tomada de água.

Os dados de saída do aplicativo Galateia foram a alturamanométrica (Hman) em mca e a pressão em cada nó, que foramcalculados de acordo com os dados de entrada no programa,sendo que a Hm é calculada com a Eq. 1:

sgTLSman PHHHHH

em que:Hman - altura manométrica, mcaHS - altura de sucção, mcaHL - perda de carga localizada, mcaHT - perda de carga na tubulação, mcaHg - altura geométrica, mcaPs - pressão de serviço, mca

As quatro combinações utilizadas nas simulações para os12 lotes do perímetro irrigado foram: 1ª Combinação – mamão(12 lotes); 2ª Combinação - banana (8), goiaba (1), mamão (1),manga (1) e maracujá (1); 3ª Combinação - mamão (8), goiaba

Fonte: Ribeiro et al. (2007) e Ribeiro (2008)

Figura 1. Sistema de distribuição de lotes simulados parao perímetro irrigado

Definiu-se a altura de sucção de 3 m, a diferença de nível dasaída da bomba, ponto A, até o início da primeira linha lateral,ponto B, de 9,49 m e de 8,51 m do início da primeira linha lateral,ponto B, até o início da segunda linha lateral, ponto C; já adiferença de nível entre a linha principal e a tomada de água doprimeiro lote foi 12 m e entre lotes subsequentes de 21 m.

Após a determinação das características topográficas doperímetro irrigado foram escolhidas as seguintes culturas aserem implantadas: goiaba, mamão, manga, melão, maracujá,banana, limão, uva, pinha e abacaxi, por serem as maisencontradas em perímetros irrigados na região e serem de fácilcomercialização.

Para determinar a lâmina de irrigação para cada cultura,realizaram-se simulações com o aplicativo Irriplus utilizando-se a série climatológica do INMET, de 10 anos, para o municípiode Jaíba, MG. O local se encontra na latitude 15º 05´ sul,longitude 43º 59´ oeste, altitude de 450 m em relação ao níveldo mar e temperatura média anual de 24,2 oC. Os espaçamentosconsiderados para as culturas e o tipo de equipamento deirrigação são apresentados na Tabela 1.

Para determinação da necessidade hídrica das culturasestimou-se a evapotranspiração de referência (ETo) pelo Métodode Penman-Monteith-FAO56 que, multiplicada pelo coeficienteda cultura (Kc), pelo Coeficiente da umidade do solo (Ks) e

1 Lp - linhas de plantio; P - plantas; Ll - linhas laterais; E - emissores

Cultura Espaçamento (Lp x P)1 (m)

Kc máx. Tipo de Irrigação Espaçamento (Ll x E)1 (m)

Vazão do emissor (L h-1)

Pressão de serviço (kPa)

Abacaxi 0,9 x 0,3 1,00 Gotejamento 0,9 x 0,3 02,3 10 Banana 4,0 x 2,0 1,20 Microaspersão 8,0 x 2,0 86,0 15 Goiaba 6,0 x 6,0 1,00 Microaspersão 6,0 x 6,0 86,0 15 Limão 7,0 x 6,0 0,90 Microaspersão 7,0 x 6,0 86,0 15

Mamão 3,0 x 2,0 1,20 Microaspersão 3,0 x 2,0 86,0 15 Manga 8,0 x 5,0 0,90 Microaspersão 8,0 x 5,0 86,0 15

Maracujá 4,0 x 5,0 0,70 Microaspersão 8,0 x 5,0 86,0 15 Melão 2,0 x 0,5 1,05 Gotejamento 2,0 x 0,5 02,3 10 Pinha 3,0 x 4,0 0,90 Microaspersão 3,0 x 4,0 86,0 15 Uva 3,0 x 2,0 0,70 Microaspersão 3,0 x 2,0 86,0 15

Tabela 1. Características das culturas e dos equipamentos de irrigação simulados

(1)



(1), abacaxi (1), manga (1) e limão (1); 4ª Combinação - goiaba(8), manga (1), mamão (1), pinha (1) e maracujá (1); 5ªCombinação - melão (8), manga (1), mamão (1), uva (1) e limão(1 lote); 6ª Combinação – abacaxi (12).

Após a determinação das combinações verificou-se qualcultura e em que mês se necessitava da maior lâmina deirrigação. A partir da necessidade hídrica da cultura maisexigente, realizou-se a simulação para calcular a alturamanométrica encontrada e as vazões de cada lote; em seguida,calcularam-se as potências hidráulica e mecânica de trabalhodo perímetro irrigado para um regime diário de operação de 21h, ou seja, somente no horário fora de ponta; posteriormente,determinou-se a potência elétrica demandada pelo sistema deirrigação, utilizando-se a Eq. 2.

mb

manCV 75

QHP

em que:Pcv - potência elétrica necessária ao sistema, cv - densidade da água, kg m-3

Q - vazão bombeada, m³ s-1

Hman - altura manométrica, mcab - rendimento ou eficiência da bomba, decimalm - rendimento ou eficiência do motor, decimal

O conjunto motobomba a ser utilizado deve ser de potênciaigual ou superior à conveniente ao perímetro irrigado, quandoeste estiver com todos os irrigantes acionados para maiornecessidade hídrica, chamada potência de projeto. Em geral,quando não estão disponíveis no mercado equipamentos coma potência de projeto, é adotado o valor comercializadoimediatamente superior; seus rendimentos devem atender àsexigências mínimas, de acordo com a ANA (Agência Nacionalde Águas) e a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).Os valores de referência do rendimento médio de bombascentrífugas são apresentados na Tabela 2 e os rendimentosnominais mínimos de motores elétricos convencionais e dealto rendimento, são apresentados na Tabela 3.

A potência demandada pela bomba pode ser calculada pelaEq. 3.

b

mana 75

QHP

em que:Pa - potência absorvida pela bomba, cv - peso específico da água, 1000 N m-³Q - vazão bombeada, m³ s-1

Hman - altura manométrica, mca

b - rendimento da bomba, %

Para se fazer a estimativa dos custos mensais de energiaelétrica, consideraram-se os valores da tarifa horo-sazonalverde, R$ 0,141172 kW-1 h-1 para a tarifa no período úmido doano e R$ 0,155147 kW-1 h-1 para a tarifa no período seco do ano,além dos valores da tarifa de demanda de R$13,535386 kW-1. Ademanda inicial foi determinada para o conjunto motobomba,sem uso de inversor de frequência para todas as combinaçõesestudadas; posteriormente; os cálculos foram refeitosdeterminando-se as demandas para cada combinação deculturas com o uso de inversor de frequência.

O custo da energia foi simulado para cada combinação deculturas em cada mês, a partir da obtenção da potência deprojeto (maior valor de potência para o mês considerado base),sendo assim a real necessidade de potência para o conjuntomotobomba; posteriormente, determinou-se o número de horasque a motobomba deve ficar ligada para atender aos meses emque a necessidade hídrica da cultura não atinge o máximo emfunção do maior vazão para cada combinação. Acrescentou-seum adicional de 15% no tempo de funcionamento, de modo apermitir maior flexibilidade de uso dos sistemas de irrigaçãopelos proprietários dos lotes, o que foi admitido pelo fato de

Fonte: Azevedo Netto et al. (2006)

Q (m³ h-1) 18 27 36 54 72 90 108 144 180 360 720 Q (L s-1) 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 100 200 b 0,52 0,61 0,66 0,68 0,71 0,75 0,80 0,84 0,85 0,87 0,88

Tabela 2. Rendimento médio de bombas centrífugas (hb) em função da vazão de recalque (Q)

Tabela 3. Rendimentos nominais mínimos para motoreselétricos convencionais e de alto rendimento paraeficiência energética para 2 e 4 pólos

Potência nominal Motores

convencionais Motores de alto

rendimento Número de pólos

Cv kW 2 4 2 4

001,0 000,75 77,0 78,0 80,0 80,5 001,5 001,10 78,5 79,0 82,5 81,5 002,0 001,50 81,0 81,5 83,5 84,0 003,0 002,20 81,5 83,0 85,0 85,0 004,0 003,00 82,5 83,0 85,0 86,0 005,0 003,70 84,5 85,0 87,5 87,5 006,0 004,50 85,0 85,5 88,0 88,5 007,5 005,50 86,0 87,0 88,5 89,5 010,0 007,50 87,5 87,5 89,5 89,5 012,5 009,20 87,5 87,5 89,5 90,0 015,0 011,00 87,5 88,5 90,2 91,0 020,0 015,00 88,5 89,5 90,2 91,0 025,0 018,50 89,5 90,5 91,0 92,4 030,0 022,00 89,5 91,0 91,0 92,4 040,0 030,00 90,2 91,7 91,7 93,0 050,0 037,00 91,5 92,4 92,4 93,0 060,0 045,00 91,7 93,0 93,0 93,6 075,0 055,00 92,4 93,0 93,0 94,1 100,0 075,00 93,0 93,2 93,6 94,5 125,0 090,00 93,0 93,2 94,5 94,5 150,0 110,00 93,0 93,5 94,5 95,0 175,0 132,00 93,5 94,1 94,7 95,0 200,0 150,00 94,1 94,5 95,0 95,0 250,0 185,00 94,1 94,5 95,4 95,0

Fonte: ABNT (1996)

(2)

(3)



que a automação da irrigação não ser 100% integrada entre oslotes.

Realizou-se o cálculo de custos da energia elétrica de acordocom os valores calculados, usando-se a Eq. 4. O número dehoras de funcionamento foi calculado em função dos dias domês multiplicado pelo número de horas necessárias para cadadia (21 h) no período de maior demanda (agosto). A determinaçãodo índice de carregamento dos motores foi realizada pelocálculo da razão entre a máxima potência demandada dascombinações de culturas e a potência nominal comercial domotor (potência de projeto).

m

cnefm

IPCH736,0C

em que:Cm - custo anual de energia elétrica, R$ mês-1

Hf - período de funcionamento, h mês-1

Ce - tarifa de energia elétrica, R$ kW-1 h-1

Pn - potência nominal do motor elétrico, cvIc - índice de carregamento do motor elétrico, %m - rendimento do motor elétrico, %0,736 - fator de conversão da potência em cv para kW

Com os gastos de energia no mês de maior consumo para aprimeira combinação (12 lotes de mamão), calculou-se oconsumo em função do número de produtores que estariamusando o sistema de irrigação em duas situações. Na situação1 simulou-se a irrigação iniciando-se do lote de menor altitudeseguindo-se para os lotes com maior altitude; na situação 2iniciou-se a irrigação nos lotes de maior altitude seguindo-separa o mais próximo ao conjunto motobomba, que no casoestudado é o de menor altitude.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores das lâminas de irrigação mensais das diferentesculturas utilizadas nos lotes hipotéticos simuladas para operímetro irrigado do Jaíba, MG, são apresentados na Tabela 4.Verificou-se que as maiores lâminas de irrigação necessáriaocorreram no mês de agosto para todas as culturas, sendo quea cultura do mamão necessitou da maior lâmina, em todos osmeses. A potência necessária para atender a esta demanda foide 95,87 cv, o que exigiu a escolha de um conjunto motobombade 100 cv, valor comercial imediatamente superior.

Como o sistema de irrigação demanda de uma vazão mínimapara entrar em funcionamento devido à velocidade de sucçãonão poder ser inferior a 3 m s-1, quando a vazão nas combinaçõesera inferior a 103 m3 h-1 e altura manométrica de no máximo47,85 mca, o conjunto motobomba desligava. Deste modo, avazão mínima considerada foi de 103 m3 h-1, garantindo, assim,a velocidade de sucção. Os meses de janeiro e novembro nãoforam levados em consideração, tendo em vista os níveis deprecipitação, visto que somente algumas culturas precisam deuma lâmina mínima de irrigação.

De posse da vazão necessária para atender a cadacombinação de culturas, foram calculados para os 12 lotessimulados com de 10 ha cada um: (i) altura manométrica; (ii)potência hidráulica; (iii) potência mecânica; (iv) potêncianominal elétrica; (v) índice de carregamento dos motores; (vi)rendimento de motores e bombas e (vii) demanda de energiaelétrica; seus resultados são apresentados na Tabela 5.

As características do motor elétrico dimensionado doprojeto, foram potência nominal de 100 cv e rendimento nominalde 91,80%. Verifica-se uma variação muito grande do índice decarregamento para todas as combinações, sendo que para acombinação 1 foi de 91,80 a 37,37% para a combinação 6, fato

Tabela 4. Lâmina de irrigação em função do mês para as diferentes culturas no perímetro irrigado de Jaíba, MG

Parâmetros Projeto Combinação 1 Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6 Potência nominal da Bomba, (cv) 095,70 095,70 086,70 084,80 073,10 081,80 034,60

Rendimento nominal da bomba (%) 078,00 078,00 076,50 076,50 074,00 076,00 058,00 Vazão d (m3 h-1) 326,91 326,91 295,11 286,99 258,52 282,98 112,87 Altura manométrica (mca) 061,64 061,64 060,70 061,06 056,50 059,34 048,01 Índice de carregamento (%) 095,70 095,70 086,70 084,80 073,10 081,80 034,60 Demanda (kW) 080,17 076,72 069,50 067,80 058,50 065,50 027,74

Tabela 5. Caracterização técnica do sistema de irrigação para cada combinação de culturas

(4)

Lâmina de irrigação mensal (mm mês-1) Meses

Abacaxi Banana Goiaba Limão Mamão Manga Maracujá Melão Pinha Uva Janeiro 00,00 035,98 000,00 000,00 036,50 000,00 00,00 000,00 000,00 00,00

Fevereiro 00,00 067,96 050,19 027,07 070,29 033,73 00,00 050,74 031,15 00,00 Março 00,00 073,68 059,01 032,87 076,05 039,90 00,00 059,81 039,18 00,00 Abril 19,81 111,79 087,23 069,22 114,90 074,22 46,07 102,06 075,85 48,84 Maio 39,09 122,95 101,74 084,96 126,61 090,07 64,00 117,16 091,88 67,22 Junho 42,93 120,17 101,01 085,71 123,75 090,34 66,22 116,00 092,01 69,36 Julho 46,07 126,04 106,25 090,40 130,11 095,17 69,97 121,76 097,03 73,43 Agosto 61,23 171,85 143,97 122,38 176,51 128,65 94,36 164,41 131,70 99,38 Setembro 52,06 167,77 137,67 115,03 171,63 121,63 86,12 157,51 125,00 90,82 Outubro 00,00 090,76 058,08 048,23 093,20 047,82 19,08 071,82 045,99 21,43 Novembro 00,00 001,27 000,00 000,00 001,21 000,00 00,00 000,00 000,00 00,00 Dezembro 00,00 000,00 000,00 000,00 000,00 000,00 00,00 000,00 000,00 00,00 Total 261,19 1090,22 845,15 675,87 1120,76 721,53 445,82 961,27 729,79 470,48



que ocorreu,0 provavelmente, em virtude das necessidadeshídricas da combinação 1 (12 lotes com mamão) serem 65%superiores às da combinação 6 (12 lotes com abacaxi),influenciando na potência dimensionada para estascombinações. Explica-se a não variação do rendimento domotor elétrico para as combinações estudadas em função dogerenciamento do número de horas disponibilizadas para airrigação. Proporcionalmente, para demandas menores devolume de água a ser aplicado e dependendo do mês e dacombinação de culturas, simulou-se uma disponibilidade deágua menor; já as demandas elétricas a serem contratadas paracada combinação, também tiveram uma variação muito grandemas isto possibilita, ao perímetro, contratar a demanda para oano (tarifa verde) em função das culturas existentes nos lotese usando-se o inversor de frequência, visto que se pode terdemanda elétrica contratada bem inferior à que seria de projeto,o que reduz consideravelmente os gastos com demandaelétrica.

A Tabela 6 apresenta os valores do gasto de energia emfunção dos meses para cada combinação, sem e com o uso deinversor de frequência, respectivamente. Observa-se, paratodas as combinações, que o gasto de energia elétrica foi maiorpara o mês de agosto, devido à maior exigência da lâmina deirr igação das culturas que foram relacionadas nascombinações; já para o mês de fevereiro, encontrou-se o menorgasto de energia elétrica, resultado esperado em razão de ser omês com menor necessidade hídrica.

A simulação do uso do inversor de frequência proporcionouuma economia mensal do gasto de energia elétrica para ascombinações 1, 2, 3, 4 e 5 em torno de 7, 13, 15, 27 e 18%,respectivamente, valores que estão próximos aos que foramencontrados por Campana et al. (2002), quando verificaram aeconomia de energia usando inversor de frequência em pivôcentral.

Observa-se, com estas simulações, que para perímetrosirrigados, assim como para outros sistemas de irrigação, pode

haver diferenças consideráveis entre as potências de projeto eas dimensionadas em função da necessidade hídricas, emfunção da época do ano e das culturas implantadas.

Nesses casos, o uso do inversor de freqüência se torna umequipamento imprescindível para proporcionar economia deenergia elétrica. O potencial de economia que os inversores defreqüências podem proporcionar, é função do nível deautomação dos sistemas de irrigação: a) se a automação ocorrersomente nos conjuntos motobomba, avaliados no presentetrabalho, e b) automação na motobomba e nas entradas doslotes a serem irrigados; neste caso, deve-se instalar mediçãode pressão.

Observou-se que o uso do inversor de frequênciaproporcionou economia de energia elétrica, sendo que a maiorocorreu para a combinação 6, em torno de 62%, mas o motorestaria trabalhando apenas com índice de carregamento de37,37%. Segundo Ribeiro (2008) índices de carregamento abaixo71% prejudicam a eficiência da bomba.

Na Figura 2 se apresenta o gasto de energia anual para cadacombinação e se observa que o maior gasto foi para a primeira

Tabela 6. Gasto de energia (R$) nos meses do ano para motores trabalhando sem inversor de frequênciaCombinação 1 Combinação 2 Combinação 3 Combinação 4 Combinação 5 Combinação 6

Meses (R$)

Sem inversor de frequência Fevereiro 4.443,69 3.980,09 2.979,46 3.537,56 3.830,33 1.085,13 Março 4.718,90 4.217,33 3.134,70 3.738,53 4.055,30 1.085,13 Abril 6.575,18 5.817,40 4.181,72 5.094,01 5.572,61 2.109,56 Maio 7.733,54 6.815,90 4.835,09 5.939,87 6.519,45 3.106,57 Junho 7.583,36 6.722,14 4.773,74 5.860,45 6.455,95 3.305,15 Julho 7.917,33 7.023,52 5.037,40 6.127,74 6.722,64 3.467,53 Agosto 9.182,42 9.112,60 6.337,95 7.885,49 8.697,34 4.251,49 Setembro 8.921,22 8.853,65 6.168,50 7.666,12 8.451,78 4.149,35 Outubro 5.979,17 5.303,65 3.845,55 4.658,80 5.218,78 4.149,35 Com inversor de frequência Fevereiro 4.079,47 3.436,81 2.525,15 2.583,45 3.131,22 0.405,51 Março 4.332,13 3.641,32 2.656,71 2.730,22 3.315,12 0.405,51 Abril 6.036,28 5.020,71 3.544,08 3.720,12 4.555,48 0.788,33 Maio 7.099,72 5.911,45 4.097,82 4.337,85 5.329,50 1.160,92 Junho 6.961,85 5.830,13 4.045,82 4.279,84 5.277,59 1.235,12 Julho 7.268,44 6.091,52 4.269,28 4.475,05 5.495,60 1.295,80 Agosto 8.429,86 7.903,38 5.371,52 5.758,72 7.109,88 1.588,77 Setembro 8.190,06 7.678,79 5.227,91 5.598,51 6.909,14 1.550,60 Outubro 5.489,12 4.599,87 3.259,16 3.402,29 4.266,23 1.550,60

Figura 2. Gasto anual de energia para os 120 hectares nas6 diferentes combinações sem e com o uso do inversor



combinação e o menor para a sexta, constatando-se que, quantomaior era a diferença entre as necessidades hídricas dascombinações de culturas estudadas no mês de maior demanda(agosto) em relação aos dados de projeto (combinação 1), maiortambém era a economia dos gastos de energia com o uso deinversor de frequência. Hanson et al. (1996) também encontraramresultados satisfatórios de economia de energia aplicandoinversor de frequência em alguns sistemas de irrigação.

Na Figura 3 é apresentado o preço da água simulado noperímetro irrigado considerando-se apenas o custo doconsumo de energia elétrica em função do número de irrigantesque estão irrigando simultaneamente para a combinação 1 epara o mês de agosto, sem uso do inversor de frequência.Quando apenas um lote está sendo irrigado, o custo de cada1.000 m3 de água é de aproximadamente R$ 92,38 para a situação1 e R$ 94,39 para a situação 2. Para todos os lotes irrigandosimultaneamente, o custo foi de R$ 40,20, tanto para a situação1 como para a situação 2, ou seja, quanto maior o número delotes irrigados simultaneamente, menor também o custo daágua. A utilização maximizada da operação do bombeamentode água é uma forma de minimizar o custo do bombeamento emfunção do número de irrigantes, como observado por OliveiraFilho et al. (2004), estudando a racionalização energética deestação de pressurização para o perímetro irrigado de Mirorós,em Ibipeba, BA.

irrigação, que variaram de 7 a 62% para as combinaçõesestudadas.

4. Quando apenas um irrigante utiliza o sistema debombeamento, o custo de 1.000 m3 de água varia de R$ 92,38 aR$ 94,39, conforme a localização do mesmo no perímetro.

5, Quando todos os lotes estavam com o sistema de irrigaçãoem funcionamento este valor diminuiu para R$40,20 (1000 m³)-1.Deve-se gerenciar o número de horas de disponibilidade dairrigação a fim de se minimizar os custos operacionais comenergia elétrica.

AGRADECIMENTOS

Os autores gostariam de agradecer a Fundação de Amparoà Pesquisa do Estado de Minas Gerais – FAPEMIG, ao ConselhoNacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq,ao Departamento de Engenharia Agrícola da UniversidadeFederal de Viçosa pelo apoio fornecido para o desenvolvimentodesse trabalho.

LITERATURA CITADA

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7094 –Máquinas elétricas girantes, Motores de indução - especificação,Rio de Janiero, 1996. 60 p.

Alves, A. J.; Coutinho, L. F. O.; Melo, A. O. Verificação dasrelações de rateaux pelo emprego de um inversor defreqüência, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.6, p.51-56, 2002.

Arêdes, A. F.; Santos, M. L.; Rufino, J. L. S.; Reis, B. S.Viabilidade econômica da irrigação da cultura do café naregião de Viçosa-MG. Revista de Economia e Agronegócio,v.5, p.207-225, 2007.

Azevedo Netto, J. M.; Fernandez, M. F.; Araújo, R.; Ito, A. E.Manual de hidráulica. 8. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2006.680p.

Bernardo, S.; Soares, A. A.; Mantovani, E. C. Manual deirrigação. 8.ed. Viçosa: UFV, 2008. 625p.

Campana, S.; Oliveira Filho, D.; Soares, A.A.; Oliveira, R. A.;Hermsdorff, W. Inversores de freqüência - uma alternativapara racionalização do uso da energia elétrica em sistemas deirrigação pivô central. In: Encontro de Energia no Meio Rural,2002, Campinas, Resumos...Campinas: UNICAMP, p.137.

Freitas, P. S. L.; Rezende, R.; Mantovani, E. C.; Frizzone, J. A.Viabilidade de inserção dos efeitos da uniformidade de irrigaçãoem modelos de crescimento de culturas. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.7, p.437-444, 2003.

Hanson , B.; Weigand, C.; Oloff, S. Performance of electricirrigation pumping plantsunsing variable frequency drives.Journal of Irrigation and Drainage Engineering. v.122, p.179-182, 1996.

Jalota, S. K.; Sood, A. G. B. S.; ChahaL, B. U. Crop waterproductivity of cotton (Gossypium hirsutum L.) – wheat(Triticum aestivum L.) system as influenced by deficitirrigation, soil texture and precipitation. Agricultural WaterManagement, v.84, p.137-146, 2006.

Figura 3. Preço da água no perímetro irrigado considerando-seapenas o custo do consumo de energia elétrica, em função donúmero de irrigantes

CONCLUSÕES

1. A simulação mostrou que os gastos unitários comfornecimento de água para perímetros irrigados podem serminimizados de duas formas principais:

a) com uso de inversores de frequência;b) pelo gerenciamento do número de horas disponíveis para

irrigação; essas duas maneiras devem ser integradas e seobserva a demanda hídrica em função da época do ano e dascaracterísticas das culturas, para que se maximize a economiade energia elétrica.

2. O uso do inversor de frequência no sistema de fornecimentode água para irrigação no perímetro estudado, garantiu economiade energia elétrica.

3. Houve redução nos custos de energia elétrica no perímetroirrigado estudado, com o uso de inversores de frequência e dogerenciamento do número de horas de disponibilidade da

R$

(1.0

00 m

-3)



Kisi, O. Evapotranspiration modeling using a waveletregression model. Irrigation Science, v. 29, p.241-252, 2011.

López-Mata, E.; Tarjuello, J. M.; Juan, J. A. de; Ballesteros, R.;Domínguez, A. Effect of irrigation uniformity on theprofitability of crops. Agricultural Water Management, v.98,p.190-198, 2010.

Medeiros, S. S.; Soares, A. A.; Ramos, M. M.; Mantovani, E. C.Souza, J. A. A. Avaliação da eficiência do uso da energia elétricano Perímetro Irrigado de Pirapora, MG, Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.7, p.394-398, 2003.

Oliveira Filho, D.; Teixeira, C. A.; Ribeiro, M. C. Racionalizaçãoenergética de uma estação de pressurização de um perímetroirrigado, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.8, p.135-143, 2004.

Pereira, L. S.; Paredes, P.; Eholpankulov, E. D.; Inchenkova, O.P.; Teodoro, P. R.; Horst, M. G. Irrigation scheduling strategiesfor cotton to cope with water scarcity in the Fergana Valley,Central Asia. Agricultural Water Management, v.96, p.723-735, 2009.

Ribeiro, M. C. Eficientização e gerenciamento do uso de energiaelétrica em perímetros irrigados. Viçosa: UFV, 2008. 178p.Tese Doutorado

Ribeiro, M. C.; Oliveira Filho, D.; Soares, A. A.; Mantovani, E.C.; Teixeira, C. A. Redução do custo de produção naagricultura familiar visando à otimização de perímetrosirrigados. Viçosa: UFV, 2007. 82p. Comunicado Técnico

Santana, M. J.; Carvalho, J. A.; Andrade, M. J. B.; Braga, J. C.;Gervácio, G. G. Coeficiente de cultura e análise do rendimentodo feijoeiro sob regime de irrigação. Irriga, v.13, p.92-112,2008.

Scarcelli, R. O.; Oliveira Filho, D.; Ribeiro, M. C.; Lopes, D. C.Economia de energia com uso de inversor de frequênciaem sistemas de bombeamento de água para perímetroirrigado. Revista Engenharia na Agricultura, v.17, p.462-472, 2009.

Souza, J. L. M.; Frizzone, J. A. Modelo aplicado ao planejamentoda cafeicultura irrigada. III Análise de risco econômico dacafeicultura em dois sistemas de Irrigação. Acta ScientiarumAgronomy, v.25, p.399-408, 2003.

Turco, J. E. P., Rizzatti, G. S., Pavani, L. C. Custo de energiaelétrica em cultura do feijoeiro irrigado por pivô central,afetado pelo manejo da irrigação e sistemas de cultivo,Revista Brasileira de Engenharia Agrícola, v.29, p.311-320,2009.

883Produtividade e exportação de nutrientes em beterraba cultivada com cobertura morta e adubação orgânica


1 EPAMIG, Zona da Mata, Vila Gianetti, casa 46, Campus da UFV, CP 216, CEP 36570-000, Viçosa, MG. Fone: (31) 3899-5223, Fax: (31) 3899-5224.E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

Produtividade e exportação de nutrientes em beterrabacultivada com cobertura morta e adubação orgânica

Maria A. N. Sediyama1, Marlei R. Santos1, Sanzio M. Vidigal1 & Luís T. Salgado1

RESUMOObjetivou-se, com este trabalho, avaliar o efeito da cobertura do solo e doses de lodo de lagoa dedecantação de água residuária de suinocultura na produtividade e na exportação de nutrientes pelabeterraba, cultivar Early Wonder. O experimento foi conduzido na Fazenda Experimental Vale do Piranga,pertencente à EPAMIG, Zona da Mata, em Oratórios, MG, no período de 07/08/08 a 09/11/08, nodelineamento de blocos casualizados em parcelas subdivididas com quatro repetições. Nas parcelasforam dispostos três tipos de cobertura de solo: bagaço de cana-de-açúcar, palha de café e sem coberturae, nas subparcelas, foram usadas cinco doses do lodo de lagoa: 0; 10; 20; 40 e 60 t ha-1. Aos 70 dias apóso transplante das mudas realizou-se a colheita. A cobertura com palha de café proporcionou maiormassa unitária de raiz e maior produtividade de raízes comerciais, independente das doses de lodo. Osnutrientes mais exportados pela parte aérea das plantas foram Ca, Mg e S e, pelas raízes, N, P e K. Coma população de 400.000 plantas ha-1 e produtividade de 34,22 t ha-1, as quantidades médias de N, P, K,Ca, Mg e S exportadas pelas raízes foram 140; 24; 180; 8, 17 e 5 kg ha-1 e, para Zn, Fe, Mn, Cu e B, 371,435, 320, 74 e 250 g ha-1, respectivamente.

Palavras-chave: Beta vulgaris, cobertura do solo, produtividade, dejeto de suíno, lodo

Yield and nutrient export of sugar beet undermulching and organic fertilization

ABSTRACTThis work aimed to evaluate the effect of soil cover and doses of sludge from sedimentation pond ofswine wastewater on yield and nutrient export in sugar beet cultivar Early Wonder. The experiment wasconducted at the Vale do Piranga Experimental Farm belonging to EPAMIG Zona da Mata in Oratórios(MG), from 07/08/08 to 09/11/08. The experiment was arranged in a split-plot in randomized blockdesign with four replications. The main plots consisted of three types of mulching: sugarcane bagasse,coffee husk and without any cover, and the subplots of five doses of sludge: 0, 10, 20, 40 and 60 t ha-1.At 70 days after transplanting, harvest was carried out. Mulching with coffee husk provided the highestroot unit weight and increased yield of commercial roots, independent of the sludge dose. The mostexported nutrients by the shoots were Ca, Mg and S, while N, P and K were the most exported by theroots. With a population of 400,000 plants ha-1 and yield of 34.22 t ha-1, the mean quantities of N, P, K,Ca, Mg and S exported by the roots were 140, 24, 180, 8, 17 and 5 kg ha-1 and 371, 435, 320, 74 and250 g ha-1 of Zn, Fe, Mn, Cu and B respectively.

Key words: Beta vulgaris, soil cover, yield, organic manure, swine manure, sludge


mailto:[email protected];



884 Maria A. N. Sediyama et al.


INTRODUÇÃO

A beterraba (Beta vulgaris) é uma hortaliça que vemganhando espaço e importância econômica no Brasil sendo,atualmente, uma das dez principais olerícolas produzidas noPaís. As raízes se caracterizam pelo sabor adocicado e coloraçãovermelha, devido à presença de betalaínas, substânciaantioxidante imprescindível na dieta humana (Kanner et al.,2001), além do alto valor nutricional e conteúdo de vitaminas eminerais, como K, Na, Fe, Cu e Zn (Ferreira & Tivelli, 1990). Elase destaca como uma das hortaliças mais ricas em ferro, tantonas raízes quanto nas folhas. As plantas apresentam altopotencial de produção, atingindo rendimentos entre 25 a 40t ha-1 de raízes (Horta et al., 2004; Grangeiro et al., 2007; Carvalho& Guzzo, 2008).

Em áreas de horticultura o solo é constantemente preparadopara permitir o estabelecimento rápido das plantas e reduzir acompetição de plantas daninhas. O uso da cobertura mortaenvolvendo diferentes resíduos orgânicos traz vários benefíciosaos sistemas de produção, especialmente no que diz respeitoao manejo do solo e das plantas (Pereira et al., 2000; Resendeet al., 2005). Dentre as vantagens decorrentes de sua utilizaçãopode-se destacar: retenção de umidade, melhoria da estruturae menor compactação do solo (Corrêa, 2002), prevenção àerosão (Smolikowski et al., 2001) e aporte de matéria orgânica enutrientes (Cadavid et al., 1998). Na cultura da beterraba acobertura morta é pouco estudada; entretanto, é uma práticapromissora, sobretudo em sistemas de cultivo orgânico, comoforma de controlar a emergência de plantas daninhas, em razãodas restrições de uso de produtos químicos (Resende et al.,2005). Entre os materiais orgânicos usados pode-se citar a palhade café (Sediyama et al., 2010), palha de arroz (Resende et al.,2005), bagaço de cana-de-açúcar triturado (Sediyama et al.,2010), capim gordura seco e serragem (Tozani et al., 2006)considerada prática de baixo custo e de fácil execução (Resendeet al., 2005).

Considerando-se o potencial da atividade suinícola e agrande disponibilidade de dejeto de suínos na região do Valedo Piranga, na Zona da Mata mineira, formas de utilizaçãodesses resíduos têm sido investigadas como alternativaeconômica para o produtor rural, na melhoria dos sistemas deprodução, sem comprometer o meio ambiente, especialmentequando esses são devidamente tratados (Sediyama et al., 2008).Uma das maneiras de se tratar a água residuária, em especialnas pequenas suinoculturas, é por meio de lagoas dedecantação que se separam as fases sólida e líquida. A fasesólida (lodo) se acumula no fundo da lagoa mesmo que, apóslongo tempo de permanência seja retirado; depois de secadoou compostado pode ser usado como fertilizante orgânico. Afase líquida é tratada em sistema de lagoas em série, pararedução da carga e retorno aos mananciais de água.

A beterraba é considerada cultura esgotante do solo emrazão da considerável remoção de massa verde do campo porocasião das colheitas, visto que parte da produção écomercializada em maços com folhas, o que valoriza o produtomas retira da área todo o resto da cultura. Outra parte dasraízes é embalada em caixas tipo K, sem a folhagem. Assim, oconhecimento do balanço de nutrientes, traduzido pela

diferença entre a entrada dos elementos via adubação e a suaexportação nos produtos colhidos, é essencial para se manejara adubação ao longo dos anos (Salgado et al., 1998).

São raras, na literatura, informações sobre a exigêncianutricional da beterraba, sendo oportuno o conhecimentoquanto ao total de nutrientes extraídos pela cultura, paradefinição de programas de adubação. Haag & Minami (1987)verificaram, trabalhando com a cultivar Early Wonder, aumentosna produção de massa seca de parte aérea e raízes, até o finaldo ciclo, 80 dias após a semeadura. Para uma população de330.000 plantas ha-1 a quantidade total extraída de nutrientes,em kg ha-1, foi de 30 de N; 8 de P; 75 de K; 2 de Ca e 4 de Mg,enquanto Grangeiro et al. (2007) constataram, para a mesmacultivar e população semelhante, as quantidades totais emkg ha-1: 88 de N; 6,1 de P; 93,2 de K; 12,1 de Ca e 16,8 de Mg.

É importante considerar que a elevação dos teores de metaispesados nos alimentos vem sendo associada à aplicação decorretivos e fertilizantes, uso de água contaminada ou deprodutos como lodo de esgoto, compostos de lixo urbano eresíduos diversos de indústria ou mineração. Uma vez nossolos agrícolas, esses elementos podem ser absorvidos pelasplantas, que fazem parte da alimentação humana ou animal. Alegislação brasileira, seja a ambiental ou a referente aos aspectossanitários alimentares, é pouco contundente com relação aoslimites permitidos de metais pesados em solos, águas ealimentos. Existe grande carência de dados nacionais quesubsidiem os legisladores e órgãos ambientais sendo, muitasvezes, utilizados valores limites verificados e utilizados emoutros países (Fernandes et al., 2007).

Sampaio et al. (2008) verificaram aumento nos teores de Zne Cu com a quantidade de argila do solo e na massa fresca eseca de raízes de beterraba com incremento na dose de compostode lixo urbano, que atingiu valores máximos com 90 t ha-1. Osteores de metais pesados nas raízes diminuíram com o aumentodas doses de composto aplicadas devido, possivelmente, aoincremento de matéria orgânica do solo que atua comoimobilizador e regulador da disponibilidade de metais pesadospara as plantas.

Considerando o sistema de sucessão das hortaliças devidoaos ciclos relativamente curtos e à demanda por grandesquantidades de fertilizantes orgânicos, tornam-se importantesestudos que contemplem a qualidade e a quantidade de adubosorgânicos aplicados. Objetivou-se, com este trabalho, avaliaro efeito da cobertura do solo com palha de café ou bagaço decana-de-açúcar e doses de lodo de lagoa de decantação deágua residuária de suinocultura na produtividade e naexportação de nutrientes, pela parte aérea e raízes de beterraba.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido na Fazenda Experimental Valedo Piranga pertencente à EPAMIG, Zona da Mata, em Oratórios,MG, no período de 07 de agosto a 09 de novembro de 2008. Ascoordenadas geográficas do local de execução do experimentosão: latitude 20° 30’S, 43° 00’O e altitude 500 m. As variáveismetereológicas são: temperatura média máxima anual de 21,8°C e mínima anual de 19,5 °C e a precipitação média anual de



1.250 mm. Segundo Köppen, o clima da região varia do tipoCwa, tropical úmido a Aw, semi-úmido de verões quentes evegetação natural de floresta tropical semidecidual ou ombrofilamista (Cunha et al., 2000).

O Argissolo Vermelho-Amarelo câmbico, fase terraçoapresentou, na camada de 0 a 20 cm, as seguintes características:pH (água 1:2,5) = 6,0; matéria orgânica = 16 g kg-1; P = 17,2mg dm-3; K = 178 mg dm-3 e expressos em cmolc dm-3, Ca2+ = 2,9;Mg2+ = 0,9; Al3+ = 0,0; CTC(t) = 4,26; CTC(T) = 6,90, V = 62%e P-rem = 35,6 mg L-1.

O delineamento experimental adotado foi em blocoscasualizados e os tratamentos foram distribuídos em parcelassubdivididas com quatro repetições e 400 plantas por parcela.Nas parcelas foram dispostos três tipos de cobertura de solo:bagaço de cana-de-açúcar, palha de café e sem cobertura. Nassubparcelas foram aplicadas cinco doses (0; 10; 20; 40 e 60 tha-1) de lodo de lagoa de decantação de águas residuárias desuinocultura. As parcelas foram constituídas de canteiros com1 m de largura e 10 m de comprimento. Cada subparcela (2 x 1 m)foi composta de quatro fileiras de plantas no espaçamento de0,25 x 0,10 m, sendo a área útil de 0,8 m2 central. Após o preparodos canteiros as doses de lodo foram aplicadas a lanço, emárea total, e incorporadas, com enxada, na profundidade de 0 a15 cm; depois, a superfície do canteiro foi coberta com umacamada de aproximadamente 2 cm de espessura, equivalente a10 t ha-1 de bagaço de cana-de-açúcar triturado ou palha decafé. As características dos resíduos orgânicos e do lodo seencontram na Tabela 1.

A colheita foi realizada manualmente aos 70 dias após otransplantio das mudas, quando a maioria das raízes tuberosasapresentava, visualmente, o tamanho preferido para o mercado,ou seja, raízes entre 200 a 300 g. Quando da colheita avaliou-se, na área útil, a altura média de 10 plantas, contou-se o númerode plantas por subparcela e se pesou a massa fresca total dasraízes e da parte aérea. As raízes foram classificadas, quanto aocalibre, em comercial (classes 50, 90 e 120 mm) e não comercial(refugo, raízes com defeitos graves e ocorrência de praga), deacordo com Hortbrasil (2006). As classes comerciais: classe 50(maior ou igual a 50 e < 90 mm); classe 90 (maior ou igual a 90 e< 120 mm) e classe 120 (> 120 mm) e refugo (< 50 mm); calculou-se, também, a massa fresca unitária de raízes comerciais.

Amostras de raízes comerciais de cada tratamento foramlavadas e secadas ao ar, cortadas ao meio e raladas em raladorinox, para determinação do teor de sólidos solúveis (Brix) noextrato, por meio de um refratômetro digital, Atago, modelo PR-101 (escala 0-45%), ajustado, em temperatura de 25 oC. Amostrasda parte aérea e das raízes foram coletadas, pesadas, colocadasem sacos de papel e levadas para secagem em estufa comcirculação de ar forçada, a temperatura de 65 °C, por 72 h. Asamostras de raiz foram lavadas previamente, secadas ao ar ecortadas em cubos para facilitar a moagem do material seco.Após a determinação da massa seca da parte aérea (pecíolo elimbo das folhas) e das raízes, os materiais foram moídos emmoinho tipo Willey, colocados em saquinhos de papel e levadosao laboratório para análise de N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Zn,Mn e B. A quantificação dos nutrientes foi feita nos extratosobtidos pela digestão nítrico-perclórica (P, K, Ca, Mg, S, Fe,Cu, Zn e Mn), sendo o P pelo método da vitamina C; o K, pelafotometria de chama; Ca, Mg, Fe, Cu, Zn e Mn porespectrofotometria de absorção atômica; o N foi quantificadopelo método semimicro Kjeldahl e o boro por digestão seca,por meio de incineração da amostra em mufla elétrica a 550 ºC,utilizando-se o método da azometina-H, conforme descrito emMalavolta et al. (1997). Com base na massa seca da parte aéreae das raízes das plantas por hectare e nos teores de nutrientes,calculou-se seu acúmulo nessas frações.

Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância(teste de F) e de regressão, quando significativos; a comparaçãoentre médias foi feita pelo teste de Tukey (P < 0,05) utilizando-se o software SAEG.


Não houve interação para cobertura morta nem doses delodo para as características avaliadas, mas ocorreu efeito paratipos de cobertura morta. A cobertura com palha de caféapresentou menor número de plantas de beterraba (26,05) nasubparcela (0,8 m2), em relação ao tratamento sem coberturamorta (28,65), porém ambos não diferiram do tratamento combagaço de cana-de-açúcar (Tabela 2). Este fato pode estarrelacionado com o dano causado pela lagarta-rosca (Agrotisipsilon) no tratamento com palha de café, logo após otransplantio das mudas, com perda de plantas e necessidadede replantio devido, provavelmente, à umidade no solo,condição preferida pela lagarta rosca, além de maior proteção

Tabela 1. Características químicas e físicas da palha decafé, do bagaço de cana-de-açúcar e do lodo de lagoa dedecantação de águas residuárias de suinocultura

Características Palha de café

Bagaço de cana-de-açúcar

Lodo de lagoa

N (g kg-1) 023,50 0002,00 0009,00 P 0042,00 0000,40 001,30 ״ K 0002,40 0001,60 048,00 ״ Ca 0132,00 0001,70 010,80 ״ Mg 0004,20 0000,20 001,20 ״ S 0004,40 0000,10 001,20 ״ Zn (mg kg-1) 031,00 0009,00 1359,00 Fe 6187,00 1082,00 925,00 ״ Mn 1364,00 0073,00 139,00 ״ Cu 0573,00 0001,00 027,00 ״ B 0012,00 0013,10 022,40 ״ Densidade (kg dm-3) 000,12 0000,05 0000,82 Umidade (%) 010,00 0009,80 0038,20 C/N 011,50 0132,00 0002,42 pH 006,70 0005,90 0007,00

As mudas de beterraba, cultivar Early Wonder, foramproduzidas em bandejas de poliestireno expandido com 200células, preenchidas com substrato produzido à base devermicomposto de esterco bovino e transplantadas com 20dias de idade e 21 dias após a aplicação do lodo. A irrigação foirealizada por microaspersão, com turno de rega de dois dias;logo após o transplante das mudas observou-se o ataque dalagarta-rosca (Agrotis ipsilon), em alguns tratamentos, cujocontrole foi feito com aplicação do inseticida biológico Dipel.



dos insetos pela barreira física ao inseticida Dipel. Reduçãosignificativa no estande de plantas em razão da ocorrência delagarta rosca, também foi constatada no sistema de plantiodireto, em regiões produtoras de feijão, em virtude da maiorcobertura do solo pela palhada (Quintela, 2005).

A cobertura com bagaço de cana-de-açúcar proporcionoumenor altura de plantas em relação à cobertura com palha decafé e ausência de cobertura do solo devido, sem dúvida, àlenta decomposição do material e à menor quantidade denutrientes disponíveis para a cultura. A cobertura morta commateriais orgânicos com alta relação C/N pode prejudicar odesenvolvimento das plantas quanto à deficiência de N nosolo. A baixa concentração de N dos resíduos vegetais (relaçãoC/N alta) promove a imobilização do N mineral disponível nosolo para atender à demanda dos micro-organismos no processode decomposição, comprometendo a nutrição nitrogenada daslavouras (Robinson, 1988; Calvo et al., 2010).

Maior produção de massa fresca da parte aérea foi obtidano tratamento com palha de café em relação ao bagaço decana-de-açúcar e solo sem cobertura, enquanto a porcentagemde massa seca de parte aérea não diferiu entre os tipos decobertura morta (Tabela 2).

A maior massa unitária média de raiz (293,85 g) ocorreu notratamento com palha de café em relação ao tratamento semcobertura, porém sem diferir do tratamento com bagaço de cana-de-açúcar (Tabela 2). Não houve diferença estatística entretratamentos para as diferentes classes de raíz. Maiorconcentração de raízes comerciais ocorreu na classecompreendida entre 50 a 90 mm (85,4%), seguida da classe 90 a120 mm (14,6%) e não houve produção de raízes maiores que120 mm.

Obteve-se maior produtividade de raízes comerciais (38,66t ha-1) com palha de café, diferindo significativamente dacobertura com bagaço de cana-de-açúcar e do tratamento semcobertura (Tabela 2). Esses resultados podem ser atribuídosao maior fornecimento de nutrientes pela palha de café emdecorrência de sua composição química, maior facilidade dedecomposição pela menor relação C/N (Tabela 1). Tal hipótesepode ser sustentada pela maior produção de massa fresca daparte aérea, maior massa unitária de raiz e pela maiorprodutividade de raízes comerciais nos tratamentos com palhade café em relação aos tratamentos sem cobertura morta ecobertura com bagaço de cana-de-açúcar. A maior porcentagemde massa seca de raízes comerciais foi obtida no tratamentosem cobertura morta, ou seja, no tratamento com menor massa

unitária de raízes (Tabela 2); assim, raízes menores apresentarammais massa seca.

As produtividades obtidas se mantiveram entre 30 a 40 t ha-1,em que todos os tipos de cobertura apresentaram altasproduções de raízes com qualidade comercial e dentro da médiabrasileira (20 a 35 t ha-1). Esses resultados se diferenciamdaqueles obtidos por Tozani et al. (2006), que avaliaram ocontrole de plantas daninhas em beterraba com cobertura mortade capim gordura e Jaraguá, nas quantidades de 2, 4 e 6 kg m-

2 aplicadas após a emergência, capim gordura (4 kg m-2) após asemeadura, além do plástico preto, controle químico (herbicidaEPTC) e testemunhas com e sem capina, e verificaram que todosos tratamentos reduziram o peso unitário e a produção de raízesem relação à testemunha com capina manual, que produziu15,1 t ha-1. A baixa produtividade de raízes encontrada porTozani et al. (2006), pode ser atribuída às condições do solo edo local de plantio.

Apesar de praticamente não haver pesquisas envolvendocobertura de solo no cultivo de beterraba, de acordo com osresultados obtidos neste trabalho e em outros, como na cenoura(Resende et al., 2005) e na alface (Carvalho et al., 2005), o usoda cobertura morta pode ser uma estratégia interessante para aprodução da cultura, especialmente na agricultura familiar,porém se deve atentar para a espessura da camada, sobretudoquando se faz semeadura diretamente nos canteiros, e pelotipo de cobertura morta, pois materiais orgânicos de alta relaçãoC/N podem prejudicar a cultura se não forem tomados algunscuidados, como adição de N, por via orgânica ou mineral. Puiattiet al. (1992) estudaram, no taro ‘Chinês’, a viabilidade do usode bagaço de cana-de-açúcar e capim gordura, empregados emdiferentes sistemas (em cobertura, sulco de plantio e sulcomais cobertura) associados ou não ao N, e concluíram que ouso desses resíduos proporcionou aumento significativo naprodução de rizomas, quando associados à aplicação de N.

Cobertura morta com resíduo orgânico de alta relação C/Npode causar imobilização temporária durante o processo dedecomposição (Calvo et al., 2010). Acredita-se que, nestecontexto, resultados mais promissores quanto ao controle deplantas daninhas e produtividade de raízes de beterraba,poderiam ser conseguidos com a mistura da palha de café ebagaço de cana-de-açúcar (Sediyama et al., 2010). Resende et al.(2005) também verificaram vantagem na cobertura morta para ocultivo de verão da cenoura, reduzindo a temperatura em até 3,5ºC e aumentando a retenção de umidade do solo em até 2,3% emrelação ao controle, com melhor desenvolvimento das plantas.

Tabela 2. Número de plantas por subparcela (NP)*, altura média de plantas (AP), massa fresca por planta por subparcela(MFPA), massa seca da parte aérea (MSPA), massa unitária da raiz (MUR), produtividade de raízes comerciais (PRC) emassa seca de raízes (MSR) de beterraba cultivada com três tipos de cobertura do solo e cinco doses de lodo de lagoa dedecantação de águas residuárias de suinocultura

Cobertura NP

(ud) AP

(cm) MF PA

(g planta-1) MSPA (%)

MUR (g)

PRC (t ha-1)

MSR (%)

Sem cobertura 28,65 ab 50,13 a 080,89 b 8,52 a 207,33 bb 32,15 b 14,18 a Palha de café 26,05 bb 50,08 a 102,90 a 8,11 a 293,85 ab 38,66 a 12,61 b Bagaço de cana 27,00 ab 46,19 b 084,59 b 8,49 a 233,85 ab 31,84 b 13,13 b Médias 27,23 bb 48,80 b 089,46 b 8,37 b 245,01 bb 34,22 b 13,30 b CV (%) 10,02 bb 05,59 b 017,33 b 6,55 b 034,47 bb 19,70 b 08,80 b Médias seguidas da mesma letra minúscula não diferem entre si a 5% de probabilidade, pelo teste Tukey.

* A área útil da subparcela é 0,8 m2



Constatou-se correlação positiva entre massa fresca de parteaérea e massa fresca de raízes (comercial + refugo) para ostratamentos sem cobertura (r = 0,82), palha de café (r = 0,95) ebagaço de cana-de-açúcar (r = 0,89). A maior correlação massafresca de parte aérea e massa fresca de raízes obtida notratamento com palha de café se deve à maior altura das plantase à maior produção de massa fresca de plantas, ou seja, maiorparte aérea implica em maior área foliar e produção defotoassimilados, consequência da melhor nutrição das plantasneste tratamento.

Não houve efeito de tratamentos para o teor de sólidossolúveis, obtendo-se valor médio de 8,61 oBrix, valor estesemelhante àqueles normalmente encontrados para a cultivarEarly Wonder (Sanches et al., 2008; Marques et al., 2010). Demodo geral, o potássio influencia os teores de sólidos solúveis,com o aumento nos teores de açúcar nas raízes de beterraba.Apesar do teor de K estar relativamente alto no solo e tambémna palha de café (Tabela 1) ele não foi suficiente para aumentara concentração de sólidos solúveis nas raízes. De acordo comSanches et al. (2008), nem sempre maior disponibilidade de Kvai promover mudanças no teor de sólidos solúveis nas raízesde beterraba, seja pelo tipo de solo, clima ou cultivar, seja pelacapacidade de utilização deste nutriente pelas plantas. Destemodo, o teor de sólidos solúveis parece ser uma característicainerente a cada cultivar, uma vez que Marques et al. (2010) nãoencontraram diferenças no teor de sólidos solúveis nem no pHdas raízes de beterraba cultivada com diferentes doses deesterco bovino.

Houve interação entre tipos de cobertura e doses de lodode lagoa para a produção de raízes não comercial. A cobertura

com bagaço de cana-de-açúcar apresentou maior produção nadose de 20 t ha-1 de lodo e, no tratamento com palha de café, asmaiores produções de raízes não comerciais ocorreram nasdoses de 40 e 60 t ha-1 de lodo de lagoa. Nos demais tratamentosnão houve diferenças para dose de lodo nem tipo de cobertura(Tabela 3). Apesar de não haver diferenças para doses de lodo,a cobertura do solo com palha de café proporcionou maiormassa fresca de parte aérea e de raízes comerciais (Tabela 2);assim, a maior produção de raízes não comerciais (refugo) podeestar relacionada à maior produção total de raízes, inclusive deraízes com defeitos graves ou pragas, que também foramincluídas no refugo.

Comumente, a falta de resposta para doses de lodo podeestar relacionada à baixa concentração de N no lodo (Tabela 1)e ao teor de matéria orgânica no solo. Por ocasião da colheita,70 dias após o transplante, o acúmulo de massa seca das raízescorrespondeu a 74,9% da massa seca da planta.

Visto que não houve diferenças entre doses de lodo paraprodutividade de massa fresca de parte aérea e de raízes debeterraba, as análises de nutrientes em tecidos de parte aérea eraízes e o estudo de exportação foram realizados e quantificadosapenas na maior dose do lodo (60 t ha-1). Neste tratamentoobservou-se maior acúmulo de Ca, Mg e S na parte aérea dasplantas enquanto N, P e K se acumularam, preferencialmente,nas raízes. O acúmulo de Fe e Mn foi maior na parte aérea e Zn,Cu e B foi maior nas raízes (Tabela 4).

Ressalta-se a concentração de Cu e Zn nos resíduosorgânicos e nas plantas (folhas e raízes), pelo fato de seremmicronutrientes do grupo dos metais, com importante papel nanutrição das plantas mas que, em altas concentrações, são

Médias seguidas da mesma letra, maiúscula nas linhas e minúscula na coluna, não diferem entre si a 5% de probabilidade, pelo teste Tukey

Doses de lodo (t ha-1) Cobertura

0 10 20 40 60 Médias

Sem cobertura 5,19 aA 4,47 aA 06,25 bA 04,14 bA 2,94 bA 4,60 Palha de café 6,38 aB 5,78 aB 03,02 bB 13,84 aA 6,92 aB 7,20 Bagaço de cana 4,30 aB 4,30 aB 10,09 aA 03,06 bB 4,80 bB 5,31 Médias 5,29 4,85 6,45 7,03 4,89 C.V. (%) 63,84

Tabela 3. Produção de raízes não comerciais de beterraba cultivada em três tipos de cobertura do solo e cinco doses delodo de lagoa de decantação de águas residuárias de suinocultura

Parte Aérea Raiz Nutrientes

PC BC SC PC BC SC kg ha-1

N 0073,86 0077,94 0067,60 149,46 143,63 125,78 P 0009,90 0011,02 0009,66 025,45 024,68 021,54 K 0108,60 0100,79 0090,89 182,17 202,61 156,92 Ca 0043,22 0037,39 0028,43 008,04 007,72 008,13 Mg 0023,14 0020,88 0016,35 018,14 017,97 014,74 S 0007,16 0007,15 0006,28 005,66 005,09 003,47 g ha-1 Zn 0271,65 0309,71 0260,26 384,99 357,61 371,38 Fe 2465,56 2112,17 3135,66 423,01 528,50 353,66 Mn 0679,34 0598,28 0522,13 336,65 304,54 317,77 Cu 0036,30 0036,47 0039,74 081,18 070,24 071,48 B 0143,24 0121,43 0132,48 288,54 246,40 213,63

Tabela 4. Exportação de nutrientes pela parte aérea e raiz de beterraba com aplicação da dose de 60 t ha-1 de lodo de lagoade decantação de água residuária de suinocultura e três tipos de cobertura do solo, palha de café (PC), bagaço decana–de-açúcar (BC) e sem cobertura morta (SC)



considerados nocivos e cujas concentrações são influenciadaspela textura e pelo teor de matéria orgânica do solo (Sampaio etal., 2008). Quando o solo é fertilizado com adubos orgânicosricos em Cu e Zn, a liberação desses nutrientes ocorre à medidaem que a matéria orgânica é decomposta e as plantas podemabsorver esses nutrientes além do limite permitido para oconsumo, especialmente se doses maiores de adubo orgânicoforem utilizadas ou aplicações sucessivas forem feitas(Mesquita Filho et al., 2002).

No Brasil não existe, ainda, uma legislação federal queregulamenta a aplicação de lodo de esgoto ou lodo de lagoa deáguas residuárias na agricultura. Os estados de São Paulo eParaná definiram legislações para orientar o uso do lodo deesgoto, para as condições brasileiras (CETESB, 1999), cujasconcentrações máximas de Cu e Zn permitidas para uso agrícolanesses Estados são, respectivamente, 4300 e 7500 mg kg-1 e1000 e 2500 mg kg-1 na matéria seca. De acordo com a legislação,os teores de Cu (573 mg kg-1) e Zn (1359 mg kg-1) encontradosno lodo da lagoa de água residuária da suinocultura, estãoabaixo do limite tolerado.

Considerando a taxa anual máxima de aplicação do lodo deesgoto ao solo em função do conteúdo em metais pesados, e acarga máxima de acúmulo de metais ao solo em função dealocações sucessivas do resíduo à CETESB (1999) prevêem-seos seguintes limites 75 e 140 kg ha-1 ano-1 e 1500 e 2800 kg ha-1,para Cu e Zn, respectivamente. Desta forma, é importantecontrolar a dosagem e a frequência de aplicação, para nãoexceder a quantidade acumulada no solo uma vez que, nascondições deste estudo, a maior dose utilizada foi 60 t ha-1 dolodo, que forneceu cerca de 34,4 kg ha-1 de Cu e 81,5 kg ha-1 deZn.

Em geral, o lodo de lagoa de decantação de águas residuáriasda suinocultura não é usado na produção de hortaliças.Verificou-se, no entanto, que com uma única aplicação de 60 tha-1 do lodo os teores de nutrientes encontrados nas folhas eraízes de beterraba não extrapolaram os limites permitidos paraconsumo humano, especialmente para Cu (14,3 mg kg-1) e Zn(107,1 mg kg-1) nas folhas e Cu (9,3 mg kg-1) e Zn (46 mg kg-1)nas raízes, conforme estabelecido pela legislação brasileira(ABIA, 1985). Os sistemas de produção que visam ao uso deresíduos orgânicos, como palhada e esterco de animais, podemeconomizar fertilizantes como P, K, Ca, Mg e micronutrientes,presentes nesses materiais; porém, considerando-se o ciclorelativamente curto das olerícolas e a frequência das aplicações,doses seguras ou adequadas devem ser recomendadas paraevitar acúmulo de metais pesados nos solos, nos alimentos ena água.

A aplicação do lodo, sabidamente rico em Cu (573 mg kg-1)e Zn (1359 mg kg-1) proporcionou, na maior dose aplicada (60 tha-1), exportação média de 74,3 e 371,32 g kg-1 nas raízes debeterraba, respectivamente (Tabela 4). A quantidade total denutrientes exportados pela parte aérea e raízes de beterraba foimaior nos tratamentos com cobertura morta, à exceção do Fe,que foi maior na testemunha sem cobertura (Tabela 4), devido,talvez, às melhores condições do solo com cobertura morta,favorecendo a absorção dos nutrientes pelas raízes.

O Fe foi o micronutriente mais exportado, sobretudo pelaparte aérea (folhas + pecíolos), em consequência da alta

concentração no lodo aliado ao fato da beterraba ser uma dashortaliças mais acumuladoras de Fe, tanto nas raízes quantonas folhas (Ferreira & Tivelli, 1990). Normalmente, as folhasapresentam maior concentração em relação às raízes; destaforma, folhas e pecíolos devem ser aproveitados na alimentaçãopois, além de conter vitamina A, possui ótima quantidade defibras e minerais.

Em relação à média dos três tipos de cobertura do solo,população de 400.000 plantas ha-1 e produtividade média de34,22 t ha-1, as quantidades de N, P, K, Ca, Mg e S exportadaspelas raízes foram 140; 24; 180; 8, 17 e 5 kg ha-1 e para Zn, Fe,Mn, Cu e B foram 371, 435, 320, 74 e 250 g ha-1, respectivamente.Os valores médios de N, P e K exportados pelas raízes debeterraba foram superiores aos encontrados por Grangeiro etal. (2007) para a mesma cultivar e população de plantas (88 deN, 6,1 de P, 93,2 de K, 12,1 de Ca e 16,8 de Mg, em kg ha-1

exportados pelas raízes). Apesar dessas diferenças osresultados fornecem informações importantes para o manejoda adubação, em termos dos nutrientes requeridos pelasplantas, uma vez que alguns fatores, como solo, variedade,clima e população de plantas, entre outros, podem alterar aabsorção e a exportação de nutrientes.

CONCLUSÕES

1. A cobertura morta com palha de café proporcionou maiormassa unitária de raiz e maior produtividade de raízes comerciais.

2. Os nutrientes mais exportados pela parte aérea das plantas,foram Ca, Mg e S e, pelas raízes, N, P e K.

3. A ordem de exportação dos macronutrientes foi K > N >Ca > Mg > P > S e dos micronutrientes, Fe > Mn > Zn > B > Cu.

AGRADECIMENTOS

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de MinasGerais (FAPEMIG) pelo auxílio financeiro do ProgramaPesquisador Mineiro – PPM, e pelas bolsas BIPDT e PDJ e aoCNPq, pela bolsa de produtividade em pesquisa.

LITERATURA CITADA

ABIA – Associação Brasileira das Indústrias da Alimentação.Compêndio da legislação dos alimentos. São Paulo: ABIA,1985. 185p.

Cadavid, L. F.; El-Sharkawy, M. A.; Acosta, A.; Sánchez, T.Long-term effects of mulch, fertilization and tillage oncassava growth in sandy soils in Northern Colombia. FieldCrops Research, v.57, p.45-56, 1998.

Calvo, C. L.; Foloni, J. S. S.; Brancalião, S. R. Produtividade defitomassa e relação C/N de monocultivos e consórcios deguandu-anão, milheto e sorgo em três épocas de corte.Bragantia, v.69, p.77-86, 2010.

Carvalho, J. E.; Zanella, F.; Mota, J. H.; Lima, A. L. S. Coberturamorta do solo no cultivo de alface cv. Regina 2000, em Ji-Paraná/RO. Ciência e Agrotecnologia, v.29, p.935-939, 2005.



Carvalho, L. B.; Guzzo, C. D. Adensamento da beterraba nomanejo de plantas daninhas. Planta Daninha, v.26, p.73-82,2008.

CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo.Aplicação de lodos de sistemas de tratamento biológico emáreas agrícolas: Critérios para projeto e operação. São Paulo:1999. 32p. Manual Técnico P 4.230.

Corrêa, J. C. Efeito de sistemas de cultivo na estabilidade deagregados de um Latossolo Vermelho-Amarelo emQuerência, MT, Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.37,p.203-209, 2002.

Cunha, T. J. F.; Blancaneaux, P.; Calderano Filho, B.; Carmo, C.A. F. S.; Garcia, N. C. P.; Lima, E. M. B. Influência dadiferenciação pedológica no desenvolvimento daseringueira no município de Oratórios, MG. PesquisaAgropecuária Brasileira, v.35, p.145-155, 2000.

Fernandes; R. B. A; Luz, W. V.; Fontes, M. P. F.; Fontes, L. E. F.Avaliação da concentração de metais pesados em áreasolerícolas no Estado de Minas Gerais. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.11, p.81-93. 2007.

Ferreira, M. D.; Tivelli, S. W. Cultura da beterraba:Recomendações gerais. 3.ed. Guaxupé: COOXUPÉ, 1990.14p. Boletim Técnico Olericultura, 2.

Grangeiro, L. C.; Negreiros, M. Z.; Souza, B. S.; Azevedo, P. E.;Oliveira, S. L.; Medeiros, M. A. Acúmulo e exportação denutrientes em beterraba. Ciência e Agrotecnologia, v.31,p.267-273, 2007.

Haag, H. P.; Minami, K. Nutrição mineral de hortaliças: LXIIIrequerimento de nutrientes pela cultura da beterraba. Anaisda Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,Piracicaba, v.44, p.401-407, 1987.

Horta, A. C. S.; Santos, H. S.; Constantin, J. Scapim, C. A.Interferência de plantas daninhas na beterraba transplantadae semeada diretamente. Acta Scientiarum Agronomy, v.26,p.47-53, 2004.

Hortibrasil - Centro de qualidade de horticultura - Norma declassificação da beterraba (Beta vulgaris L.). São Paulo:CQH/CEAGESP, 2006. <http://www.hortibrasil.org.br/rtbeterraba.doc> 03 nov. 2008.

Kanner, J.; Harel, S.; Granit, R. Betalains: A new class of dietarycationized antioxidants. Journal of Agricultural and FoodChemistry, v.49, p.5178-5185, 2001.

Malavolta, E.; Vitti, G. C.; Oliveira, S. A. Avaliação do estadonutricional de plantas: princípios e aplicações. 2.ed.Piracicaba: Potafos, 1997. 319p.

Marques, L. F.; Medeiros, D. C.; Coutinho, O. L.; Marques, L.F. Medeiros, C. B.; Vale, L. S. Produção e qualidade dabeterraba em função da adubação com esterco bovino.Revista Brasileira de Agroecologia, v.5, p.24-33, 2010.

Mesquita Filho, M. V. de; Souza, A. F.; Moita, A. W.; Ramagem,R. D. Produção comercializável e teores de Cu e Zn emcenoura em decorrência da ação residual de fósforo ecomposto de lixo em solo sob cerrado. Horticultura Brasileira,v.20, p.153-157, 2002.

Pereira, C. Z; Domingos, S. R.; Goto, R. Cultivo de alface tipoamericana no verão, com diferentes tipos de solo.Horticultura Brasileira, v.18, p.491-492, 2000.

Puiatti, M.; Campos, J. P. de; Casali, V. W. D.; Cardoso, A. A.Sistemas de colocação do bagaço de cana-de-açúcar e docapim-gordura associados ao sulfato de amônio em inhamecv. Chinês. Horticultura Brasileira, v.10, p.13-17, 1992.

Quintela, E. D. Cultivo do feijão irrigado na região noroeste deMinas Gerais. Embrapa Arroz e Feijão. Sistema de Produção,no5. 2005.

Resende, F. V.; Souza, L. S.; Oliveira, P. S. R.; Gualberto, R. Usode cobertura morta vegetal no controle da umidade etemperatura do solo, na incidência de plantas invasoras ena produção da cenoura em cultivo de verão. Ciência eAgrotecnologia, v.29, p.100-105, 2005.

Robinson, D. W. Mulches ornamental plantings. Author’s reply.Hortscience. v.23, 1988.

Salgado, J. A. A.; Almeida, D. L.; Guerra, J. G. M.; Ribeiro, R. L.D.; Sudo, A. Balanço de nutrientes em cultivares dehortaliças sob manejo orgânico. Rio de Janeiro: EmbrapaCNPAB, 1998. 9p. Comunicado Técnico 21

Sampaio, R. A.; Guivara, L.; Fernandes, L. A.; Costa, C. A.;Guilherme, D. O. Produção e concentração de metais pesadosem plantas de beterraba adubadas com composto de lixourbano. Caatinga, v.21, p.83-88, 2008.

Sanches, J.; Cia, P.; Dias-Tagliacozzo, G. M.; Tivelli, S. W.;Purquerio, L. F. V. Estudo comparativo de oito cultivares debeterraba mantidas sob condição ambiente. In: CongressoBrasileiro de Olericultura, 48. 2008, Maringá, Resumos...Maringá: ABH. 2008. CD-Rom

Sediyama, M. A. N.; Santos, M. R.; Vidigal, S. M.; Santos, I. C.;Salgado, L. T. Ocorrência de plantas daninhas no cultivo debeterraba com cobertura morta e adubação orgânica. PlantaDaninha, v.28, p.717-725, 2010.

Sediyama, M. A. N.; Vidigal, S. M.; Pedrosa, M. W.; Pinto, C. L.O.; Salgado, L. T. Fermentação de esterco de suínos parauso como adubo orgânico. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.12, p.638–644, 2008.

Smolikowski, B.; Puig, H.; Roose, E. Influence of soil protectiontechniques on runoff, erosion and plant production onsemiarid hillsides of Cabo Verde. Agriculture, Ecosystemsand Environment, v.87, p.67-80, 2001.

Tozani, R.; Lopes, H. M.; Sousa, C. M.; Silva, E. R. Manejoalternativo de plantas daninhas na cultura de beterraba.Revista Universidade Rural, Série Ciências da Vida, v.25,p.70-78, 2006.

http://www.hortibrasil.org.br/

890 Eduardo R. Araújo et al.


1 DSER/UFPB, Areia, PB, 58397-000. Fone: (83) 3362-2300. E-mail: [email protected]; [email protected] DEA/UFS, São Cristóvão, SE, 49100-000. Fone: (79) 2105-6988. E-mail: [email protected] DEN/UFPE, Recife,PE, 50740-540. Fone: (81) 2126-8252. E-mail: [email protected]; [email protected]

Biomassa e nutrição mineral de forrageiras cultivadasem solos do semiárido adubados com esterco

Eduardo R. Araújo1, Tácio O. da Silva2, Rômulo S. C. Menezes3,Vânia da S. Fraga1 & Everardo V. de S. B. Sampaio3

RESUMOA produção de biomassa e as absorções de N, P e K de quatro espécies forrageiras foram comparadasem três solos representativos da região semi-árida da Paraíba, cultivadas sem e com adubação orgânica.As espécies foram jureminha (Desmanthus virgatus), orelha-de-onça (Macroptilium martii), feijão-de-rolinha (Macroptilium lathyroides) e capim buffel (Cenchrus ciliaris); os solos foram Neossolo Flúvico,Neossolo Regolítico e Planossolo Háplico e a adubação foi realizada com esterco bovino (20 Mg ha-1)comparado com a testemunha. A adubação com esterco promoveu grandes incrementos na produçãode biomassa e nas acumulações dos nutrientes, em todas as plantas e solos. O esterco parece ter supridoP às plantas em quantidades suficientes mas não de N e K, confirmando que é uma boa fonte do primeiroelemento. O feijão de rolinha e a orelha de onça tiveram as maiores capacidades de acumulação debiomassa, principalmente em resposta à adubação. O capim buffel atinge maiores teores e conteúdos deK na matéria seca que as leguminosas. Não houve correspondência entre a análise dos solos e suacapacidade de suprimento de nutrientes.

Palavras-chave: nitrogênio, fósforo, potássio, leguminosas, adubação orgânica

Biomass and mineral nutrition of forage grownin the semi-arid soils fertilized with manure

ABSTRACTBiomass production and N, P and K uptake by four forage species were compared in three soils from thesemi-arid region of Paraíba, with or without organic manure. The species were three legumes (Desmanthusvirgatus , Macroptilium martii and Macroptilium lathyroides) and one grass (Cenchrus ciliaris); the soils,a Fluvic Neosol, a Regolithic Neosol and Haplic Planosol; and cattle manure was applied at a doseequivalent to 20 Mg ha-1. Manure application resulted in large increases in biomass production andnutrient uptake, in all species and soils. Apparently, the manure supplied enough P but not enough Nand K to the plants, confirming that it is a good source of the first nutrient. Macroptilium martii andMacroptilium lathyroides seem to be the highest biomass producers, mainly in response to fertilization.Cenchrus ciliaris had higher K concentrations and contents than the legumes, indicating a larger Kabsorption capacity. There was no correspondence between soil analysis and nutrient supplying capacity.

Key words: nitrogen, phosphorus, potassium, legumes, organic manure








891Biomassa e nutrição mineral de forrageiras cultivadas em solos do semiárido adubados com esterco


INTRODUÇÃO

Na região semiárida nordestina o desmatamento e o aumentoda exploração agrícola vêm reduzindo significativamente ascoberturas florestais, provocando degradação do biomaCaatinga e diminuindo a fertilidade do solo. Esta redução dosteores de nutrientes do solo é causada pela erosão e pelaexportação dos nutrientes dos produtos agrícolas e da pecuária(Menezes & Sampaio, 2000; Fraga & Salcedo, 2004). Nestecontexto se tem buscado alternativas que minimizem o processode degradação e melhorem a fertilidade dos solos. Assim, ouso de forrageiras nativas como adubação verde, combinadoou não com a aplicação de esterco, é uma dessas alternativasde melhoria (Silva et al., 2007).

A utilização de esterco é outra solução amplamente adotadapara o suprimento de nutrientes, tais como N, P e K nos solosda região semiárida (Menezes & Silva, 2008); no entanto, devidoà sua reduzida disponibilidade nas propriedades, em geral osagricultores necessitam comprá-los de regiões circunvizinhas,o que eleva os custos de produção. Alguns ainda vendemparte do esterco produzido na propriedade, como renda extra(Menezes & Sampaio, 2002; Silva et al., 2007; Silva & Menezes,2007; Menezes & Silva, 2008; Galvão et al., 2008).

A adubação verde pode reduzir as necessidades de esterco,sobretudo quando a carência maior é de N e a forrageira usadaé uma leguminosa capaz de fixação simbiótica do N2 atmosférico(Franco & Neves, 1992; Moreira & Siqueira, 2006); no entanto,há pouca informação sobre a capacidade de fixação dasespécies de leguminosas nativas do semiárido (Martins et al.,2003, Teixeira et al., 2006; Souza et al., 2007, Sampaio & Freitas,2008), ao contrário de outras regiões (Krolow et al., 2004, Patreze& Cordeiro, 2005, Xavier et al., 2007; Ambrosano et al., 2009);com isto, vem a urgência de se ampliar esses estudos paraespécies forrageiras, leguminosas e não leguminosas,buscando-se aquelas que se destacam quanto à capacidadede suprimento de nitrogênio e ciclagem de nutrientes nos solos.

Objetivou-se, ante este contexto, avaliar o potencial deespécies forrageiras quanto à produção de biomassa e àabsorção de nutrientes (N, P e K), com e sem aplicação deesterco, quando cultivadas em solos representativos da regiãosemiárida.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em vasos, em casa devegetação, no Departamento de Solos e Engenharia Rural doCentro de Ciências Agrárias (CCA), da Universidade Federalda Paraíba (UFPB), no município de Areia, a 6º 58‘ de LatitudeSul e 35º 41‘ de Longitude Oeste e 575 m de altitude. Pelaclassificação de Köppen, o clima é do tipo AS’, que se caracterizapor ser quente e úmido e temperatura média anual oscilandoentre 23 e 24 ºC, com variações mensais mínimas.

Utilizou-se o delineamento experimental inteiramentecasualizado, de acordo com o arranjo fatorial 4x3x2,correspondendo a quatro espécies forrageiras, três tipos desolo e dois níveis de adubação, com quatro repetições. Asquatro espécies forrageiras foram: jureminha, Desmanthus

virgatus; orelha-de-onça, Macroptilium martii (Benth.)Marechal & Baudet; feijão-de-rolinha, Macroptiliumlathyroides (L.) Urban e capim buffel, Cenchrus ciliaris L. Ostrês solos utilizados foram: Neossolo Flúvico, NeossoloRegolítico e Planossolo Háplico. Os dois níveis de adubaçãose constituíram de uma dose de esterco bovino (55 g de estercopor vaso, correspondendo a 20 Mg ha-1) e a testemunha, semadubação.

Escolheram-se o Neossolo Flúvico na região do agreste daParaíba, no município de Esperança, o Neossolo Regolítico noBrejo Paraibano e o Planossolo Háplico na microrregião doCurimataú Paraibano, no município de Remígio. Amostrasdesses solos foram coletadas na camada de 0 a 0,2 m deprofundidade, secadas ao ar e passadas em peneira de 2 mm,constituindo a terra fina secada ao ar (TFSA). Subamostrasforam retiradas para a caracterização química e física, conformea Tabela 1.

Tabela 1. Atributos químicos e físicos dos solos utilizadosno ensaio, antes da aplicação dos tratamentos

Atributos Neossolo Flúvico

Neossolo Regolítico

Planossolo Háplico

pH em água (1:2,5) 006,40 006,50 007,40 P-Mehlich-1 (mg dm-3) 008,10 003,70 001,00 K+- Mehlich-1 (mg dm-3) 033,80 140,40 023,40 Ca2+ - KCl 1 mol L-1 (cmolc dm-3) 002,85 001,84 004,40 Mg2+ - KCl 1mol L-1 (cmolc dm-3) 000,65 001,00 003,10 Al3+ - KCl 1 mol L-1 (cmolc dm-3) 000,00 000,04 000,00 SB (cmolc dm-3) 003,58 003,20 007,56 t (cmolc dm-3) 003,58 003,24 007,56 m (%) 000,00 001,23 000,00 Carbono Orgânico (g kg-1) 1 013,70 005,67 013,70 Areia (g kg-1) 2 657,00 805,00 686,00 Silte (g kg-1) 2 114,00 110,00 209,00 Argila (g kg-1) 2 229,00 085,00 105,00

1 Snyder & Trofymow (1984)2 EMBRAPA (1997)

Porções de 7 kg de cada solo foram colocadas em vasos depolietileno e neles aplicados os tratamentos. O esterco foimisturado a uma profundidade de 15 cm e os vasos mantidos a50% da capacidade de campo, irrigados diariamente com águadestilada, durante 15 dias, para início da mineralização dosnutrientes. Sementes das leguminosas e do capim buffel,coletadas no município de Taperoá, PB, foram semeadas embandejas plásticas com areia lavada; após a germinação asplântulas foram transplantadas para os vasos e depoisdesbastadas, deixando-se apenas uma plântula por vaso. Como desenvolvimento das plantas tornou-se imprescindível autilização de tutores de madeira para facilitar a condução emanutenção do experimento. Fez-se a colheita das plantas emperíodos diferentes, em que a parte aérea de cada uma delas foisendo cortada e colhida quando cada uma terminava seu ciclofenológico até que, aos 130 dias depois do transplante, secortaram todas as plantas restantes.

As partes aéreas foram colocadas em estufa de circulaçãoforçada a 65 ºC até atingir o peso constante. Após a pesagemse retiraram amostras vegetais da biomassa da parte aérea(folhas e caules), que foram moídas em moinho tipo Wiley edigeridas com uma mistura de ácido sulfúrico e peróxido de



hidrogênio para obtenção do extrato usado para a determinaçãodos teores de N, P e K, de acordo com a metodologia descritapor Malavolta et al. (1997).

As variáveis analisadas foram massa seca da parte aérea,teores e acúmulos de N, P e K na parte aérea. Os dados foramsubmetidos à análise de variância e as médias comparadaspelo teste de Tukey a 5% de significância, utilizando-se oprograma estatístico Sisvar (Ferreira, 2003).


BiomassaNo geral, a aplicação do esterco nos solos promoveu

aumentos na biomassa seca da parte aérea das forrageirascultivadas (Tabela 2); esses aumentos foram maiores noNeossolo Flúvico, correspondendo a incrementos de três atédez vezes na biomassa das plantas. No Neossolo Regolítico osincrementos foram de duas a quatro vezes enquanto noPlanossolo Háplico foram, no máximo, duas vezes e, no casodo buffel, sequer houve aumento na biomassa em relação aotratamento sem esterco o que, porém, não significa inferioridadedo Planossolo mas, ao contrário, as maiores produções foramobtidas neste solo visto que as respostas foram função dasproduções no tratamento testemunha; enquanto no NeossoloFlúvico, neste tratamento, variaram de 2,0 a 4,8 g vaso-1 noPlanossolo foram de 10 a 28 g vaso-1. O Neossolo Regolíticoocupou uma posição intermediária com produções, natestemunha, de 9 a 13 g vaso-1. Com o esterco, as produçõesno Planossolo subiram para 13 a 36 g vaso-1, as do NeossoloRegolítico ficaram nesta mesma faixa (17 a 35 g vaso-1) e as doNeossolo Flúvico não alcançaram valores tão altos (13 a 22 gvaso-1).

No tratamento sem esterco não houve diferençassignificativas entre as forrageiras nos dois Neossolos;entretanto, no Planossolo a orelha de onça produziu mais queo buffel e a jureminha (Tabela 2). Com o esterco, o feijão derolinha alcançou as maiores produções nos três solos,mostrando grande capacidade de resposta à adubação. A orelhade onça também produziu bem com o esterco, no Planossolo eno Neossolo Regolítico porém teve a produção mais baixa noNeossolo Flúvico. O buffel foi a forrageira de menor produçãono tratamento adubado, embora não tenha diferidoestatisticamente da jureminha, em nenhum dos três solos.

A melhor fertilidade do Planossolo Háplico (Tabela 1) deveter favorecido a maior produção de biomassa das forrageiras(Tabela 2), na ausência do esterco. Os estudos de adubação

orgânica com essas forrageiras são escassos, particularmentecom as três leguminosas nativas, pouco estudadas fora e atémesmo dentro da região nordestina. Há mais informações sobreo capim buffel, um capim introduzido no Nordeste e com ampladisseminação em áreas secas tropicais do mundo. No semiáridonordestino o buffel foi pesquisado por Dantas Neto et al. (2000)e por Silva & Menezes (2007), em que os primeiros avaliaram ainfluência da precipitação e da idade da planta ao primeirocorte sobre a produção de massa seca e composição químicado capim. Silva & Menezes (2007) encontraram resposta dobuffel a adubações com 15 Mg ha-1 de esterco e com 7,5 Mg ha-1

de esterco incorporado em conjunto com igual dose decrotalária, como adubo verde.

Concentração de nutrientesAs concentrações de N nas quatro forrageiras não diferiram

significativamente dentro de cada solo e de cada tratamento(Tabela 3). Na testemunha, os valores oscilaram entre 9 e 15mg g-1 e, no tratamento com esterco, entre 10 e 19 mg g-1. Amédia no Planossolo Háplico foi de 15,0 mg g-1; no NeossoloFlúvico, 13,2 mg g-1 e no Neossolo Regolítico, 11,7 mg g-1. Sãoconcentrações baixas, especialmente para as leguminosas que,em geral, têm valores mais altos (entre 20 e 40 mg g-1) que asnão leguminosas (15 a 20 mg g-1), mesmo quando não sãofixadoras do N atmosférico (Freitas, 2008). As baixasconcentrações obtidas em todas as situações indicam que o Npode ter sido um fator limitante ao crescimento das plantasmesmo no tratamento com adubação orgânica; indicam,também, que as leguminosas não estavam fixando ou que acontribuição da fixação foi pequena.

As concentrações de P nas quatro espécies, tal como as deN, não diferiram estatisticamente dentro de cada solo e dostratamentos com e sem adubação (Tabela 3). A adubaçãoresultou em acréscimo de duas a três vezes nas concentraçõesmédias em relação às da testemunha: nos dois Neossolospassou de 0,7 a 1,8 mg g-1 enquanto no Planossolo passou de0,9 a 2,2 mg g-1. As concentrações na testemunha podem serconsideradas baixas, indicando possível deficiência de P, emacréscimo à de N. Com o esterco, as concentrações passaram avalores considerados adequados sinalizando para o fato deque a adubação supriu as necessidades de P às plantas. Naverdade, o esterco bovino tem sido reconhecido como umaboa fonte de P (Menezes & Silva, 2008; Galvão et al., 2008).

As concentrações de K das espécies não foram semelhantes,diferente do que ocorreu com N e com P (Tabela 3); as de buffel(13 a 21 mg g-1) foram mais altas que as das três espécies deleguminosas (3 a 11 mg g-1), independente do solo e da

1 Médias seguidas da mesma letra minúscula na coluna e maiúscula na linha, dentro de cada solo, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Neossolo Flúvico Neossolo Regolítico Planossolo Háplico Esterco (Mg ha-1)

0 20 0 20 0 20

Forrageiras

(g vaso-1) Orelha de onça 4,75 a B1 13,25 b Ab 13,25 a B 32,50 ab A 27,75 a Bb 34,50 a A Buffel 3,25 a B1 15,75 ab A 09,00 a B 17,00 c Ab 13,25 bc A 13,00 b A Jureminha 4,75 a B1 19,50 ab A 13,00 a B 24,50 bc A 10,25 c Bb 20,75 b A Feijão de rolinha 2,00 a B1 22,25 a Ab 09,75 a B 35,50 a Ab 21,25 ab B 36,00 a A

Tabela 2. Produção de massa seca da parte aérea de quatro forrageiras em função do tipo de solo e da aplicação do esterco



adubação. Por outro lado, só em poucos casos houve aumentossignificativos das concentrações com a adubação e asdiferenças entre solos foram pequenas e não significativas. Osteores constatados na parte aérea do capim buffel podem serconsiderados adequados apesar dos das leguminosas teremsido relativamente baixos. Como os conteúdos no buffel foram,em geral, maiores que nas leguminosas, sobretudo natestemunha (Tabela 4), não parece que os baixos teores nasleguminosas possam ser atribuídos à limitação no suprimento,parecendo mais que o capim tem capacidade de absorção bemmais alta que as outras três espécies.

Conteúdo de nutrientesA comparação dos conteúdos de N nas plantas (Tabela 4)

nos tratamentos com e sem adubação, reforça a idéia delimitação do crescimento por falta de suprimento de N. Osconteúdos aumentaram muito com a adubação, em todas as

espécies, mas foram proporcionais aos aumentos dasbiomassas mostrando que o N absorvido foi diluído nabiomassa formada sem aumentos expressivos nasconcentrações (Tabela 3), caracterizando o efeito de diluição(Jarrel & Beverly, 1981). Nos dois Neossolos os aumentosmédios nos conteúdos de N foram de pouco mais de 200 mgvaso-1 (203 e 218 mg vaso-1, no N. Regolítico e 218 mg vaso-1

no N. Flúvico), enquanto no Planossolo foram de 163mg vaso-1, sugerindo que o N do esterco disponibilizado paraabsorção pelas plantas estava em torno de 200 mg vaso-1 e noPlanossolo toda esta quantidade não foi absorvida visto que,no Planossolo, teria havido uma pequena sobra de N nãoabsorvido possivelmente por deficiência de outro nutrienteou pela própria capacidade de acumulação de massa dasplantas, já que foi neste solo as plantas mais acumularam N,em termos absolutos, e tiveram as maiores concentrações namassa seca (Tabela 3).

Tabela 3. Teores de nitrogênio, fósforo e potássio na parte aérea de forrageiras em função do tipo de solo e da aplicaçãodo esterco bovino

(1) Médias seguidas da mesma letra minúscula na coluna para cada elemento e maiúscula na linha, para cada solo, não diferem pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

(1) Médias seguidas da mesma letra minúscula na coluna, para cada elemento, e maiúscula na linha, para cada solo, não diferem pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade

Tabela 4. Acúmulo de nitrogênio, fósforo e potássio na parte aérea de forrageiras em função do tipo de solo e daaplicação do esterco bovino

Neossolo Flúvico Neossolo Regolítico Planossolo Háplico Esterco bovino (Mg ha-1)

Forrageiras

0 20 0 20 0 20 N (mg g-1) Orelha de onça 12,03 a A(1) 17,11 a A 11,48 a A 14,35 a A 14,99 a A 15,65 a Ab Buffel 09,15 a A(1) 13,44 a A 12,14 a A 09,96 a A 13,44 a A 13,10 a Ab Jureminha 14,21 a A(1) 14,26 a A 07,66 a A 12,13 a A 11,24 a B 19,00 a Ab Feijão-de-rolinha 09,90 a A(1) 15,21 a A 14,75 a A 10,59 a A 16,08 a A 15,19 a Ab P (mg g-1) Orelha de onça 00,66 a B(1) 01,96 a A 00,52 a B 01,96 a A 00,57 a B 02,43 a Ab Buffel 00,72 a B(1) 02,25 a A 00,67 a B 01,88 a A 01,34 a B 02,30 a Ab Jureminha 00,83 a B(1) 01,65 a A 00,95 a B 02,06 a A 01,15 a A 01,84 a Ab Feijão-de-rolinha 00,67 a A(1) 01,33 a A 00,61 a B 01,55 a A 00,67a B 02,37 a Ab K (mg g-1) Orelha de onça 04,65 b A(1) 07,27 b A 05,22 b B 09,85 b A 06,45 b B 11,27 ab A Buffel 20,07 a A(1) 18,60 a A 13,02 a B 25,55 a A 14,62 a A 16,17 a Ab Jureminha 07,27 b A(1) 08,25 b A 06,95 b A 09,85 b A 06,77 b A 09,80 b Ab Feijão-de-rolinha 03,35 b A(1) 06,32 b A 04,62 b B 10,10 b A 06,00 b A 08,37 b Ab

Neossolo Flúvico Neossolo Regolítico Planossolo Háplico Esterco bovino (Mg ha-1)

Forrageiras

0 20 0 20 0 20 N (mg vaso-1) Orelha de onça 57,0 a B(1) 226,0 a A 159,0 a B 474,0 a Ab 419,0 a Ab 547,0 a Ab Buffel 33,0 a B(1) 199,0 a A 113,0 a A 166,0 b Ab 150,0 b Ab 178,0 b Ab Jureminha 64,0 a B(1) 275,0 a A 097,0 a B 290,0 ab A 116,0 b Bb 392,0 ab A Feijão-de-rolinha 19,0 a B(1) 345,0 a A 141,0 a B 390,0 a Ab 329,0 ab B 547,0 a Ab P (mg vaso-1) Orelha de onça 03,1 a B(1) 026,1 a A 005,8 a B 063,6 a Ab 015,4 a Bb 083,6 a Ab Buffel 02,4 a B(1) 035,8 a A 006,0 a B 032,3 b Ab 018,0 a Ab 029,6 b Ab Jureminha 03,4 a B(1) 033,1 a A 012,6 a B 047,8 ab A 012,0 a Bb 038,5 b Ab Feijão-de-rolinha 01,3 a B(1) 029,7 a A 005,9 a B 055,2 a Ab 012,9 a Bb 079,4 a Ab K (mg vaso-1) Orelha de onça 22,0 a A(1) 094,0 b A 073,0 a B 308,0 ab A 178,0 a Bb 394,0 a Ab Buffel 67,0 a B(1) 290,0 a A 117,0 a B 444,0 a Ab 199,0 a Ab 204,0 b Ab Jureminha 32,0 a B(1) 173,0 b A 089,0 a B 224,0 b Ab 070,0 a Bb 205,0 b Ab Feijão-de-rolinha 06,0 a B(1) 140,0 b A 044,0 a B 360,0 ab A 130,0 a Bb 307,0 ab A



Com base no acréscimo de N nas plantas no tratamentocom esterco em comparação com o não adubado (em torno de200 mg vaso-1) como a contribuição do esterco e se sabendo aquantidade de N aplicada, pode-se estimar a eficiência aparentede utilização do N fornecido pelo esterco. Como a quantidadede N do esterco não foi determinada pode-se assumir a faixa devalores encontrados nas análises de esterco, semelhantes naregião (Sampaio et al., 2007; Garrido et al., 2008). Esta faixa vaide 10 a 11 mg N g-1 de esterco que, multiplicados pelos 55 g deesterco por vaso, dariam 550 a 605 mg N vaso-1, correspondendoa eficiências de utilização aparentes de cerca de 33%. Sãoeficiências superiores às encontradas por Sampaio et al. (2007).

Como as diferenças nas concentrações de P foram pequenasdentro de cada tratamento de adubação, as diferenças nosconteúdos de P (Tabela 4) refletem as diferenças em biomassa;assim, o conteúdo médio no tratamento testemunha constatadono Planossolo (15 mg vaso-1), foi maior que nos dois Neossolos(8 e 3 mg vaso-1, no N. Regolítico e no N. Flúvico,respectivamente); com a adubação, somou-se o aumento embiomassa com o aumento em concentração de P resultando emgrandes acréscimos nos conteúdos das plantas, em todos ossolos. Proporcionalmente, esses aumentos foram maiores noNeossolo Flúvico (aumento médio de 12 vezes, para 31 mgvaso-1), em razão dos conteúdos muito baixos no tratamentosem adubação porém os conteúdos absolutos com o estercoforam maiores no Planossolo (58 mg vaso-1, aumento de 4 vezes)e no Neossolo Regolítico (50 mg vaso-1, aumento de 6 vezes).Também, os acréscimos absolutos com a adubação forammaiores nesses dois solos (43 e 42 mg vaso-1, contra 29 mgvaso-1, no Neossolo Flúvico) e indicam o potencial defornecimento de P do esterco.

A eficiência de utilização aparente do P do esterco pode sercalculada admitindo-se as mesmas hipóteses feitas para ocálculo com relação ao N e se tomando o valor médio deconcentração de P no esterco como 6,5 mg g-1 (Garrido et al.,2008). A aplicação corresponderia a 357 mg vaso-1 e a eficiênciaaparente do P, no caso de acréscimo de 43 mg vaso-1, seria decerca de 12%; trata-se de um valor bem próximo dos 9 a 11%constatados por Sampaio et al. (2007) e do valor máximo (2 a11%) obtido por Blaise et al. (2005) mas inferior aos referidospor Reddy et al. (1999) que chegaram a 167%, com aplicaçõescinco anos seguidos, em conjunto com a adubação mineral.

As diferenças nos conteúdos das plantas crescidas nostrês solos, sem adubação, refletem a ordem de disponibilidadede K: maior no Plansossolo (144 mg vaso-1), intermediária noNeossolo Regolítico (81 mg vaso-1) e menor no NeossoloFlúvico (32 mg vaso-1). Com a adubação, os conteúdosaumentaram de 2 a 5 vezes, seguindo os aumentos em biomassae com pequena contribuição dos aumentos nas concentrações.Os aumentos absolutos médios nos três solos variaram de 133a 253 mg vaso-1 e corresponderiam a eficiências aparentes deutilização de 17 a 32% considerando-se que o esterco tivesse14,4 mg g-1 (Garrido et al., 2008). As eficiências encontradaspor Sampaio et al. (2007) foram da mesma ordem (26 a 34%),assim como as de Blaise et al. (2005) para aplicações isoladasde esterco (14 a 41%), mas esses últimos autores tambémrelataram valores negativos, bem acima de 100%. Como o K éum elemento pouco retido nos tecidos vegetais, mesmo os já

digeridos, a forma de tratamento dos estercos tem grandeinfluência na concentração final e na disponibilidade.Reconhecendo a variabilidade, o esterco é, em geral,considerado uma fonte pobre de K, ainda que a disponibilidadeseja tão ou mais alta que as de P e de N.

Para os três nutrientes analisados o Planossolo Háplicoteve maior capacidade de fornecimento às plantas que os doisNeossolos e, entre esses, o Regolítico maior que o Flúvico;entretanto, o Planossolo apresentou os menores teores de P ede K extraíveis com Mehlich-1 e se destacou apenas quantoaos maiores teores de C orgânico e de Ca e Mg (Tabela 1). Emgeral, os Planossolos não estão entre os solos preferidos paracultivo no semiárido nordestino, por conta de suascaracterísticas físicas mas também pelos baixos teores de Ptotal na camada superficial, ainda que boa parte deste P sejaextraível (Silveira et al., 2006). Por outro lado, os NeossolosFlúvicos do semiárido nordestino estão. em geral, entre asordens de maiores teores de P total e de P extraível e entre aspreferidas para cultivo (Silveira et al., 2006). O Neossolo Flúvicode Esperança, PB, teve, entre os três solos usados, os maioresteores de P extraível e de C orgânico porém esta superioridadenão se traduziu em maiores absorções de P e de N nas plantasnele cultivadas nem houve correspondência entre os teores deK nos solos e os conteúdos nas plantas, fato exemplificadopelos teores muito mais altos no Neossolo Regolítico que noPlanossolo, contrastando com os conteúdos verificados naparte aérea das leguminosas serem mais altos quandocultivados no Planossolo. Esses resultados são indicadoresde que a nutrição das plantas tem padrão complexo e que asanálises de solo precisam ser interpretadas com cautela.

CONCLUSÕES

1. A adubação com esterco promoveu grandes incrementosna produção de biomassa e nas acumulações de N, P e K, emtodas as plantas e solos. Apesar do menor valor, o estercoparece ter suprido P às plantas em quantidades suficientesmas não N e K, confirmando que é uma boa fonte do primeiroelemento.

2. O feijão de rolinha e a orelha de onça parecem ter maiorcapacidade de acumulação de biomassa que a jureminha e obuffel, sobremaneira em resposta à adubação. O buffel atingemaiores teores e conteúdos de K na matéria seca que asleguminosas, indicando maior capacidade de absorção de Kdo solo.

3. O Planossolo Háplico forneceu mais N, P e K às plantasque os Neossolos, apesar de ter os menores teores de P e Kextraíveis enquanto o Neosssolo Flúvico, com o maior teor deP, forneceu a menor quantidade; portanto, não houvecorrespondência entre a análise dos solos e suas capacidadesde suprimento de nutrientes.

LITERATURA CITADA

Ambrosano, E. J.; Trivelin, P. C.; Cantarella, H.; Ambrosano,M. B.; Schammass, E. A.; Muraoka, T.; Guirado, N.; Rossi,F. Nitrogen supply to corn from summ hemp and velvetbean Green manures. Scientia Agrícola, v.66, p.386-394. 2009.



Blaise, D.; Singh, J. V.; Bonde, A. N.; Tekale, K. U.; Mayee, C.D. Effects of farmyard manure and fertilizers and yield, fibrequality and nutrient balance of rainfed cotton (Gossipiumhirsutum. Bioresource Technology, v.96, p.345-349, 2005.

Dantas Neto, J.; Silva, F. de A. S. e; Furtado, D. A.; Matos, J. deA. Influência da precipitação e idade da planta na produçãoe composição química do capim-buffel. PesquisaAgropecuária Brasileira, v.35, p.1867-1874, 2000.

EMBRAPA – Embrapa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos.Manual de métodos de análise de solos. 2 ed. Rio de Janeiro:EMBRAPA, 1997. 212p.

Ferreira, D. Sisvar software: Versão 4.6. Lavras: DEX/UFLA,2003. Software.

Fraga, V. de S.; Salcedo, I. H. Declines of organic nutrient poolsin Tropical Semi-Arid soils under subsistence farming. SoilScience Society America Journal, v.68, p.215-224, 2004.

Franco, A. A.; Neves, M. C. P. Fatores limitantes à fixaçãobiológica de nitrogênio. In: Cardoso, E. J. B. N.; Tsai, S. M.;Neves, M. C. P. (Coord.). Microbiologia do solo. Campinas,1992. p.219-230.

Freitas, A. D. S. Abundância natural do 15N e fixação biológicado N2 em espécies arbóreas da caatinga. Recife: UFPE, 2008.65p. Tese Doutorado

Galvão, S. R. S.; Salcedo, I. H.; Oliveira, F. F. Acumulação denutrientes em solos arenosos adubados com esterco bovino.Pesquisa Agropecuária Brasileira. v.43, p.99-105, 2008.

Garrido, M. S.; Sampaio, E. V. S. B.; Menezes, R. S. C. Potencialde adubação orgânica com esterco no Nordeste do Brasil.In: Menezes, R. S. C.; Salcedo, I. H.; Sampaio, E. V. S. B.(Ed.). Fertilidade do solo e produção de biomassa no semi-árido. Recife: UFPE. 2008. p.123-140.

Jarrel, W. M.; Beverly, R. B. The dilution effect in plant nutritionstudies. Advances in Agronomy, v.34, 1981, p.197-224.

Krolow, R. H.; Mistura, C.; Coelho, R. W.; Siewerdt, L.; Zonta, E.P. Efeito do fósforo e do potássio sobre o desenvolvimento ea nodulação de três leguminosas anuais de estação fria.Revista Brasileira de Zootecnia, v.33, p.2224-2230, 2004.

Malavolta, E.; Vitti, G. C.; Oliveira, S. A. de. Avaliação do estadonutricional das plantas: Princípios e aplicações. 2.ed.Piracicaba: Potafos, 1997. 319p.

Martins, L. M. V.; Xavier, G. R.; Rangel, F. W.; Ribeiro, J. R. A.;Neves, M. C. P.; Morgado, L. B.; Rumjanek, N. G.Contribution of biological nitrogen fixation to cowpea: astrategy for improving grain yield in the semi-arid region ofBrazil. Biology Fertility Soils, v.38, p.333-339, 2003.

Menezes, R. S. C.; Sampaio, E. V. de S. B. Agricultura sustentávelno semi-árido nordestino. In: Oliveira, T. S.; Romero, R. E.; AssisJr., R. N.; Silva, J. R. C. S., (eds). Agricultura, sustentabilidade eo semi-árido. Fortaleza: SBCS/UFC, 2000. p.20-46.

Menezes, R. S. C.; Sampaio, E. V. de S. B. Simulação dos fluxose balanços de fósforo em uma unidade de produção agrícolafamiliar no semi-árido paraibano. In: Silveira, L. M.; Petersen,P.; Sabourin, E. (Ed.). Agricultura familiar e agroecologia nosemiárido: Avanços a partir do agreste da Paraíba. Rio deJaneiro: AS-PTA, 2002. p.249-260.

Menezes, R. S. C.; Silva, T. O. Mudanças na fertilidade de umNeossolo Regolítico após seis anos de adubação orgânica.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.12,p.251-257, 2008.

Moreira, F. M. S.; Siqueira, J. O. Microbiologia e bioquímica dosolo. 2.ed. Lavras: UFLA, 2006. 729p.

Patreze, C. M.; Cordeiro, L. Nodulation, arbuscular mycorrhizalcolonization and growth of some legumes natives fromBrazil. Acta Botanica. Brasílica, v.19, p.527-537, 2005.

Reddy, D. D.; Rao, A. S.; Reddy, K. S.; Takkar, P. N. Yieldsustainability and phosphorus utilization in soybean-wheatsystem on Vertisols in response to integrated use of manureand fertilizer phosphorus. Field Crops Research, v.62, p.181-190, 1999.

Sampaio, E. V. de S. B.; Freitas, A. D. S. Produção de biomassana vegetação nativa do solo semi-árido nordestino. In:Menezes, R. S. C.; Sampaio, E. V. S. B; Salcedo, I. H. (Org.).Fertilidade do solo e produção de biomassa no semi-árido.Recife: UFPE, 2008. p.11-25.

Sampaio, E. V. de S. B.; Oliveira, N. M. B.; Nascimento, P. R. F.Eficiência da adubação orgânica com esterco bovino e comEgeria densa. Revista Brasileira de Ciência do Solo v.31,p.995-1002, 2007.

Silva, T. O. da; Menezes, R. S. C. Adubação orgânica da batatacom esterco e, ou, Crotalaria juncea. II. Disponibilidade deN, P e K no solo ao longo do ciclo de cultivo. RevistaBrasileira de Ciência do Solo, v.31, p.51-61, 2007.

Silva, T. O. da; Menezes, R. S. C.; Tiessen, H.; Sampaio, E. V.S. B.; Salcedo, I. H.; Silveira, L. M. Adubação orgânica dabata ta com esterco e, ou, Crotalaria juncea . I .Produtividade vegetal e estoque de nutrientes no solo emlongo prazo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.31,p.39-49, 2007.

Silveira, M. M. L.; Araújo, M. S. B.; Sampaio, E. V. de S. B.Distribuição de fósforo em diferentes ordens de solo dosemi-árido da Paraíba e de Pernambuco. Revista Brasileirade Ciência do Solo, v.30, p.281-291, 2006.

Snyder, J. D.; Trofymow, J. A. A rapid accurate wet oxidationdiffusion procedure for determining organic and inorganiccarbon in plant and soil samples. Communications in SoilScience Plant Analysis, v.15, p.587-597, 1984.

Souza, L. A. G.; Bezerro Neto, E.; Santos, C. E. R. S.; Stamford,N. P. Desenvolvimento e nodulação natural de leguminosasarbóreas em solos de Pernambuco. Pesquisa AgropecuáriaBrasileira, v.42, p.207-217, 2007.

Teixeira, F. C. P.; Reinert, F.; Rumjanek, N. G.; Boddey, R. M.Quantification of the contribuition of biological nitrogenfixation to Cratylia mollis using the 15N natural abundancetechnique in the semi-arid caatinga region of Brazil. SoilBiology & Biochemistry, v.38, p.1989-1993, 2006.

Xavier, T. F.; Araújo, A. S. F.; Santos, V. B.; Campos, F. L.Ontogenia da nodulação em duas cultivares de feijão-caupi.Ciência Rural, v.37, p.561-564, 2007.

896 João V. F. Pimentel & Hugo O. C. Guerra


1 Doutorando de Engenharia Agrícola, UAEA/UFCG, Bolsista do CNPq. E-Mail: [email protected] UAEA/UFCG, Av. Aprígio Veloso 882, Bodocongó, CEP 58429-140, Campina Grande, PB. E-mail: [email protected]

Irrigação, matéria orgânica e cobertura morta na produçãode mudas de cumaru (Amburana cearensis)

João V. F. Pimentel1 & Hugo O. C. Guerra2

RESUMOConduziu-se um experimento em um viveiro visando estudar os efeitos da irrigação, da adubaçãoorgânica e da cobertura morta no solo, sobre o crescimento das mudas de cumaru (Amburana cearensis),planta nativa de múltiplas utilidades. Cinco quantidades de água foram aplicadas no solo, determinadasem função da evapotranspiração (0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25 ET); três níveis de esterco de boi no solo,como fração do volume total do solo (0,25; 0,50; 0,75) e presença e ausência de cobertura morta. Odelineamento experimental foi em blocos casualizados, com quatro repetições. Aos 147 dias após asemeadura, observou-se que, com exceção da altura das plantas, afetada pela cobertura do solo, nenhumadas variáveis estudadas foi afetada significativamente pelos tratamentos utilizados. O cumaru pareceadaptar-se às condições adversas de água e matéria orgânica no solo. A presença de cobertura morta nosolo além de aumentar a altura das mudas significou uma economia de 41% da água de irrigaçãoutilizada.

Palavras-chave: caatinga, água do solo, planta nativa, esterco

Irrigation, organic matter and mulching in productionof the seedlings of ‘cumaru’ (Amburana cearensis)

ABSTRACTAn experiment with ‘cumaru’ (Amburana cearensis), semi-arid native tree of multiple uses, was conductedunder semi controlled conditions aiming to study the effects of irrigation, organic matter fertilization andmulching on the seedling growth. Five water regimes, based on the water evapotranspiration, (0.25;0.50; 0.75; 1.00 and 1.25 ET); three levels of manure application, as fraction of the total volume of thesoil (0.25; 0.50 and 0.75) with and without mulching were studied. The experimental design was afactorial in randomized blocks and four replicates. One hundred and forty seven days after sowing, it wasobserved that with the exception of the plant height none of the studied variables were affected by thetreatments. It seems that the ‘cumaru’ is a highly adapted plant to soil water stress and organic matter. Thepresence of mulching besides increasing the seedling height presented a 41% irrigation water economy.

Key words: scrubland, soil water, native plant, manure





897Irrigação, matéria orgânica e cobertura morta na produção de mudas de cumaru (Amburana cearensis)


INTRODUÇÃO

O cumaru, Amburana cearensis (Allem.) A.C. Smith, é umaplanta de múltiplas utilidades; sua madeira, de excelentequalidade, fácil de ser trabalhada e com aroma agradável, évendida no comércio com o nome de cerejeira; suas raízes,entrecasca e sementes, produzem a cumarina, princípio ativoutilizado na indústria alimentícia (doces e biscoitos), de cigarroe tabaco, indústrias de perfume como fixador, além de ser usadona produção de medicamentos, como o xarope de cumaru oulambedor caseiro, de largo uso popular e de eficácia comprovadacientificamente, como antiinflamatório e bronco-dilatador(Canuto et al., 2010). É uma árvore que, por sua beleza, podeser usada como ornamental em projetos paisagísticos. Pararecuperação de solos e restauração florestal de áreasdegradadas é utilizada tanto na fase inicial como nas fasesposteriores do reflorestamento, inclusive como mata ciliar, emlocais com inundações periódicas de curta duração. Em sistemasagroflorestais pode ser usada como quebra-ventos e faixasarbóreas entre plantações. Como forrageira, suas folhas evagens são consumidas pelos caprinos, tanto verdes comosecas e pelos bovinos, depois de secas. É também de grandeimportância para a apicultura e meliponicultura pelo fato defornecer néctar na estação seca do ano, figurando entre as 18espécies mais utilizadas pelas abelhas nativas para coleta depólen e/ou néctar e como local de nidificação, além da utilizaçãoda sua madeira na construção de colméias (Marinho et al.,2002).

Trovão et al. (2007) indicam que A. cearensis é uma espéciepouco sensível à variação do conteúdo de água do solo e que,para isto, o cumaru e outras espécies nativas da Caatinga,desencadeiam muitas medidas funcionais para sobreviver emcondições de estresse hídrico; entre as quais, modificaçõesanatomomorfológicas, que incluem aprofundamento do sistemaradicular, diminuição no tamanho da folha, expansão caulinar eperda de folhas, dentre outras. Estas medidas provavelmentesignificam gasto de energia e diminuição do crescimento.

A matéria orgânica, procedente de animais como é o casodo conhecido esterco bovino e outros de origem vegetalobtidos de restos de culturas, posteriormente decompostospelo processo da atividade microbiana, são ricos componentescapazes de aumentar a produtividade agrícola das culturas.

Muitas técnicas e alternativas de manejo do solo já foram eestão sendo empregadas e comparadas, a fim de se minimizaros impactos das altas temperaturas dos solos tropicais, entreestas o uso de coberturas protetoras, visto que podem modificaras variações de temperatura no interior do solo, particularmentepróximo da superfície, podendo alterar consideravelmente oambiente para o desenvolvimento da flora e da fauna do solo(Borkert et al., 2003; Resende et al., 2005; Gasparim et al., 2005).A exposição do solo descoberto, arado e gradeadointensivamente e exposto ao impacto direto das gotas de chuvaprovoca um fracionamento dos agregados formando crostassuperficiais, e é responsável por uma acentuada degradaçãoresultante da erosão hídrica, que em algumas regiões seconstitui em um dos maiores problemas da agricultura. O usode cobertura vegetal morta por ser simples e eficaz, torna-seuma maneira das mais econômicas para reduzir os danos

causados pela ação erosiva das gotas de chuva. Esta eficáciadeve-se à proteção que restos de culturas oferecem contra oimpacto direto das gotas de chuva na superfície do soloreduzindo a velocidade de escoamento superficial, por aumentoda rugosidade e favorecimento no processo de infiltração daágua no perfil. Além disto, a cobertura morta diminui também oconsumo de água, pela diminuição na evapotranspiração(Carvalho et al., 2003).

A produção de mudas de qualidade é um dos fatores a serconsiderado, visto que, a escolha de um bom substrato fazcom que as mudas, principalmente na etapa inicial, tenhamcapacidade de resistir às variadas condições adversas presentesnos locais em que é feito o plantio, razão por que alternativasde substratos devem ser testadas para a revegetação de áreas(Duarte et al., 2010). Resende et al. (2010) afirmam que cadaespécie vegetal tende a apresentar preferências por umadeterminada combinação de substratos.

Em experimento com cumaru (Amburana cearensis), Angelimet al. (2007), trabalharam com quatro tratamentos de matériaorgânica no solo: T1 = solo puro (100%), T2 = 75% solo + 25 %esterco umificado, T3 = 50% solo + 50% esterco umificado e T4= 25% solo + 75% esterco umificado. Os referidos autoresconcluíram que a espécie parece estar bem adaptada àscondições adversas, como falta de água e também à reduzidaconcentração de matéria orgânica, de macro e demicronutrientes no solo. Esta adaptação deve, provavelmente,ter contribuído para que as plantas apresentassem o melhorcrescimento e desenvolvimento morfológico em solo semaplicação de matéria orgânica (Angelim et al., 2007). Guedes etal. (2010), trabalhando com substratos e temperaturas paratestes de germinação e vigor de sementes de Amburanacearensis (Allemão) A.C. Smith, concluíram que a temperaturade 35 ºC mostrou-se mais adequada para a condução dos testesde germinação e vigor, independentemente do substratoutilizado. Os substratos areia e vermiculita foram os maisapropriados para avaliação da qualidade fisiológica dassementes.

Pelo modo como o cumaru é explorado, em extrativismovegetal, com a prática do “anelamento” da casca, compromete-se a sobrevivência da espécie no bioma Caatinga, ficando amesma em risco de extinção. Daí a necessidade de maioresestudos sobre a produção de mudas do cumaru, paramultiplicação da espécie, levando-se em consideração arealidade local, específica do semiárido. Considerando-se aescassez de informações com respeito a esta cultura visa-se,na presente pesquisa, avaliar o crescimento e o comportamentodo cumaru na fase de mudas irrigadas em ambiente protegido,com variação nas quantidades de água, matéria orgânica nosolo e cobertura morta além de se desenvolver uma tecnologiapara a produção de mudas em vasos.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi desenvolvido em condições de ambienteprotegido, no viveiro de mudas pertencente ao Núcleo deEducação Ambiental (NEA), antigo Horto Florestal, vinculadoao Instituto Brasileiro de Meio Ambiente (IBAMA), em



Quixeramobim, CE, com as seguintes coordenadas geográficas:5º 12’ 08" de latitude sul, 39º 17’11" de longitude oeste e umaaltitude de 196 m. O clima do município de Quixeramobim étropical seco semiárido, enquadrando-se na classificaçãoclimática de Köppen como BShw’. Clima chuvoso, com quatromeses de duração, de fevereiro a maio; Seco, com oito mesesde duração, sem chuvas, de junho a janeiro, sendo os mesesde outubro a dezembro os mais secos, e consequentemente osmais quentes. A precipitação pluviométrica é bastante variada,com uma média anual de 707,7 mm. A temperatura em grauscentígrados: máxima registrada 38º, média máxima 32º, mínimaregistrada 16,8º, média mínima 24º. A velocidade dos ventos é,em media, de 1,44 km h-1, geralmente soprando do litoral doestado para o sertão.

Testaram-se três níveis de matéria orgânica no solo: N1 (com25% de esterco no solo), N2 (com 50% de esterco) e N3 (com75% de esterco); cinco lâminas de irrigação ajustadasquinzenalmente: L1(com 25% da evapotranspiração), L2 (com50% da evapotranspiração), L3 (com 75% da evapotranspira-ção), L4 (com 100% da evapotranspiração) e L5 (com 125% daevapotranspiração), presença de cobertura morta (CC) eausência de cobertura morta (SC).

O delineamento foi em blocos casualizados, com quatrorepetições, perfazendo o total de 120 vasos (3 níveis de matériaorgânica x 5 lâminas de irrigação x 2 tratamentos com relação àcobertura morta x 4 blocos) ficando as parcelas experimentaisespaçadas 0,30 x 0,30 m dentro do bloco e 0,60 m entre blocos.Cada parcela experimental (vaso) tinha uma área de 346,35 cm2.

Utilizaram-se 120 vasos funcionando à semelhança delisímetros de drenagem, com capacidade de 5,95 L (diâmetromáximo de 21 cm e altura de 23 cm); o sistema de drenagem foicomposto de 0,3 L de brita, 0,3 L de areia e um recipiente plásticopara coleta da água. Cada vaso recebeu aproximadamente omesmo volume de solo devidamente destorroado e misturadocom o esterco bovino curtido, conforme os tratamentosprevistos de N1, N2 e N3, ficando, respectivamente, com ospesos de 6,2, 5,5 e 4,8 kg de solo mais esterco.

As sementes do cumaru (Amburana cearensis) utilizadasno experimento foram colhidas no município deQuixeramobim,CE, oriundas de plantas nativas cedidas poragricultores familiares ao Núcleo do IBAMA/MST paramultiplicação em viveiros. A semeadura foi realizada no dia 11de março de 2008, após seleção, eliminando-se as defeituosase as que flutuaram após imersão em água. Um dia antes dasemeadura as sementes foram pré-embebidas em água parafacilitar o processo de germinação, ficando a 1 cm deprofundidade em sementeira de terra vegetal, com pequenaadição de esterco em camada superficial. A umidade foi mantidaem capacidade de campo para facilitar a seleção de plantasmais vigorosas, por ocasião do transplante.

A finalização do experimento ocorreu aos 147 dias após asemeadura (DAS), tempo mínimo estimado para a produção demudas de cumaru, em condições de serem transplantadas para ocampo com o mínimo de mortalidade possível. O final deste períodode 147 dias coincidiu com o período seco da região no qual nãohouve condições para transplante destas mudas no campo.

Considerando-se o fato do cumaru ser uma espécie nativa,sem tradição de cultivo, inclusive não havendo, na literatura,

qualquer recomendação de adubação, optou-se por aplicarapenas o esterco previsto para cada tratamento. Os resultadosdas análises de solo e das misturas de solo mais esterco,realizadas no Laboratório de Solos da Universidade Federal doCeará - FUNCEME, também não indicaram a necessidade denenhuma correção.

Estabeleceram-se, por ocasião do preenchimento dos vasos(02/05/08), os tratamentos N1, N2 e N3, misturando-se o estercocurtido com o solo na proporção de 25, 50 e 75% em volume,respectivamente.

Metade dos vasos (60) recebeu o tratamento de coberturamorta, logo no dia seguinte ao transplante das mudas. Acobertura morta foi oriunda da coleta de folhas e ramos finos jáem processo de decomposição sobre o solo (serrapilheira), emuma área de caatinga com predominância de jurema preta(Mimosa sp.) e marmeleiro (Croton sp.).

Aplicou-se uma camada de aproximadamente 2 cm sobre osolo dos vasos que receberam a denominação de CC.

O início da aplicação das lâminas de irrigação ocorreu aos86 DAS (30 dias após o transplante), com turno de rega de doisdias. Antes do inicio dos tratamentos, as irrigações foramrealizadas aplicando-se uma lâmina de 400 ml por vaso a cadadois dias. Este volume foi calculado considerando a evaporaçãomedia da área e a superfície evaporativa do vaso (346 cm2)considerando-se ser um volume capaz de manter o solo nacapacidade de campo. Na diferenciação das lâminas, estas foramcalculadas em função do balanço hídrico para os vasos semrestrição de umidade – Tratamento L4.

Na primeira irrigação, para calcular as lâminas, determinou-se o volume de água consumido, subtraindo-se o volumedrenado dos 400 ml aplicados inicialmente para cada tratamentode esterco (N1, N2 e N3) e cobertura morta do solo (CC - comcobertura e SC – sem cobertura), obtendo-se, assim, seis médias(resultantes de 24 vasos) para os vasos que receberam lâminasde reposição total (100% da ET - Tratamento L4): médias dosquatro blocos, dos vasos com os tratamentos L4N1SC, L4N2SC,L4N3SC, L4N1CC, L4N2CC e L4N3CC. Com estas médias éque foram calculados os volumes a serem aplicados nasirrigações subsequentes, conforme cada tratamento de água(L), esterco (N) e cobertura do solo (CC/SC), resultando em 30tratamentos.

A cada quinze dias estas lâminas foram atualizadas, conformeo novo consumo mensurado (volume aplicado subtraído dovolume drenado).

As variáveis estudadas foram a altura da planta, a taxa decrescimento absoluto da altura, o diâmetro caulinar e o númerode folhas. A altura da planta (em cm) foi obtida medindo-secom uma régua milimetrada a distância desde o colo da plantaaté a sua extremidade mais alta. O diâmetro do caule foideterminado com um paquímetro digital, cujas leituras (em mm)foram realizadas na região do colo da planta. O número defolhas por planta, considerou-se apenas as folhascompletamente abertas, com pelo menos 3 cm de comprimento(nervura principal), considerando-se que, somente acimadestas medidas, elas são fotossinteticamente ativas. A taxa decrescimento absoluto da altura da planta, em cm dia-1, foicalculada de acordo com a Eq. 1:



ttAATCAP12

12

em que:A1 - altura da planta no tempo t1, cmA2 - altura da planta no tempo t2, cm

Analises estatísticaOs resultados foram analisados estatisticamente através do

programa SISVAR, conforme metodologia de Ferreira (2007).Os contrastes entre as médias foram avaliados pelo teste “F”(até 5% de probabilidade). Os graus de liberdade dostratamentos com interações significativas foram decompostosem componentes de regressão polinomial quando se tratavade fator quantitativo (Ferreira, 2007). Entretanto, quando setratava de fator qualitativo, realizou-se o desdobramento deum fator em função do outro e se aplicou o teste de Tukey (5%de probabilidade).


Altura de plantas (AP)É possível observar na Tabela 1 os resultados das análises

de variância e as médias para a altura de plantas, com relação àquantidade de água aplicada (tratamentos L), esterco (N) ecobertura morta no solo (CC) e as interações do cumaru, aos147 dias após a semeadura. Não se observa efeito significativodas diferentes lâminas de irrigação nem das doses de estercosobre a altura da planta.

Angelim et al. (2007) trabalhando com cumaru em diferentessubstratos, até a medição realizada aos 90 dias, constataramque todos os tratamentos apresentavam os mesmos resultadosreferentes ao aumento da altura das plantas.

Observa-se diferença significativa, no nível de 1% deprobabilidade entre os tratamentos com cobertura morta e ossem cobertura (Figura 1). Aos 147 DAS, as plantas de cumaruno solo com cobertura tiveram uma maior altura (20,5 cm) quequando cultivadas no solo sem cobertura (18,6 cm). O maiorcrescimento em altura das plantas com cobertura em relação àssem cobertura, está provavelmente relacionado à maioreficiência no consumo de água e menor evapotranspiração dacultura. As plantas de cumaru no solo sem cobertura (SC)evapotranspiraram uma media de 4,32 mm dia-1, Já as plantasno solo com cobertura (CC) usaram somente 2,53 mm dia-1

(Pimentel, 2008). Esta economia de água nas plantas quereceberam cobertura morta em relação às que não receberam(41%) é bastante razoável, porque a cobertura morta atuadiminuindo muito a componente evaporação do solo. Apresença de cobertura morta, com seus múltiplos efeitos nosolo tais como a melhoria das suas condições químicas, físicase biológicas (Borkert et al., 2003) e o controle das variações detemperatura no interior do solo, particularmente próximo dasuperfície, podendo favorecer consideravelmente o ambientepara o desenvolvimento da flora e da fauna do solo (Borkert etal., 2003; Resende et al., 2005). Isto é de grande importâncianos solos do semiárido submetido a altas temperaturasambientais.

Tabela 1. Resumo das análises de variância e médiaspara a altura de plantas (AP), em função da quantidadede água aplicada (L), esterco (N) e cobertura morta nosolo (CC) e suas interações, aos 147 dias após a semeadura– DASF.V. G.L. Quadrado médio Água (L) 04 004,6146 ns Regressão linear 01 002,2168 ns Regressão quadrática 01 000,0150 ns Regressão cúbica 01 000,4440 ns Regressão 4º grau 01 000,3001 ns Esterno (N) 02 000,1313 ns Cobertura morta (C) 01 111,1688 ** Água x esterco (L x N) 08 002,0430 ns Água x cobertura morta (L x C) 04 007,9396 ns Esterco x cobertura morta (N x C) 02 007,5063 ns L x N x C 08 005,4177 ns Blocos 03 023,3243 ns Resíduo 87 009,3128 CV (%) 005,8016 Lâminas de irrigação (L) Média (cm) L1 (0,25ET) 19,67 L2 (0,50ET) 19,67 L3 (0,75ET) 19,54 L4 (1,00ET) 18,73 L5 (1,25ET) 18,96 Níveis de esterco (N) N1 (0,25) 19,26 N2 (0,50) 19,30 N3 (0,75) 19,38 Cobertura morta (C) CC (com cobertura) 20,28 a SC (sem cobertura) 18,35 b Média (cm) 19,31 ** Significativo no nível de 1% de probabilidade (p < 0,01); ns - não significativo (p e” 0,05) pelo

teste de F. As médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem estatisticamente entre sipelo Teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade

Figura 1. Efeito da cobertura do solo na altura das plantasdo cumaru

Taxa de crescimento absoluto da altura de plantasEncontram-se, na Tabela 2, os resultados do comportamento

da Taxa de Crescimento Absoluto da Altura de Plantas comrelação à influência das lâminas de irrigação, esterco aplicadono transplante, por ocasião do enchimento dos vasos epresença de cobertura morta no solo; a partir dos 87 dias apósa semeadura (DAS), quando começou a variação das

(1)

(SC - sem cober tura; CC - com cobertura)

20,5

20,0

19,5

19,0

18,5

18,0

17,5



quantidades de água aplicada em cada tratamento até os 147DAS, perfazendo o total de sessenta dias. Observa-se que nãohouve aumento nas taxas de crescimento absoluto da altura deplantas (TCA AP) com o aumento das lâminas de irrigação nemcom o aumento do esterco ou, ainda, com a presença decobertura morta no solo.

condições adversas como falta de água e também à reduzidaconcentração de matéria orgânica, de macro e demicronutrientes no solo. Esta adaptação, provavelmente, deveter contribuído no presente para que as plantas apresentassemo melhor crescimento e desenvolvimento morfológico em solosem aplicação de matéria orgânica, fato constatado tambémpor Angelim et al. (2007).

Diâmetro caulinarVerifica se na Tabela 3 a resposta do diâmetro caulinar do

cumaru ao fim do experimento em função das diferentesquantidades de água aplicadas, esterco e cobertura morta nosolo. Da mesma forma que para a altura da planta, não houveinfluência das lâminas de irrigação nem do esterco aplicadosobre o diâmetro caulinar das mudas de cumaru, nem danatureza da cobertura do solo.

Tabela 2. Resumo das análises de variância e médiaspara a taxa de crescimento absoluto de altura de planta(TCA AP), em função da quantidade de água aplicada(L), esterco (N) e cobertura morta no solo (CC) e suasinterações, do cumaru dos 87 aos 147 dias após asemeadura – DASF.V. G.L. Quadrado médio Água (L) 04 0,0003 ns Regressão linear 01 0,0504 ns Regressão quadrática 01 0,3603 ns Regressão cúbica 01 0,2706 ns Regressão 4º grau 01 0,0052 ns Esterno (N) 02 0,00006 ns Cobertura morta (C) 01 0,00164 ns Água x esterco (L x N) 08 0,00125 ns Água x cobertura morta (L x C) 04 0,00063 ns Esterco x cobertura morta (N x C) 02 0,00021 ns L x N x C 08 0,00026 ns Blocos 03 0,00259 ns Resíduo 87 0,00111 CV (%) 3,2851 Lâminas de irrigação (L) Média (cm dia-1) L1 (0,25ET) 0,0114 L2 (0,50ET) 0,1215 L3 (0,75ET) 0,0319 L4 (1,00ET) 0,0184 L5 (1,25ET) 0,0180 Níveis de esterco (N) N1 (0,25) 0,0160 N2 (0,50) 0,0141 N3 (0,75) 0,0137 Cobertura morta (C) CC (com cobertura) 0,0184 SC (sem cobertura) 0,0110 Média (cm) 0,0147 ns - não significativo (p e” 0,05) pelo teste de F. Dados transformados em X = X +1

As mudas que apresentaram as menores taxas decrescimento absoluto da altura de plantas (TCA AP) podemestar translocando nutrientes para as partes subterrâneas, àsemelhança do que foi observado por Ramos et al. (2004), commudas de cumaru em pleno sol, em que cerca de 80% dabiomassa total da planta era do sistema radicular. O cumaru,por ser uma planta nativa e apresentar o fenômeno dadeciduidade, perdendo as folhas, independentemente doconteúdo de água do solo, apresenta um padrão de crescimentode parte aérea totalmente diferente das culturas tradicionais,com sucessivas fases de declínio e aumento da sua altura(Trovão et al., 2007; Pimentel, 2008).

Assim, os resultados obtidos no presente trabalho diferemdaqueles encontrados na maior parte dos trabalhos, queconstatam que a aplicação de água e matéria orgânicaincrementa o crescimento e desenvolvimento das plantas. Noentanto, a espécie A. cearensis parece estar bem adaptada às

Tabela 3. Resumo das análises de variância e médiaspara o diâmetro caulinar (DC), em função da quantidadede água aplicada (tratamentos L), esterco(N) e coberturamorta no solo (CC) e suas interações, do cumaru aos 147dias após a semeadura – DASF.V. G.L. Quadrado médio Água (L) 04 00,4382 ns Regressão linear 01 00,0958 ns Regressão quadrática 01 00,0359 ns Regressão cúbica 01 00,1390 ns Regressão 4º grau 01 00,0213 ns Esterno (N) 02 00,7738 ns Cobertura morta (C) 01 00,3297 ns Água x esterco (L x N) 08 00,1657 ns Água x cobertura morta (L x C) 04 00,1010 ns Esterco x cobertura morta (N x C) 02 00,0972 ns L x N x C 08 00,2727 ns Blocos 03 02,7217 ** Resíduo 87 00,6357 CV (%) 19,8851 Lâminas de irrigação (L) Média (mm) L1 (0,25ET) 4,00 L2 (0,50ET) 4,24 L3 (0,75ET) 4,01 L4 (1,00ET) 3,90 L5 (1,25ET) 3,91 Níveis de esterco (N) N1 (0,25) 3,94 N2 (0,50) 3,92 N3 (0,75) 4,17 Cobertura morta (C) CC (com cobertura) 4,06 SC (sem cobertura) 3,96 Média (cm) 4,01 ** Significativo a nível de 1 de probabilidade; ns - não significativo pelo teste de F.

Semelhantemente, Angelim et al. (2007) também nãoencontraram diferenças significativas de diâmetros caulinaresde cumaru, em diferentes substratos, até 90 dias.

Na Tabela 3 pode-se observar que, embora nãoestatisticamente significante, os maiores diâmetros caulinaresnas plantas foram obtidos com as menores lâminas, de irrigaçãoe com os maiores níveis de esterco no solo, sendo, portanto,uma relação inversa entre diâmetro caulinar e o número de



folhas, visto que, nesta combinação de menores lâminas commaiores quantidades de esterco no solo, se encontrou menornúmero de folhas, havendo, para a menor lâmina menor respostaem número de folhas, com relação às quantidades de estercopresentes no solo e uma resposta maior em diâmetroscaulinares, para os mesmos tratamentos. Isto poderia serexplicado pela relação fonte e dreno (Taiz & Zeiger, 2004) defotoassimilados, uma vez que é provável que as mudas decumaru estejam acumulando reservas no caule (com aumentode diâmetro) em detrimento do crescimento da planta em númerode folhas, sobretudo pelo processo de perda das folhas, queantes de cair funcionavam como fonte. Seria, portanto, um dosmecanismos de adaptação das espécies nativas ao ambienteda caatinga, como os tradicionais citados por Trovão et al.(2007), e merece ser melhor estudado.

Número de folhas (NF)Na Tabela 4 observa-se que no período analisado (147

dias após a semeadura) o número de folhas por plantas nãofoi influenciado pela irrigação, pelas quantidades de estercoadicionadas no transplante nem pela presença da coberturamorta no solo, o que poderia ser explicado pelocomportamento caducifólio da espécie, independente dadisponibilidade de água ou de nutrientes para a planta. Apesar

de não existir, na literatura, referências com relação ao efeitoda irrigação em mudas de cumaru, Ramos et al. (2004)estudando mudas desta cultura, dos quatro aos 19 meses deidade, observaram diferenças no ritmo de queda de folhasassociado à estacionalidade climática, com diferenças muitograndes entre a estação chuvosa e a estação seca, mesmosob irrigação.

A falta de resposta da planta em relação à água aplicada éjustificada pelo fato do cumaru pertencer, conforme Pimentel(2008), a um grupo de plantas da caatinga que perde folhasmais cedo e inicia a brotação durante a estação seca, e que amaioria dessas plantas apresentam correlação com ofotoperíodo e não com a ocorrência de chuvas na emissão ouperda de folhas, afetando assim o seu crescimento. Borchert &Rivera (2001) em estudo com espécies arbóreas de caulessuculentos verificaram que essas plantas permaneciam inativasdo início para o meio da estação seca, até mesmo quando eramirrigadas. Concluíram que a disponibilidade de água não estavadeterminando a ocorrência do brotamento, e que a variaçãosazonal no fotoperíodo era o fator que determinava a ocorrênciadas fenofases vegetativas e não a disponibilidade de água nosolo, mesmo em baixas latitudes, onde a variação anual docomprimento do dia é inferior a uma hora, sendo a dormênciainduzida e quebrada por variações no fotoperíodo de menosde 30 min.

Figueiredo (2008) também afirma que períodos de crescimentoe dormência alternam-se mais sincronizados com as variaçõesno fotoperíodo, energia radiante e temperatura do que com asazonalidade na precipitação.

O fato do cumaru na sua fase de muda não ter sido afetadopelo conteúdo de água do solo não significa que em fasesfenológicas posteriores não possa manifestar algum efeito,assim não é possível indicar que não precisa ser irrigada. Se aescassez de água for muito alta na região, talvez poderiarecomendar se irrigar com a menor lâmina (0,25% ET).

Angelim et al. (2007) trabalhando com cumaru no semiárido,verificaram que o efeito de tratamentos com diferentesquantidades de esterco na formação de folhas começaram a semanifestar a partir dos 90 dias após o transplante e aindaassim o número de folhas foi melhor nas plantas que nãoreceberam esterco.

CONCLUSÕES

1. Com exceção da altura das plantas, afetada pela naturezada cobertura do solo, nenhuma das variáveis estudadas (altura,taxa de crescimento absoluto, diâmetro caulinar e número defolhas) foi afetada significativamente pelos tratamentos de águado solo, matéria orgânica e cobertura do solo.

2. A presença de cobertura morta no solo aumentousignificativamente a altura das mudas.

3. O uso de cobertura morta significou uma economia de41% da água de irrigação utilizada.

** Significativo a nível de 1% de probabilidade (p < 0,01) ; ns - não significativo. Dados trans-formados por x = 200x . As médias seguidas da mesma letra não diferem estatisticamenteentre si pelo Teste de Tukey a nível de 5% de probabilidade

F.V. G.L. Quadrado médio Água (L) 04 0,00569 ns Regressão linear 01 2,84445 ns Regressão quadrática 01 0,19841 ns Regressão cúbica 01 0,04444 ns Regressão 4º grau 01 0,00992 ns Esterno (N) 02 0,00613 ns Cobertura morta (C) 01 0,00173 ns Água x esterco (L x N) 08 0,00564 ns Água x cobertura morta (L x C) 04 0,01213 ns Esterco x cobertura morta (N x C) 02 0,00984 ns L x N x C 08 0,00467 ns Blocos 03 0,02699 ** Resíduo 87 0,00591 CV (%) 0,5378 Lâminas de irrigação (L) Média sem transformação (folhas) L1 (0,25ET) 3,67 L2 (0,50ET) 4,04 L3 (0,75ET) 4,38 L4 (1,00ET) 4,71 L5 (1,25ET) 4,67 Níveis de esterco (N) N1 (0,25) 4,70 N2 (0,50) 4,10 N3 (0,75) 4,08 Cobertura morta (C) CC (com cobertura) 4,40 SC (sem cobertura) 4,18 Média (cm) 4,29

Tabela 4. Resumo da análises de variância e médiaspara o número de folhas (NF), em função da quantidadede água aplicada (L), esterco (N) e cobertura morta nosolo (CC) e suas interações do cumaru aos 147 dias apósa semeadura – DAS



LITERATURA CITADA

Angelim, A. E. S.; Moraes, J. P. S.; Silva, J. A. B.; Gervásio, R. C.R. G. Germinação e aspectos morfológicos de plantas deUmburana de Cheiro (Amburana cearensis) encontradasna região do Vale do São Francisco. Revista Brasileira deBiociências, v.5, p.1062-1064, 2007.

Borchert, R.; Rivera, G. Photoperiodic control of seasonaldevelopment and dormancy in tropical stem succulent trees.Tree Physiology, v.21, p.213-221, 2001.

Borkert, C. M.; Gaudêncio, C. A.; Pereira, J. E.; Pereira, L. R.;Oliveira Júnior, A. Nutrientes minerais na biomassa da parteaérea em culturas de cobertura do solo. PesquisaAgropecuária Brasileira, v.38, p.143-153, 2003.

Canuto, K. M.; Silveira, E. R.; Bezerra, A. M. E. Estudofitoquímico de espécimens cultivados de cumaru (Amburanacearensis A. C. Smith) . Química Nova, v.33, p.662-666, 2010.

Carvalho, D. F.; Montbeller, C. A.; Cruz, E. S.; Lana, A. M. Q.;Silva, W. A. Efeito da cobertura morta e do preparo doterreno nas perdas de solo e água em um Argissolovermelho-amarelo. Engenharia na Agricultura, v.11, p.15-22,2003.

Duarte, R. F.; Sampaio, R. A.; Brandão Júnior, D. S.; Fernandes,L. A.; Silva, H. P. Crescimento inicial de acácia emcondicionador formado de fibra de coco e resíduo agregante.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14,p.1176-1185, 2010.

Ferreira, D. F. Sisvar Versão 5.0. Lavras: UFLA, 2007.Figueiredo, P. S. Fenologia e estratégias reprodutivas das

espécies arbóreas em uma área marginal de cerrado, natransição para o semi-árido no nordeste do Maranhão, Brasil.Revista Trópica – Ciências Agrárias e Biológicas, v.2, p.8-22, 2008.

Gasparim, E.; Ricieri, R. P.; Silva, S. L.; Dallacort, R.; Gnoatto,E. Temperatura no perfil do solo utilizando duas densidadesde cobertura e solo nu. Acta Scientiarum Agronomy, v. 27,p.107-115, 2005.

Guedes, R. S.; Alves, E. U.; Gonçalves, E. P.; Braga Júnior, J.M.; Viana, J. S.; Colares, P. N. Q. Substratos e temperaturaspara testes de germinação e vigor de sementes de Amburanacearensis (Allemão) A. C. Smith. Revista Árvore, v.34, p.57-64, 2010.

Marinho, I. V.; Freitas, M. F.; Zanella, F. C. V.; Caldas, A. L.Espécies vegetais da caatinga utilizadas pelas abelhasindígenas sem ferrão como fonte de recursos e local denidificação. In: Congresso Brasileiro de ExtensãoUniversitária, 1, 2002. João Pessoa. Anais... João Pessoa:Editora Universitária, 2002. CD Rom.

Pimentel, J. V. F. Níveis de água, matéria orgânica e coberturamorta na produção de mudas de cumaru - Amburanacearensis. Campina Grande: UFCG, 2008. 64p. DissertaçãoMestrado

Ramos, K. M. O.; Felfili, J. M.; Fagg, C. W.; Silva, J. C. S.;Franco, A. C. Desenvolvimento inicial e repartição debiomassa de Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith,em diferentes condições de sombreamento. Acta BotânicaBrasilica, v.18, p.351-358, 2004.

Resende, A. S.; Azevedo, C. R.; Lima, K. D. R.; Carpeggiane, B.P.; Araújo, J. E.; Miranda, C. A. K. Produção e qualidade demudas de espécies florestais. In: Resende, A. S.; Chaer, G.M. Manual para recuperação de áreas degradadas porextração de piçarra na Caatinga. Seropédica: EmbrapaAgrobiologia, 2010, cap.2, p.13-28.

Resende, F. V.; Souza, L. S.; Oliveira, P. S. R.; Gualberto, R. Usode cobertura morta vegetal no controle da umidade etemperatura do solo, na incidência de plantas invasoras ena produção de cenoura em cultivo de verão. Ciência eAgrotecnologia, v.29, p.100-105, 2005.

Taiz, L.; Zeiger, E. Fisiologia vegetal. 3.ed. Porto Alegre: Artmed,2004. 722p.

Trovão, D. M. B. M.; Fernandes, P. D.; Andrade, L. A. de;Dantas Neto, J. Variações sazonais de aspectos fisiológicosde espécies da Caatinga. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.11, p.307-311, 2007.

903903903903903Cultivo do milho e disponibilidade de P sob adubação com cama-de-frango


1 Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor, apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal da Fesurv – Universidadede Rio Verde

2 Fesurv – Universidade de Rio Verde, CEP 75901-970, Rio Verde, GO, CP 104. Fone (64) 3321-2420 E-mail: [email protected];[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

3 Instituto Federal Goiano - Campus Iporá, Rodovia GO 060, km 01, CEP 76200-000, Iporá, GO. E-mail: [email protected]

Cultivo do milho e disponibilidade de Psob adubação com cama-de-frango1

Thais R. da SilvaThais R. da SilvaThais R. da SilvaThais R. da SilvaThais R. da Silva22222, June F. S. Menezes, June F. S. Menezes, June F. S. Menezes, June F. S. Menezes, June F. S. Menezes22222, Gustavo A. Simon, Gustavo A. Simon, Gustavo A. Simon, Gustavo A. Simon, Gustavo A. Simon22222, Renato L. de Assis, Renato L. de Assis, Renato L. de Assis, Renato L. de Assis, Renato L. de Assis33333,,,,,Catarina J. de L. SantosCatarina J. de L. SantosCatarina J. de L. SantosCatarina J. de L. SantosCatarina J. de L. Santos22222 & Graciely V. Gomes & Graciely V. Gomes & Graciely V. Gomes & Graciely V. Gomes & Graciely V. Gomes22222

RESUMORESUMORESUMORESUMORESUMOObjetivou-se com este experimento avaliar o efeito de doses e épocas de incubação de cama-de-frangono desenvolvimento inicial de plantas de milho e na disponibilidade de teores de P no solo. O experimentofoi conduzido em condições de casa de vegetação, na FESURV – Universidade de Rio Verde, denovembro/2007 a janeiro/2008. O delineamento utilizado foi o de blocos casualizados e os tratamentosforam distribuídos em esquema fatorial 5 x 4 + 1, com quatro repetições. Os tratamentos constaram dedoses de cama-de-frango (4; 7; 14; 21 e 28 t ha-1), as épocas de incubação (0, 7, 15 e 30 dias antes doplantio) e mais um adicional (adubação mineral). Antes e após 45 dias do plantio do milho retiraram-seamostras de solo para determinação dos teores de P disponíveis (Mehlich-1) e aos 45 dias após oplantio, avaliadas as seguintes características: altura das plantas e biomassa seca de folhas e colmos. Asdoses de cama-de-frango são superiores à adubação mineral, em todas as características avaliadas. Coma dose de 21 t ha-1 de cama-de-frango e 30 dias de incubação de cama-de-frango, obtém-se as maioresalturas das plantas, maiores produções de biomassa seca de folhas e colmos e também maiores teoresde P no solo.

Palavras-chave: Palavras-chave: Palavras-chave: Palavras-chave: Palavras-chave: resíduos orgânicos, esterco, fertilizante fosfatado

Corn cultivation and availability of phosphorusunder fertilization with chicken manure

ABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTThe aim of this study was to evaluate the effect of rates and incubation periods of poultry manure in theinitial development of corn and the availability of phosphorus in the soil. The experiment was carried outin greenhouse, at FESURV - Rio Verde University, from November/2007 to January/2008. The experimentaldesign was set as completely randomized-block design in a factorial with one additional treatment,5 x 4 + 1 with four replications, consisted of five rates of poultry manure (4; 7; 14; 21 and 28 Mg ha-1),incubation periods of the residue in soil (0, 7, 15 and 30 days before the seedling) and one additionaltreatment (mineral fertilizer). Before and 45 days after the planting the soil of all plots were sampled andthe content of phosphorus availability (Mehlich-1) was determine and at 45 days after the planting, theheight of the plants, yields of leaves and dry matter of stalks were evaluated. The doses of poultry manurewere superior than mineral fertilizer in all evaluated characteristics. The greatest height of the plants,yields of leaves and dry matter of stalks and contents of P in the soil were obtained using 21 Mg ha-1 ofpoultry manure and 30 days of incubation.

Key words: Key words: Key words: Key words: Key words: organic residues, manure, phosphate fertilizer


904904904904904 Thais R. da Silva et al.


INTRODUÇÃO

Como grande produtor de aves, o Brasil optou pela adoçãode sistemas de produção baseados em confinamento deanimais. Segundo o IBGE (2009) o rebanho efetivo de Rio Verde,GO, foi de 13000000 cabeças de frangos, estima-se que cercade 19500000 t ano-1 de cama-de-frango são geradas na região.

A cama-de-frango é uma mistura de substrato utilizada naforração dos pisos dos galpões, de fezes, de penas e restos deração. A cama-de-frango é produzida após vários ciclos deprodução de aves (frango, chester, peru) e sendo normalmentereutilizada de 4 a 6 vezes (Hahn, 2004). Ainda segundo esteautor entre os ciclos de produção das aves é realizada a reduçãode carga microbiana aplicando-se, geralmente, hidróxido de cal(CaO) ou cal virgem incorporada à cama.

Os substratos mais utilizados na forração dos pisos dosgalpões são subprodutos industriais ou restos de culturasagrícolas, como: maravalha; resíduos de beneficiamentoindustrial da madeira; sabugo de milho triturado; casca de arroz;palhada de culturas em geral; fenos de gramíneas e casca deamendoim (Hahn, 2004).

Em determinados países razões culturais favorecem aaplicação de resíduos ao solo, ao invés de descartá-los noscorpos de água (Cameron et al., 1997); em outros, como noBrasil, há falta de tradição na reciclagem de resíduos gerados(Medeiros et al., 2008), como a cama-de-frango.

O desenvolvimento das explorações avícolas,particularmente no setor de frango de corte, trouxe apossibilidade de aproveitamento da cama-de-frango paraoutras atividades, como fonte de nutrientes para a agricultura(Menezes et al., 2003).

A elevação do custo dos fertilizantes comerciais, e o aumentoda poluição ambiental fazem do uso de resíduos orgânicos naagricultura uma opção atrativa, do ponto de vista econômico,em razão da ciclagem de nutrientes. Esses fatos geram umaumento na demanda por informações com intuito de avaliar aviabilidade técnica e econômica para a disposição de algunsdesses resíduos em solos agrícolas (Santos et al., 2011).

Fioreze & Ceretta (2006) concluíram, avaliando a eficiênciade resíduos orgânicos, que a cama-de-frango se mostrou melhorfonte de nutrientes às plantas que a cama-de-suínos. Os autoresverificaram que a adubação com cama-de-frango apresentouteores mais elevados de N, P e K de 112, 24 e 87%,respectivamente, em relação à cama-de-suínos. Gianello &Ernani (1983) estudando doses crescentes de cama-de-frangotambém constataram aumento dos teores de fósforo extraívelcom o aumento das doses do referido esterco.

Estudos desenvolvidos por Canellas et al. (2003), mostraramque adições de resíduos orgânicos podem resultar noincremento do teor de matéria orgânica, alterando os atributosfísicos do solo, como agregação de partículas.

A cama-de-frango é uma boa fonte de nutrientes e quandomanejada adequadamente, pode suprir parcial ou totalmente o

fertilizante químico. Além do benefício como fonte de nutrientes,o seu uso adiciona matéria orgânica que melhora os atributosfísicos do solo, aumenta a capacidade de retenção de água,reduz a erosão, melhora a aeração e cria um ambiente maisadequado para o desenvolvimento da flora microbiana do solo(Blum et al., 2003).

Os solos tropicais úmidos se caracterizam pelo elevado graude intemperismo e pelos baixos teores de P na forma disponívelàs plantas e o elemento está localizado, preferencialmente, noshorizontes superficiais, decrescendo conforme aumenta aprofundidade do solo (Rocha et al., 2005). Nesses solos ofósforo é o nutriente mais limitante para a produção agrícola(López-Búcio et al., 2000). Por apresentar baixa mobilidade nosolo (Marschner, 2002; Costa et al., 2009), o fósforo é,frequentemente, o fator que restringe o crescimento de plantas(Hinsinger, 2001).

O efeito da cama-de-frango na disponibilidade de P constituiconhecimento básico e pode gerar informação útil para melhormanejo da adubação fosfatada nos solos do cerrado. Portanto,objetivou-se com este estudo avaliar o efeito de doses e épocasde incubação de cama-de-frango no desenvolvimento inicialde plantas de milho e disponibilidade de fósforo no solo.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi instalado em casa de vegetação, na Fesurv– Universidade de Rio Verde, no período de novembro/2007 ajaneiro/2008, utilizando-se material de solo classificado comoLatossolo Vermelho distroférrico (EMBRAPA, 2006).

Os vasos utilizados, com capacidade de oito dm3, continham8,7 kg de solo. Extraiu-se uma amostra do solo paraprocessamento analítico, cujos resultados apresentam-se naTabela 1.

O solo foi peneirado para separação de torrões, raízes epalha. Fez-se a calagem com calcário dolomítico, 5,7 g vaso-1,para elevação de saturação de bases para 60%; após aincorporação do calcário o solo foi mantido úmido e incubadodurante 15 dias, antes da aplicação dos tratamentos.

O delineamento utilizado foi de blocos casualizados, emesquema fatorial 5 x 4 + 1, com quatro repetições. Os tratamentosconstaram de doses de cama-de-frango (15,22; 30,44; 60,88;91,32 e 121,76 g vaso-1, correspondendo a 4; 7; 14; 21 e 28 t ha-1,respectivamente), as épocas de incubação (0, 7, 15 e 30 dias) emais um adicional (adubação mineral).

A cama-de-frango utilizada foi originada de quatro lotes: 1ºlote, criação de fêmea pesada (57 dias); 2º lote, criação de machopesado (43 dias); 3º lote, criação de chester (55 dias) e 4º lote,criação chester (55 dias). Após a retirada das aves em cadalote, 1º, 2º e 3º, a cama-de-frango foi tratada com óxido de cálcio(400 kg por galpão de 1600 m2) e após a retirada das aves do 4ºlote a cama-de-frango foi umedecida e coberta com lona pretapara fermentação por 15 dias.

Tabela 1.Tabela 1.Tabela 1.Tabela 1.Tabela 1. Atributos químicos e textura do solo anterior à implantação do experimentoCa Mg Al H + Al CTC P (Mel) K MO Argila Silte Areia V m

pH CaCl2 cmolc dm

-3 mg dm-3 g kg-1 % 5,1 0,42 0,20 0,01 2,6 3,22 0,03 19 8,95 460 70 470 20,58 1,49



Desta cama-de-frango se retirou uma amostra para análisequímica, onde as características se apresentam na Tabela 2.


Na Tabela 3 se observa os resultados obtidos através docontraste das doses de cama-de-frango com a adubaçãomineral. Verificou-se que com a aplicação de 21 t ha-1 de cama-de-frango se obtiveram as maiores médias para altura de plantas(ALT) e teores de P no solo após 45 dias do plantio (P-APÓS)e, com a dose de 28 t ha-1 em relação ao tratamento mineral, osmaiores teores de P no solo antes do plantio (P-ANTES).

Tabela 2Tabela 2Tabela 2Tabela 2Tabela 2. Composição química da cama-de-frangoN P K Ca Mg kg t-1

47,3 13,0 16,9 17,6 4,8

Determinaram-se as doses de cama-de-frango de acordo com

a necessidade do solo para P, conforme as exigênciasnutricionais da cultura do milho, segundo recomendações deSousa & Lobato (2002). A dose considerada adequada para asnecessidades do solo e da planta de milho foi de 244 kg ha-1 deP

2O

5, correspondente à dose de 14 t ha-1 de cama-de-frango.

As doses de cama-de-frango (4, 7, 14, 21 e 28 t ha-1) foramaplicadas no solo 30, 15, 7 e 0 dias antes do plantio, conformeas épocas de incubação do resíduo no solo. O solo foimisturado com as doses de cama-de-frango, em sacos plásticos,acondicionado em recipiente aberto, nas quatro épocas deincubação determinadas, em temperatura ambiente e o solomantido úmido durante o período de incubação.

Precedendo o plantio do milho realizou-se adubação com0,29 g vaso-1 de uréia e 0,62 g vaso-1 de cloreto de potássio emtodos os tratamentos e somente no tratamento adicional(adubação mineral) se aplicou também, superfosfato simples,5,9 g vaso-1, conforme recomendação de Sousa & Lobato (2002).

No plantio do milho (Agromen-30A06), foram semeadas oitosementes e aos sete dias após a germinação realizou-se odesbaste, deixando-se cinco plantas por vaso.

Realizou-se adubação de cobertura aos dez dias após agerminação, aplicando-se 0,68 g vaso-1 de uréia e 0,22 g vaso-1

de cloreto de potássio, segundo recomendações de Sousa &Lobato (2002).

Coletaram-se amostras de solo das parcelas, antes do plantio(após as épocas de incubação da cama-de-frango no solo) eaos 45 dias após a semeadura do milho. O solo foi retirado nocentro dos vasos com auxílio de uma colher, na profundidadede 0-5 cm e colocado em sacos plásticos etiquetados. Retirou-se, então, de cada vaso, a quantidade de 50 g vaso-1 de solo.

Das amostras de solo foi determinado o teor de P disponível(Mehlich-1), na relação solo-extrator de 1:10, com cinco minutosde agitação e decantação pernoite (EMBRAPA, 1997),determinado por colorimetria (Braga & Defelipo, 1974).

Aos 45 dias após o plantio foram avaliadas as seguintescaracterísticas: altura das plantas (cm), obtida pela média dasplantas por vaso, medida com fita métrica, do colo até a parteapical de cada planta, além da biomassa seca das folhas e colmos(g vaso-1), avaliados após serem lavados, secados em estufacom circulação forçada de ar e temperatura de 65 oC, até pesoconstante, e pesados em balança de precisão.

As análises estatísticas para as características avaliadasforam realizadas com o aplicativo software SISVAR (Ferreira,2000). Quando houve significância para os fatores avaliados,equações de regressão linear e quadrática foram ajustadas. Osgráficos foram elaborados com o uso do aplicativo Sigma Plot,versão7.0, da Jandel Scientific. Efetuou-se o contraste dasmédias do fatorial com o tratamento adicional, pelo softwareGENES (Cruz, 2001).

Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3.Tabela 3. Comparação dos resultados obtidos com aaplicação de doses de cama de frango e o tratamentoadicional (adubação mineral): altura das plantas (ALT),teores de P no solo antes do plantio (P-ANTES) e teoresde P no solo após 45 dias do plantio (P-APÓS)

Médias contendo * não diferem do tratamento adicional (adubação mineral) a 5% de probabilidade,pelo teste Dunnett

Esta performance obtida com as doses de cama-de-frangodecorreu, provavelmente, do acentuado efeito da matériaorgânica melhorando as propriedades do solo, resultando nomaior crescimento e desenvolvimento das plantas de milho,visto que a maioria dos solos brasileiros apresentadisponibilidade de fósforo baixa, potencializada pela acidez(Durigon et al., 2002).

Concordando, Rodrigues et al. (2009), mencionaram que amatéria orgânica de origem animal ou vegetal exerce, quandofornecida em dose adequada, efeitos positivos sobre orendimento das culturas devido principalmente ao complexode nutrientes nela contidos. Fato que leva ao aumento dadisponibilidade de nutrientes na fase solúvel do solo para asplantas, o que pode aumentar o potencial produtivo das plantas(Blum et al., 2003).

Em virtude das fontes de P possuírem baixa eficiência emsolos tropicais (Santos et al., 2011), a adubação com cama-de-frango mostra-se, para as variáveis altura das plantas, teoresde P no solo antes do plantio e teores de P no solo após 45 diasdo plantio, capaz de substituir a adubação química fosfatada.

De acordo com Branco et al. (2001) é conhecido o fato deque, em presença de matéria orgânica, os fosfatos insolúveisdo solo tendem a tornar-se disponíveis, provavelmente poratividade microbiana saprofítica possibilitada pela existênciade alimento orgânico, ou seja: havendo excesso de nutrienteorgânico, os microrganismos decompositores recorrem aestratégias particulares para liberação dos fatores que se tornamlimitantes, ou seja, o carbono orgânico presente fornece energianecessária à disponibilização do fósforo, permitindo assim, oprosseguimento do ciclo nutricional que, de outra forma, seriainterrompido.

Sabe-se, baseado na composição média da célula bacteriana,que uma bactéria necessita de nutrientes básico na proporção

Doses (t ha-1)

ALT (cm)

P-ANTES (mg dm-3)

P-APÓS (mg dm-3)

4 66,91* 0,65 0,29* 7 84,85* 1,08 0,84* 14 86,54* 2,23 1,90* 21 95,11* 4,92 8,38* 28 89,29* 8,70 6,71*

Adubação mineral 67,50* 4,42 1,56*



aproximada de C:N:P da ordem de 25:4:1, sendo poisindispensável o P no meio, em proporções bem definidas, paraque elas possam processar a matéria orgânica através daatividade decompositora (Branco et al., 2001).

A altura das plantas e biomassa seca de folhas e colmosforam favorecidas pela adição de doses de cama-de-frango aosolo. Os resultados mostram que com a dose de 21 t ha-1 decama-de-frango foram obtidos os maiores valores de alturadas plantas e biomassa seca de folhas e colmos, 93,68 cm e11,73 g vaso-1 (Tabela 4 e Figura 1A e 1B).

Segundo, Blum et al. (2003) em estudo para avaliarem o efeitode cama aviária e casca de pinus ao solo verificaram que emmoranga Exposição e pepino Caipira, valores máximos denúmero e de biomassa verde das plantas foram atingidos emdoses de cama aviária entre 28,0 e 35,7 g kg-1, comprovandoque a cama aviária melhorou as condições de fertilidade do

Tabela 4.Tabela 4.Tabela 4.Tabela 4.Tabela 4. Equações de regressão relacionando-se a alturadas plantas e biomassa seca de folhas e colmos emdiferentes doses de cama-de-frango nas diferentes épocasde incubação de cama-de-frango

Épocas de incubação (dias)

Equações de regressão R2

Altura das plantas (cm) 00 y= 58,5796+3,0123x-0,0647x2 0,74** 07 y= 58,5411+3,5018x-0,0985x2 0,60** 15 y= 61,6555+2,1052x-0,0420x2 0,94** 30 y= 53,1292+5,4297x-0,1369x2 0,77** Biomassa seca de folhas e colmos (g vaso-1)

00 y= 1,5595+1,7673x-0,0563x2 0,94** 07 y= 3,5713+0,9320x-0,0185x2 0,99** 15 y= 0,2515-0,9320x+0,0237x2 0,54** 30 y= 0,2515+1,8687x-0,0439x2 0,92**

** Significativo a 1%

Figura 1. Figura 1. Figura 1. Figura 1. Figura 1. Altura das plantas em diferentes doses de cama-de-frango nas diferentes épocas de incubação (A); biomassa secade folhas e colmos em diferentes doses de cama-de-frango nas diferentes épocas de incubação (B); altura das plantas dediferentes épocas de incubação nas diferentes doses de cama-de-frango (C); biomassa seca de folhas e colmos de diferentesépocas de incubação nas diferentes doses de cama-de-frango (D)

0 5 10 15 20 25 30

60

70

80

90

100

110

120

Dose 7 t ha-1

Dose 14 t ha-1

Dose 21 t ha-1

Dose 28 t ha-1

Dose 4 t ha-1

Alt

ura

das

plan

tas

(cm

)

Época de incubação de cama-de-frango (dias)0 10 20 30

5

10

15

20

25Dose 4 t ha

-1

Dose 7 t ha-1

Dose 14 t ha-1

Dose 21 t ha-1

Dose 28 t ha-1

Bio

mas

sa s

eca

de fo

lhas

e c

olm

os (g

vas

o-1)

Época de incubação de cama-de-frango (dias)

C. D.

5 10 15 20 25 30

5

10

15

20

25Época 0 dias

Época 7 dias

Época 15 dias

Época 30 dias

Doses de cama-de-frango (t ha-1)

Bio

mas

sa s

eca

de fo

lhas

e c

olm

os (g

vas

o-1)

B.A.

5 10 15 20 25 30

60

70

80

90

100

110

120

Época 0 dias

Época 7 dias

Época 15 dias

Época 30 dias


Alt

ura

das

plan

tas

(cm

)



solo. Coerentes com os resultados, Rodrigues et al. (2009),avaliando doses de composto orgânico (0, 80 e 160 t ha-1) emdiferentes solos observou com a dose de 80 t ha-1 de compostoorgânico acréscimo de 100% na biomassa seca da parte aéreado milho, quando comparado com as testemunhas (0 t ha-1).

Esse aumento na altura das plantas e produção de biomassaseca ocorre, possivelmente, em virtude do papel do fósforo nasíntese de proteínas, que por sua vez, reflete no maiorcrescimento da planta (David et al., 2008).

Por outro lado, os tratamentos com doses mais elevadas decama-de-frango, 28 t ha-1, foram afetados, sendo os efeitosrepresentados por modelos quadráticos negativos, com exceçãoda época 15 dias de incubação de cama-de-frango para a variávelbiomassa seca de folhas e colmos (Tabela 4 e Figura 1 A e B).

Estes resultados indicam que outros fatores interferiram naresposta da planta à adubação com cama-de-frango, como ainteração com outros nutrientes, pois se sabe que doses muitoaltas de adubos desbalanceiam as relações entre nutrientes esalinizam o solo (Rodrigues & Casali, 1999), deixando o Pindisponível para as plantas.

Conforme Oliveira et al. (2009), elevados teores de estercopodem proporcionar desbalanço nutricional no solo e, emconsequência, redução no desenvolvimento e produção finalda cultura.

Verificou-se efeito significativo (p < 0,01) para altura dasplantas e biomassa seca de folhas e colmos em diferentesépocas de incubação nas diferentes doses de cama-de-frango(Tabela 5 e Figura 1C e 1D).

Nota-se que aos 30 dias de incubação de cama-de-frangoobtém-se uma resposta maior para altura das plantas, 70,72,90,01, 91,47, 115,75 e 95,58 cm, respectivamente, para as doses4, 7, 14, 21 e 28 t ha-1 e para biomassa seca de folhas e colmos,6,04, 12,18, 14,97, 20,79 e 16,73 g vaso-1, respectivamente, paraas doses 4, 7, 14, 21 e 28 t ha-1.

A resposta aos resultados encontrados pode estarrelacionado ao fato de que variações na concentração denutrientes disponíveis nos solos estão relacionados com ataxa de mineralização dos resíduos no solo (Dynia et al., 2006).

A eficiência dos resíduos orgânicos como fonte de P podeser diferente da dos adubos fosfatados solúveis, pois parte doP total contido nesses resíduos ocorre em formas sólidas,minerais ou orgânicas, que não se solubilizam ou mineralizamdurante o período de absorção pelas plantas (Gunary, 1968;Fordhan & Schwertmann, 1977).

Analisando-se os teores de P no solo antes do plantio,Tabela 6 e Figura 2A é possível verificar uma relação com alturadas plantas e biomassa seca de folhas e colmos aos 30 dias deincubação de cama-de-frango. Os maiores teores de P no soloforam disponibilizados às plantas em épocas maiores deincubação de cama-de-frango.

Tabela 5.Tabela 5.Tabela 5.Tabela 5.Tabela 5. Equações de regressão relacionando-se a alturadas plantas e biomassa seca de folhas e colmos emdiferentes épocas de incubação de cama-de-frango nasdiferentes doses de cama-de-frango

Doses de cama-de-frango

(t ha-1) Equações de regressão R2

Altura das plantas (cm) 04 y = 63,9889+0,2249x 0,98** 07 y = 87,4002-1,0592x+0,0382x2 0,72** 14 y = 84,9361-0,1663x+0,0128x2 0,34** 21 y = 93,6842-1,7966x+0,0844x2 0,77** 28 y = 90,6493-0,9275x+0,0364x2 0,74** Biomassa seca de folhas e colmos (g vaso-1)

04 y = 6,6964+0,0805x-0,0034x2 0,98** 07 y = 12,2828-0,4629x+0,0153x2 0,72** 14 y = 15,7793-0,7167x+0,0230x2 0,85** 21 y = 15,0188-0,9686x+0,0387x2 0,72** 28 y = 8,2226+0,7639x-0,0160x2 0,81**

** significativo a 1%

Conforme as equações de regressão os modelos ao quaisos dados se ajustaram melhor foi o quadrático, com exceção dadose de 4 t ha-1, de cama-de-frango para a variável altura dasplantas, apresentando efeito linear, cujo coeficiente dedeterminação explica o efeito das épocas de incubação decama-de-frango sobre as variáveis analisadas. Para altura dasplantas, 0,98, 0,72, 0,34, 0,77, 0,74%, respectivamente, para asdoses 4, 7, 14, 21 e 28 t ha-1 e biomassa seca de folhas e colmos,0,98, 0,72, 0,85, 0,72 e 0,81%, respectivamente, para as dosescrescentes utilizadas (Tabela 5).

Tabela 6.Tabela 6.Tabela 6.Tabela 6.Tabela 6. Equações de regressão relacionando-se aos teoresde P no solo antes do plantio e aos teores de P no solo 45dias após o plantio em diferentes doses de cama-de-frangonas diferentes épocas de incubação de cama-de-frango

Épocas de incubação (dias)


P no solo antes do plantio (mg dm-3) 00 y = -1,6711+0,5502x-0,0104x2 0,85** 07 y = -0,8752+0,3730x-0,0062x2 0,91** 15 y = 3,7341-0,7811x+0,0404x2 0,97** 30 y = 1,7889+0,3512x+0,0242x2 0,98** P no solo 45 dias após o plantio (mg dm-3)

00 y = -13,6267+2,9552x-0,0810x2 0,39** 07 y = 3,9188-0,8420x+0,0397x2 0,91** 15 y = -1,0568+0,2626x 0,97** 30 y = 1,3155-0,2442x+0,0157x2 0,96**


O fósforo incluso em compostos orgânicos não éimediatamente aproveitável pelas plantas, podendo limitar aprodução das culturas (Diniz et al., 2008). Entretanto, Kaila(1949) afirma que parte deste fósforo poderá ser mineralizadadurante o período de cultivo e, assim, ficar disponível às plantas,uma vez que segundo Gatiboni et al. (2008), a biomassamicrobiana não tem capacidade de imobilizar grandesquantidades de P, não tendo assim, interferência sobre adisponibilidade de P.

Pode-se observar na Tabela 6 e Figura 2A e 2B os modelosde regressão ajustáveis aos teores de P no solo antes e após45 dias do plantio em diferentes doses de cama-de-frango nasdiferentes épocas de incubação de cama-de-frango. Os maioresteores de P foram obtidos, com 30 dias de incubação de cama-de-frango, nas maiores doses de cama-de-frango, 21 e 28 t ha-1,4,36 e 11,71 mg dm-3, respectivamente, para teores de P antesdo plantio e em 21 e 28 t ha-1, 2,43 e 7,09 mg dm-3,respectivamente, para teores de P após 45 dias do plantio.



Esses valores se comparados ao teor de P inicial do solo(0,03 mg dm-3) mostram um reflexo positivo da adubação comcama-de-frango, já que esta se apresentou com alto teor de Pencontrado na análise química. O teor de P é um dos atributosquímicos de solos ácidos influenciado positivamente pelaaplicação de resíduos (Abreu Júnior et al., 2005), como a cama-de-frango.

Bolan et al. (1994), concordam que os ácidos orgânicosaumentam a disponibilidade de fósforo nos solosprincipalmente através da redução da adsorção e aumento nasolubilização dos compostos de fósforo. De acordo com asobservações de Branco et al. (2001) há a necessidade dapresença de ácidos orgânicos ou de um baixo pH no solo, paraque seja possível reduzir a fixação do fósforo pelas partículasde solo, aumentando a disponibilidade deste elemento.

Analisando os teores de P no solo antes do plantio e teoresde P no solo após 45 dias do plantio em diferentes épocas deincubação nas diferentes doses de cama de frango (Tabelas 7e 8 e Figura 2C) nota-se que, os teores de P tenderam a aumentarcom as épocas de incubação.

P n

o so

lo 4

5 di

as a

pós

o pl

anti

o (m

g dm

-3)


B.

Épocas de incubação de cama-de-frango (dias)

P n

o so

lo a

ntes

do

plan

tio

(mg

dm-3)

C.

A.


P n

o so

lo a

ntes

do

plan

tio

(mg

dm-3)

Figura 2. Figura 2. Figura 2. Figura 2. Figura 2. P no solo antes do plantio em diferentes dosesde cama-de-frango nas diferentes épocas de incubação(A); P no solo 45 dias após o plantio em diferentes dosesde cama-de-frango nas diferentes épocas de incubação(B); P no solo antes do plantio em diferentes épocas deincubação nas diferentes doses de cama-de-frango (C)

5 10 15 20 25 30

0

2

4

6

8

10

12

14 Época 0 dias

Época 7 dias

Época 15 dias

Época 30 dias

5 10 15 20 25 30

-5

0

5

10

15

20

25

Época 0 dias

Época 7 dias

Época 15 dias

Época 30 dias

0 5 10 15 20 25 30

0

2

4

6

8

10

12

14 Dose 4 t ha-1

Dose 7 t ha-1

Dose 14 t ha-1

Dose 21 t ha-1

Dose 28 t ha-1

Tabela 7.Tabela 7.Tabela 7.Tabela 7.Tabela 7. Equações de regressão relacionando-se aos teoresde P no solo antes do plantio em diferentes épocas deincubação de cama-de-frango nas diferentes doses decama-de-frango



(t ha-1) P no solo antes do plantio (mg dm-3)

04 y = 0,8575-0,0156x 0,62** 07 y = 1,2856-0,0159x 0,27** 14 y = 3,2253-0,1651x+0,0043x2 0,97** 21 y = 6,6294-0,2976x+0,0074x2 0,99** 28 y = 3,5771+0,7726x-0,0167x2 0,64**


Tabela 8.Tabela 8.Tabela 8.Tabela 8.Tabela 8. Média dos teores de P no solo 45 dias após oplantio em diferentes épocas de incubação nas diferentesdoses de cama-de-frango

Épocas de incubação de cama-de-frango


(t ha-1) 0 7 15 30

mg dm-3 04 00,3350 00,3800 0,1950 0,2575 07 01,3975 00,5850 0,7250 0,6900 14 02,6350 01,4450 2,1025 1,4350 21 24,4600 01,6550 4,9725 2,4375 28 01,3300 12,3000 6,1550 7,0925

Corroborando com o resultado do presente estudo, Canellas

et al. (2003) perceberam que alterações químicas e melhoria nafertilidade e qualidade da matéria orgânica no solo com a adiçãode matéria orgânica na lavoura de cana-de-açúcar, por longoprazo.

Segundo Brady (1989) embora certa fração da matériaorgânica dos estercos seja decomposta e liberada em curtoperíodo após sua aplicação, outra fração é transformada emhúmus, que é mais estável; sob esta forma, os elementos sãoliberados lentamente. Assim, os componentes do esterco,convertidos em húmus, exercerão influência nos solos, demaneira persistente e duradoura.



Verificou-se maiores teores de P na dose de 21 t ha-1 com 0dias de incubação de cama-de-frango (24,46 mg dm-3) na médiados teores de P no solo 45 dias após o plantio em diferentesépocas de incubação nas diferentes doses de cama-de-frango(Tabela 8).

Galdos et al. (2004) também observou aumento nadisponibilidade de P com a adição de lodo de esgotoimediatamente após sua aplicação e rápida redução dadisponibilidade de P pela interação do nutriente comcomponentes dos solos tropicais.

Resultados semelhantes foram encontrados por Maguire etal. (2000) que constataram em solos agrícolas que receberamaplicações de biossólido aumento nos teores de P disponível,mas também aumento significativo nos teores de P ligado aoFe e apresentou uma forte tendência de aumento na fraçãoligada aos óxidos de Al.

A matéria orgânica e a atividade microbiana no solo,incrementadas pelo resíduo orgânico, podem ter propiciadocondições para a solubilização do P e aumento na suadisponibilidade para as plantas (Araújo et al., 2008), tambémnas maiores épocas de incubação de cama-de-frango, 30 diasde incubação, neste presente estudo.

Na quantidade máxima de cama-de-frango utilizada nesteestudo (28 t ha-1) os teores de P no solo 45 dias após o plantioem diferentes épocas de incubação nas diferentes doses decama-de-frango, 1,33, 12,30, 6,15, 7,09 mg dm-3, respectivamentepara 0, 7, 15 e 30 dias de incubação de cama-de-frango, estavamadequados para o desenvolvimento das plantas de milho (6,56mg dm-3), segundo a interpretação de análise de solo de Sousa& Lobato (2002), com exceção dos teores de P no solo com 0dias de incubação (Tabela 8).

Com base nesses resultados, a cama-de-frango mostrou-se, com a dose de 28 t ha-1, promissora para fornecimento de Pao solo, mas limitante para o desenvolvimento das plantas,conforme observado neste estudo (Tabela 4 e Figura1).

CONCLUSÕES

1. As doses de cama-de-frango são superiores às dotratamento mineral, em todas as características avaliadas.

2. Com a dose de 21 t ha-1 de cama-de-frango e 30 dias deincubação no solo, obtém-se as maiores alturas das plantas,maiores produções de biomassa seca de folhas e colmos emaiores teores de P no solo antes e após 45 dias do plantio dasplantas de milho.

LITERATURA CITADA

Abreu Júnior, C. H.; Oliveira, F. C.; Silva, F. C.; Berton, R. S.Uso de resíduos orgânicos no pomar. Tópicos em Ciênciado Solo, v.4, p.391-470, 2005.

Araújo, F. F.; Tiritan, C. S.; Pereira, H. M.; Caetano Júnior, O.Desenvolvimento do milho e fertilidade do solo apósaplicação de lodo de curtume e fosforita. Revista Brasileirade Engenharia Agrícola e Ambiental, v.12, p.507-511, 2008.

Brady, N. C. Natureza e propriedades dos solos. Rio de Janeiro:Freitas Bastos, 1989. 879p.

Blum, L. E. B.; Amarante, C. V. T.; Güttler, G.; Macedo, A. F.;Kothe, D. M.; Simmler, A. O.; Prado, G.; Guimarães, L. S.Produção de moranga e pepino em solo com incorporaçãode cama aviária e casca de pinus. Horticultura Brasileira,v.21, p.627-631, 2003.

Bolan, N. A. S.; Naidu, R.; Mahimairajara, S.; Baskaran, S.Influence of low-molecular-weight organic acids on thesolubilization of phosphates. Biol Fertil Soils, v.18, p.311-319, 1994.

Braga, J. M.; Defelipo, B. V. Determinação espectrofotométricade fósforo em extratos de solos e plantas. Revista Ceres,v.113, p.73-85, 1974.

Branco, S. M.; Murgel, P. H.; Cavinatto, V. M. Compostagem:Solubilização biológica de rocha fosfática na produção defertilizante organomineral. Engenharia Sanitária e Ambiental,v.6, p.115-122, 2001.

Cameron, K. C.; Di, H. J.; McLaren, R. G. Is soil an appropriatedumping ground for our wastes. Australian Journal of SoilResearch, v.35, p.995-1035, 1997.

Canellas, L. P.; Velloso, A. C. X.; Marciano, C. R.; Ramalho, J. F.G. P.; Rumjanek, V. M.; Rezende, C. E.; Santos, G. A.Propriedades químicas de um Cambissolo cultivado comcana-de-açúcar, com preservação do palhiço e adição devinhaça por longo tempo. Revista Brasileira de Ciência doSolo, v.27, p.935-944, 2003.

Costa, J. P. V.; Bastos, A. L.; Reis, L. S.; Martins, G. O.; Santos,A. F. Difusão de fósforo em solos de Alagoas influenciadapor fontes do elemento e pela umidade. Revista Caatinga,v.22, p.229-235, 2009.

Cruz, C. D. Programa GENES: Aplicativo com potencial emgenética e estatística. Viçosa: UFV, 2001. 648p.

David, M. A.; Mendonça, V.; Reis, L. L.; Silva, E. A.; Tosta, M.S.; Freire, P. A. Efeito de doses de superfosfato simples e dematéria orgânica sobre o crescimento de mudas demaracujazeiro ‘amarelo’. Pesquisa Agropecuária Tropical,v.38, p.147-152, 2008.

Diniz, E. R.; Santos, R. H. S.; Urquiaga, S. S.; Peternelli, L. A.;Barrela, T. P.; Freitas, G. B. Crescimento e produção debrócolis em sistema orgânico em função de doses decomposto. Ciência e Agrotecnologia, v.32, p.1428-1434, 2008.

Durigon, R.; Cerettta, C. A.; Basso, C. J.; Barcellos, L. A. R.;Pavinato, P. S. Produção de forragem em pastagem naturalcom o uso de esterco líquido de suínos. Revista Brasileirade Ciência do Solo, v.26, p.983-992, 2002.

Dynia, J. F.; Souza, M. D.; Boeira, R. C. Lixiviação de nitrato emLatossolo cultivado com milho após aplicações sucessivasde lodo de esgoto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.41,p.855-862, 2006.

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodosde análise de solos. 2.ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 1997.212p.

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Sistema brasileirode classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA,2006. 306p.



Ferreira, D. F. Análises estatísticas por meio do Sisvar paraWindows versão 4.0. In: Reunião Anual da Região Brasileirada Sociedade Internacional de Biometria, 45, 2000. SãoCarlos. Anais... São Carlos: UFSCar, 2000. p.255-258.

Fioreze, C.; Ceretta, C. A. Fontes orgânicas de nutrientes emsistemas de produção de batata. Ciência Rural, v.36, p.1788-1793, 2006.

Fordhan, A. W.; Schwertmann, U. Composition and reaction ofliquid manure (gülle), with particular reference to phosphate– II: Solid phase components. Journal of EnvironmentalQuality, v.6, p.101-109, 1977.

Galdos, M. V.; Maria, I. C.; Camargo, O. A. Atributos químicose produção de milho em um Latossolo Vermelho eutroférricotratado com lodo de esgoto, Revista Brasileira de Ciênciado Solo, v.28, p.569-577, 2004.

Gatiboni, L. C.; Kaminski, J.; Rheinheimer, D. S.; Brunetto, G.Fósforo da biomassa microbiana e atividade de fosfatasesácidas durante a diminuição do fósforo disponível no solo.Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.43, p.1085-1091, 2008.

Gianello, C.; Ernani, P. R. Rendimento de matéria seca de milhoe alterações na composição química do solo pelaincorporação de quantidades crescentes de cama de frango,em casa de vegetação. Revista Brasileira de Ciência do Solo,v.7, p.285-290, 1983.

Gunary, D. The availability of phosphate in sheep dung. Journalof Agricultural Science, v.70, p.33-38, 1968.

Hahn, L. Processamento da cama de aviário e suas implicaçõesnos agroecossistemas. Florianópolis: UFSC, 2004, 120p.Dissertação Mestrado

Hinsinger, P. Biology availability of soil inorganic P in therhizosphere as affected by root-induced chemical changes:A review. Plant an Soil, v.237, p.173-195, 2001.

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. CensoAgropecuário. 2009. Rebanho efetivo de frangos. Disponívelem: <www.ibge.gov.br> Acesso em: 30 março. 2010.

Kaila, A. Biological absorption of phosphorus. Soil Science,v.68, p.279-289, 1949.

López-Bucio, J.; Vega, O. M. la; Guevara-García, A.; Herrera-Estrella L. Enhanced phosphorus uptake in transgenic tobaccoplants that overproduce citrate. Nature Biotechnology, v.18,p.450-453, 2000.

Maguire, R. O.; Sims, J. T.; Coale, F. J. Phosphorus fractionationin biosolids – amended soils: relationship to soluble anddesorbable phosphorus. Soil Science Society of AmericanJournal, v.64, p.2018-2024, 2000.

Marschner, H. Mineral nutrition of higher plants. San Diego:Academic Press, 2002. 889p.

Medeiros, S. S.; Soares, A. A.; Ferreira, P. A.; Neves, J. C. L.;Souza, J. A. Utilização de água residuária de origemdoméstica na agricultura: Estudo nutricional do cafeeiro.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.12,p.109-115, 2008.

Menezes, J. F. S.; Alvarenga, R. C.; Andrade, C. L. T.; Konzen,E. A.; Pimenta, F. F. Aproveitamento de resíduos orgânicospara a produção de grãos em sistema plantio direto eavaliação do impacto ambiental. Revista Plantio Direto, v.1,p.30-35, 2003.

Oliveira, F. de A.; Oliveira Filho, A. F.; Medeiros, J. F. de; AlmeidaJúnior, A. B.; Linhares, P. C. F. Desenvolvimento inicial damamoeira sob diferentes fontes e doses de matéria orgânica.Revista Caatinga, v.22, p.206-211, 2009.

Rocha, A. T.; Duda, G. P.; Nascimento, C. W. A.; Ribeiro, M. R.Fracionamento de fósforo e avaliação de extratores de P-disponível em solos da ilha de Fernando de Noronha. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.9, p.178-184, 2005.

Rodrigues, E. T.; Casali, V. W. D. Rendimento e concentraçãode nutrientes em alface, em função das adubações orgânicae mineral. Horticultura Brasileira, v.17, p.125-128, 1999.

Rodrigues, P. N. F.; Rolim, M. M.; Bezerra Neto, E.; Pedrosa, E.M. R.; Oliveira, V. S. Crescimento e composição mineral domilho em função da compactação do solo e da aplicação decomposto orgânico. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.13, p.94-99, 2009.

Santos, D. H.; Silva, M. A.; Tiritan, C. S.; Foloni, J. S. S.; Echer,F. R. Qualidade tecnológica da cana-de-açúcar sob adubaçãocom torta de filtro enriquecida com fosfato solúvel. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.15, p.443-449, 2011.

Sousa, D. M. G.; Lobato, E. Cerrado: Correção do solo eadubação. Planaltina: Embrapa Cerrados, 2002. 416p.

911Metodologia para determinação das necessidades nutricionais de melão e melancia


1 Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor, junto ao Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia da UFERSA.2 Departamento de Ciências Ambientais, UFERSA, CEP 59.625-900, Mossoró, RN, Fone: (84) 3315-1799, E-mail: [email protected]

Metodologia para determinação das necessidadesnutricionais de melão e melancia1

José A. de A. Paula2, José F. de Medeiros2, Neyton de O. Miranda2,Francisco de A. de Oliveira2 & Carlos J. G. de S. Lima2

RESUMORealizou-se este trabalho visando definir a necessidade nutricional de nitrogênio, fósforo e potássio demelão e melancia, em função da produtividade esperada, a partir de dados médios citados na literatura,e validá-los com dados obtidos em experimentos com melão e melancia, realizados no Agropolo Assu/Mossoró. O experimento com melão seguiu o delineamento em blocos ao acaso, com três repetições,no esquema fatorial 3 x 3 + 3, que constou da combinação de três doses de N (N1 = 42, N2 = 84 eN3 = 126 kg ha-1) e de K (K1 = 106, K2 = 212 e K3 = 322 kg ha-1), mais três tratamentos adicionais (N0K0,N0K2 e N2K0), sendo que N0 e K0 não receberam N nem K. O experimento com melancia seguiu o mesmodelineamento experimental, modificando as doses de N (N1 = 45, N2 = 91 e N3 = 136 kg ha-1) e de K(K1 = 78, K2 = 156 e K3 = 234 kg ha-1), havendo dois tratamentos adicionais (N0K2 e N2K0). O modelo quemelhor se ajustou, tanto para a melancia como para o melão, seguiu a relação produtividade (kg planta-1)x nutrientes exportados (g planta-1). Os índices de concordância observados entre os valores estimadospelo modelo de absorção total de N e K e valores obtidos experimentalmente, são considerados aceitáveis,tanto para melancia como para melão.

Palavras-chave: Citrullus lanatus, Cucumis melo, absorção de nutrientes, modelagem

Metodology for assessment of nutritionalrequirements of melon and watermelon

ABSTRACTThis work was carried out aiming to determine nutritional requirements of nitrogen, phosphorus andpotassium for melon and watermelon, as a function of estimated yield, and validate them with experimentaldata obtained from melon and watermelon trials carried out in Assu-Mossoró region. Melon trial followeda randomized block design, in a 3 x 3 + 3 factorial scheme with three replications, which consisted ofcombination of three doses of N (N1 = 42, N2 = 84 and N3 = 126 kg ha-1) and of K (K1 = 106, K2 = 212and K3 = 322 kg ha-1), and three additional treatments (N0K0, N0K2 e N2K0), where N0 and K0 had noapplication of N and K. Watermelon trial followed the same design, with modification of doses of N(N1 = 45, N2 = 91 and N3 = 136 kg ha-1) and K (K1 = 78, K2 = 156 and K3 = 234 kg ha-1), with twoadditional treatments (N0K2 and N2K0). The model of better adjust, both for melon and watermelon,followed the relation of yield (kg planta-1) x exported nutrients (g planta-1). Agreement indexes observedbetween estimated values of total absorption of N and K and values obtained experimentally wereconsidered acceptable, for melon and watermelon.

Key words: Citrullus lanatus, Cucumis melo, nutrient absorption, modeling




912 José A. de A. Paula et al.


INTRODUÇÃO

O melão e a melancia são culturas importantes na pauta deexportações do estado do Rio Grande do Norte, sobretudo aregião do Agropolo Mossoró/Assu. Segundo Gurgel et al.(2010), isto ocorre devido às condições edafoclimáticas (solo,temperatura, umidade relativa do ar, etc.) e à disponibilidade demananciais de água superficial e subterrânea, de maneira queas culturas podem ser conduzidas totalmente sob irrigação ereceber nutrientes via fertirrigação.

A absorção de grandes quantidades de nutrientes em curtosperíodos de tempo caracteriza a suma exigência nutricional dashortaliças, entre as quais as folhosas e tuberosas, que deixampoucos restos culturais no solo e consideradas altamenteesgotantes. Neste aspecto fica evidente a necessidade de seconhecer o balanço de nutrientes de cada cultura para manejara adubação, escolher culturas para rotação e otimizar a utilizaçãode insumos.

Uma informação relevante para a recomendação deadubação é a proporção adequada entre os nutrientes N, P e K,a qual, em uma adubação completa, deve ser 1:1,5:1,7; aimportância do balanceamento entre nutrientes é ressaltadapor Kanwar & Sekhon (1998). A partir desta informação asrecomendações devem englobar as exigências nutricionais decada cultura, a capacidade de fornecimento de nutrientes pelosolo, a eficiência de absorção de nutrientes e a produtividadeesperada, além de serem baseadas, sempre, em dados ajustadosàs condições locais de plantio. Outra observação significativaé o fato de que a fertirrigação é mais eficiente quando a acideze os teores de nutrientes do solo são corrigidos anteriormentepara valores considerados adequados ao bom desenvolvimentoda cultura explorada.

As quantidades de nutrientes requeridas pelas culturaspodem ser estimadas por diferentes métodos, um dos quaisrecomendado por Santos et al. (2008), inclusive programascomputacionais como o FERTICALC® (Novais & Smyth, 1999).Em recomendações para bananeira, o programa produziurecomendações nas quais as doses de nutrientes aumentaramcontinuamente com o aumento da produtividade esperada ecom a diminuição dos teores desses nutrientes no solo, sendomaiores no primeiro ciclo e menores a partir do segundo ciclo(Oliveira et al., 2005).

Entre várias formas de parcelamento da aplicação de N, P2O5e K2O para a cultura do melão (Faria et al., 1994; Pinto et al.,1993; Soares et al., 1999), a recomendação é, respectivamente,de 10, 80 e 10%, em fundação, e 90, 20 e 90% em cobertura; a deMontag (1999), em fundação, é de 15 a 25% de N, 100% de P2O5e 20 a 30% de K2O e de 75 a 85%, 0% e 70 a 80%,respectivamente, em cobertura. A recomendação de Novais &Smyth (1999), semelhante à de Papadopoulos (1999), é de 35 a50% de N, 100% de P2O5 e 60 a 100% de K2O em fundação e 50a 65%, 0% e 0 a 40% em cobertura, respectivamente.

A redução nas perdas de nutrientes por lixiviação,principalmente do nitrogênio, em virtude do parcelamento dasadubações, é ressaltada por diversos autores. Além disso esegundo Gärdenäs et al. (2005), a distribuição do nitrogênio émais uniforme no perfil do solo quando se utiliza fertirrigaçãopor gotejamento, havendo uma distribuição melhor do nutriente

no bulbo úmido e zona radicular, exceto por uma pequenaconcentração ao redor da frente de molhamento.

A adoção da fertirrigação tem, como consequência, adificuldade em determinar as dosagens adequadas de nutrientesa serem aplicadas às culturas para que elas atinjam a máximaeficiência da absorção (Holanda Filho et al., 2006). Neste sentido,existem sugestões de fatores de correção para as quantidadestotais de N, P e K exportados pela planta. Os fatores sugeridospor Montag (1999) são 1,2 a 1,5 para N, 1,9 a 2,2 para P e 1,4 a1,6 para K, na adubação convencional, e 1,1 a 1,2; 1,6 a 1,9 e 1,2a 1,4, respectivamente, na fertirrigação.

Em estudo referente ao efeito da adubação com N e K naprodução de melão em solos arenosos, a produtividade dacultura aumentou com o aumento dos níveis de N, até umaprodutividade máxima com 120 kg ha-1 de N aplicado via águade irrigação, a qual não diferiu estatisticamente de 180 kg ha-1

de N, que elevou a produtividade em apenas 7,8% (Coelho etal., 2001).

Estudo semelhante realizado em Latossolo Vermelho-amareloDistrófico típico de Piracicaba, SP, Kano et al. (2010) avaliarama extração de nutrientes pelo meloeiro rendilhado híbrido Bônusn° 2 com ciclo total de 86 dias, adubado via água de irrigaçãopor gotejamento em ambiente protegido. A produtividade totalpor planta foi de 1,80 kg, obtida com a aplicação de 200 kg ha-1 deN, na forma de Nitrato de Amônio até os 64 dias após otransplante e na forma de Nitrato de Potássio, até 72 dias. Adose de 340 kg ha-1 de K20 foi aplicada na forma de Nitrato dePotássio, até 72 dias após o transplante.

Objetivou-se com esse trabalho foi avaliar uma metodologiapara definir a necessidade nutricional de nitrogênio, fósforo epotássio, nas culturas estudadas.

MATERIAL E MÉTODOS

O modelo avaliado seguiu recomendação de Vivancos (1999)e relaciona as quantidades totais de N, P e K acumulados pelaplanta na produtividade esperada (total exportado = f(produtividade)), segundo curva polinomial do segundo grau.Para verificar sua eficiência, o modelo foi comparado com outros,tais como quantidade de nutr iente (g planta -1) = f(produtividade (Mg ha-1)) e quantidade de Nutriente (g planta-1)= f (produtividade (kg planta-1)).

O melhores modelos citados foram confrontados com omodelo da derivada primeira do polinômio do segundo grau,proposto por Vivancos (1999), que relaciona Quantidade doNutriente (kg Mg-1) = f (produtividade (Mg ha-1)), além domodelo que relaciona Quantidade do Nutriente (kg Mg-1) = f(produtividade (kg planta-1)) para polinômio do primeiro grau.

Lançou-se mão, para determinar as equações de regressãodos nutrientes N – P – K para melancia, dos dados totais denutrientes acumulados na planta obtidos por Grangeiro &Cecílio Filho (2003; 2004), Grangeiro et al. (2005) e Serafim (2006);para melão, utilizaram-se dados de Lima (2001), Vivancos (1999),Medeiros et al. (2008), Temóteo (2010), Silva Júnior (2006) eBar-Yosef (1999).

A determinação dos dados e a obtenção das curvas deprodutividade versus quantidade do nutriente (g planta-1 ou



kg Mg-1) para cada cultura, foram realizadas de acordo com oprocedimento adotado por Paula (2007). Visando àtransformação das quantidades líquidas de nutrientes obtidospelas curvas “produtividade versus quantidade do nutriente(g planta-1 ou kg Mg-1)” para kg ha-1, adotou-se o seguinteprocedimento: para a determinação das quantidades semanalou diária de nutrientes aplicadas na adubação e/ou fertirrigaçãodo melão e da melancia, utilizou-se uma curva média obtidaentre variedades que deram origem às equações das curvas“total exportado” vs. “produtividade média”, utilizaram-seperíodos igualmente espaçados nas variedades para as quaisse determinaram as equações que calibram os totais exportadosem N, P e K, das respectivas culturas em relação à produtividadealmejada, conforme recomendações propostas por Montag(1999).

Para avaliar a eficiência da metodologia assumiram-se dadosmédios comuns aos das áreas cultivadas com melão e melanciaanalisados pelo Laboratório de Solos da Universidade FederalRural do Semiárido – UFERSA, acrescidos aos dados das áreasdos experimentos com melão e com melancia, totalizando oitoexemplos para o nutriente K (K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8), doisexemplos para o nutriente P (P1 e P2) e um exemplo para onutriente N (N1) para cada cultura. Adotaram-se, ainda, 36 e 28Mg ha-1 como produtividade almejada para melão e melancia,respectivamente.

Para o experimento com melão, realizado com a cultivar tipoGália ‘Solar Net’ em espaçamento de 1,85 x 0,40, utilizou-se odelineamento em blocos casualizados arranjados no esquemafatorial 3 x 3 + 3, com três repetições, em que cada parcelacorrespondeu a uma fileira de 9 m. Os tratamentos constaramde combinações das doses de N (N1 = 42, N2 = 84 e N3 = 126 kgha-1) e de K2O (K1 = 106, K2 = 212 e K3 = 322 kg ha-1) aplicadosvia fertirrigação, mais três tratamentos adicionais (N0K0, N0K2e N2K0, com N0 e K0 denotando doses zero). A adubação defundação constou da aplicação de 108 kg.ha-1 de superfosfatosimples e 162 kg ha-1 de monoamônico fosfato (MAP, 10-52-00), totalizando 102 kg ha-1 de P2O5. O complemento nutricionaldo fósforo foi realizado via fertirrigação, utilizando-se ácidofosfórico, totalizando 70 kg ha-1 de P2O5.

Para o experimento com melancia, realizado com a cultivarMickylee, em espaçamento de 2,0 x 0,50, adotou-se odelineamento experimental em blocos casualizados em esquemafatorial 3 x 3 + 2, com três repetições, sendo cada parcelaexperimental constituída de três fileiras de 12,0 m decomprimento. A semeadura foi realizada em bandejas depoliestireno preenchidas com substrato comercial Goldmix 47©.Os tratamentos resultaram da combinação de três doses denitrogênio (N1 = 45, N2 = 91 e N3 = 136 kg ha-1) e três doses depotássio (K1 = 78, K2 = 156 e K3 = 234 kg ha-1), além de doistratamentos adicionais: (N0 K2 e N2 K0), sendo N2 e K2 a doserecomendada para fertilização e N0 e K0 significando dose zero.A adubação de fundação constou da aplicação do compostoorgânico Poli Fértil® na quantidade de 4 t ha-1 e da adubaçãofosfatada com 50 kg ha-1 na forma de superfosfato simples. Nafertirrigação foram utilizados uréia, ácido nítrico, nitrato decálcio, cloreto de potássio e sulfato de potássio.

Realizada a colheita dos frutos (63 dias após semeadura),no mesmo local foram realizadas as determinações de

produtividade, que constaram da análise do peso médio dofruto, número de frutos por planta e produção total.

Para os nutrientes absorvidos pelas culturas, as análiseslaboratoriais foram realizadas no Laboratório de Solos doDepartamento de Ciências Ambientais da Universidade FederalRural do Semiárido (UFERSA), atentando-se para o seguinteprocedimento: para determinação da massa seca as amostrasforam mantidas em estufa de circulação forçada com temperaturaregulada para 65-70 °C, até que se obtivesse peso constante(três a quatro dias) em balança eletrônica com precisão de 0,01g; na determinação dos teores dos nutrientes utilizou-se 0,2 gda massa seca que foi digerida utilizando-se ácido sulfúrico,peróxido de hidrogênio, sulfatos de sódio e de cobre e selênio(Tedesco et al., 1995); quantificou-se o nitrogênio total atravésda destilação por arrasto de vapores, o fósforo porespectrofotometria e o potássio por fotometria de emissão dechama, conforme recomendado por Silva (1999). Os dados foramsubmetidos às análises de variância e de regressão para o modelopolinomial completo contido no software SAEG, versão 8.0(Ribeiro Júnior, 2001) a pelo menos 5% de probabilidade.

Para confirmação da eficiência do sistema, os dados obtidosa partir da simulação foram confrontados com os resultadosdos experimentos de campo realizados com o objetivo de seestudar doses de N e K aplicados na adubação/fertirrigação naprodução das plantas de melão e da melancia.

O teste utilizado para medir a eficiência foi o Índice deConcordância “d” como utilizado por Teixeira et al. (2005) e porPereira et al. (2009). Utilizaram-se, no teste, somente ostratamentos dos experimentos de campo comuns às duasculturas, ou seja, N1K1, N2K2, N3K3, N2K0 e N0K2.


Obtiveram-se, para ambas as culturas, as equaçõesdeterminadas apenas com os dados de produtividades totais,já que se constatou baixa quantidade de dados na literatura,apresentando informações com produtividade comercial. Alémdisso, tentativas em se obter tais equações com os poucosdados existentes (dados de produtividades comerciais domelão), resultaram em baixos coeficientes de determinação (R2).

Para a melancia foram obtidos, no ajustamento das equações,resultados satisfatórios com a utilização da totalidade dos dadoscoletados na literatura (oito dados). Para o melão não foipossível a obtenção das curvas com a totalidade dos dadoscoletados (onze dados), já que no trabalho de Temóteo (2010)não havia dados de fósforo e não foi possível se obter dadosde Vivancos (1999) quando se relacionaram totais exportados(g planta-1) = f(produtividade (kg planta-1)), sendo entãoeliminados dois dados de N, cinco de P e dois de K resultando,para esses nutrientes, 9, 6 e 9 dados, respectivamente (Tabelas1 a 3).

Dos diferentes modelos testados (Tabelas 1 a 3) e seconsiderando os três nutrientes estudados (N, P e K) e asculturas do melão e da melancia, os melhores foram aquelesque relacionaram totais exportados (g planta -1) =f(produtividade, kg planta-1) através de polinômio do 1º grau.



Tabela 1. Equações* das curvas de calibração dos Totais exportados de N versus produtividade da melancia e do melãopara o modelo de nutrição de N

* y representa os valores de cada nutriente e x os valores de produtividade** curva adotada para validação

Tabela 2. Equações* das curvas de calibração dos Totais exportados x produtividade da melancia e do melão para omodelo de nutrição de P


Tabela 3. Equações* das curvas de calibração dos Totais exportados x produtividade da melancia e do melão para omodelo de nutrição de K


A melhor relação obtida para (g planta-1) versus (kg planta-1)demonstra que, para as culturas estudadas, há interferência daquantidade de nutrientes aplicados para diferentes espaçamentos,considerados na linha e entre linhas das plantas. Além disso,não houve diferenças estatísticas para os coeficientes dedeterminação da reta (R2) entre as equações polinomiais doprimeiro e segundo graus no intervalo de produtividadeestudado, caso em que se adotou a relação polinomial do 1ºgrau pela maior simplicidade, discordando de Vivancos (1999)

que afirma haver uma relação polinomial do segundo grau entreos parâmetros estudados.

De maneira geral pode-se afirmar que as equações que usam ostotais exportados em função da produtividade almejada para melanciae melão, para o modelo proposto, evidenciaram altos coeficientesde determinação, parâmetro também usado por Monteiro et al. (2006),para avaliar modelo de resposta do meloeiro à fertirrigação.

A produtividade do experimento com melão variou de 18,44(N0K0) a 30,94 (N3 K3). A análise de regressão (Tabela 4) indica

Cultura Relação Número de dados Equações do total exportado de N R2 Melão (g planta-1) x (kg planta-1) 9** y = 5,8952x - 8,2243 0,9673 (g planta-1) x (kg planta-1) 9** y = -0,5756x2 + 10,625x - 16,627 0,9766 (g planta-1) x (Mg ha-1) 9** y = 0,399x - 3,9601 0,4543 (g planta-1) x (Mg ha-1) 9** y = -0,0007x2 + 0,5158x - 6,7481 0,5354 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 9** y = 0,638x + 0,9675 0,7006 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 9** y = 0,0726x + 0,6758 0,7429 Melancia (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = 1,202x + 0,8979 0,7213 (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = -0,1695x2 + 4,8081x - 14,323 0,8713 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,185x + 19,978 0,1666 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,0136x2 + 0,9863x - 2,0403 0,2677 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 8** y = 0,011x + 1,1386 0,0154 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 8** y = 0,0032x + 1,2301 0,0169

Cultura Relação Número de dados Equações do total exportado de P R2 Melão (g planta-1) x (kg planta-1) 6** y = 1,235x - 1,9479 0,9397 (g planta-1) x (kg planta-1) 6** y = 0,1088x2 + 0,3334x - 0,2998 0,9490 (g planta-1) x (Mg ha-1) 6** y = 0,0843x - 0,64 0,4877 (g planta-1) x (Mg ha-1) 6** y = 0,0007x2 + 0,0214x + 0,5836 0,4904 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 6** y = 0,1273x + 0,1747 0,7340 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 6** y = 0,0064x + 0,437 0,2205 Melancia (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = 0,0475x + 0,508 0,6785 (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = -0,001x2 + 0,0686x + 0,4187 0,6816 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,0136x + 1,5219 0,7073 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,0003x2 + 0,0118x + 1,0455 0,7446 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 8** y = -0,0076x + 0,1947 0,6186 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,0002x + 0,1305 0,0065

Cultura Relação Número de dados Equações do total exportado de K R2 Melão (g planta-1) x (kg planta-1) 9** y = 4,5784x + 2,6016 0,7085 (g planta-1) x (kg planta-1) 9** y = 0,835x2 - 2,2827x + 14,79 0,7322 (g planta-1) x (Mg ha-1) 9** y = 0,3283x + 5,7113 0,3316 (g planta-1) x (Mg ha-1) 9** y = 0,0055x2 - 0,0064x + 8,4609 0,5486 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 9** y = -0,266x + 6,3939 0,0698 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 9** y = 0,0556x + 3,235 0,2360 Melancia (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = 1,934x + 3,0964 0,7180 (g planta-1) x (kg planta-1) 8** y = -0,193x2 + 6,0394x - 14,232 0,7927 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,0919x + 24,941 0,0173 (g planta-1) x (Mg ha-1) 8** y = -0,019x2 + 1,5377x - 5,6939 0,0993 (kg Mg-1) x (kg planta-1) 8** y = 0,0126x + 2,0288 0,0031 (kg Mg-1) x (Mg ha-1) 8** y = 0,0372x + 0,8462 0,3890



que houve efeito significativo apenas para componente linearda dose de nitrogênio, com o rendimento crescendo com adose de N. Em cultivo de melão tipo amarelo, Coelho et al.(2001) verificaram efeito semelhante tanto para o N como parao K, estudando doses de até 180 kg ha-1 de N e 340 kg ha-1 deK2O em solo com teor de K no solo de 0,16 cmolc kg-1 em cultivode melão do tipo amarelo. No presente trabalho o teor de 0,18cmolc kg-1 de K presente no solo pode ser também uma prováveljustificativa na produtividade do melão obtida.

deve estar muito mais associado ao número de frutos, hajavista que o mercado não requer frutos de grande calibre; jápara a melancia, os dados do experimento de campoevidenciaram resultados semelhantes aos encontrados porSerafim (2006) para o efeito das doses de N e K.

Considerando o que postulam Teixeira et al. (2005), que citamd = 1 como perfeita concordância entre a eficiência do sistemaem relação aos parâmetros testados e d > 0,7 como valoresaceitáveis, os valores do índice de concordância “d”evidenciam boa concordância para a equação de K da melanciae aceitáveis para as equações de N e K do melão e N da melancia(Tabela 6). Embora os valores de “d” sejam aceitáveis apenaspara o melão, houve boa correlação entre os valores estimadose medidos nos experimentos de campo, o que pode serexplicado provavelmente pela absorção de luxo dessesnutrientes, quando as doses foram muito elevadas. No caso damelancia, observaram-se valores elevados dos totaisexportados de N e K (Tabela 5) revelando, neste caso, aocorrência de uma interação maior entre os dados obtidos e osestimados para nutrição de N e K além de um ajuste maior dosistema nas situações locais.

CONCLUSÕES

1. As melhores relações entre absorção total de nutrientes erendimento, tanto para melancia quanto para o melão, foramprodutividade (kg planta-1) x totais exportados (g planta-1).

2. O total exportado de nutrientes pelas plantas de melanciae melão em função da produtividade, é afetado pela densidadede plantio.

3. O modelo obtido a partir dos dados presentes na literaturaestima, com relativa precisão, a necessidade nutricional líquidada melancia e do melão.

LITERATURA CITADA

Bar-Yosef, B. Advances in fertigation. Advances in Agronomy,v.65, p.1-77, 1999.

Coelho, E. F.; Sousa, V. F.; Souza V. A. B. Efeito de níveis de Ne K aplicados por gotejamento na cultura do meloeiro(Cucumis melo L.) em solo arenoso. Ciência eAgrotecnologia, v.25, p.23-30, 2001.

Dutra, I. Produtividade e qualidade de frutos de melão pele desapo em função de diferentes níveis de irrigação e adubaçõesnitrogenada e potássica. Botucatu: UNESP, 2005. 99p. TeseDoutorado

Tabela 4. Curva de acúmulo de nutrientes obtida noexperimento de Bom Jesus para o melão Gália

N na planta (kg ha-1) K na planta (kg ha-1) Tratamento

Obtido Simulado Obtido Simulado Produção (kg ha-1)

N1K1 046,82 055,76 089,26 133,20 23,41 N2K2 081,76 077,58 140,84 150,14 27,11 N3K3 118,45 100,15 164,79 167,67 30,94 N2K0 051,91 069,15 092,21 143,59 25,68 N0K2 055,99 055,17 146,12 132,74 23,31 N0K0 029,84 060,83 080,19 092,33 18,44

Prod = 20,3 + 0,0727** N (R2 = 0,72)

** significativo a 1% pelo teste t de Student

Constatou-se, através da análise de regressão, que aprodutividade do melão sofre efeito significativo a 1% deprobabilidade apenas para o efeito linear da dose de N (Tabela4), enquanto para a melancia a produtividade sofre efeitosignificativo a 5% de probabilidade para o efeito quadráticodas doses de N e K (Tabela 5). Para o melão pele de sapo, Dutraet al. (2005) não verificaram efeito significativo das doses de Ne K no número de frutos por planta. No caso deste tipo demelão normalmente a planta produz um fruto e mais importanteé o seu tamanho, diferente do melão tipo gália, cujo rendimento

Tabela 5. Curva de acúmulo de nutrientes obtidos esimulados para a melancia Mickylee

N na planta (kg ha-1) K na planta (kg ha-1) Tratamento

Obtido Simulado Obtido Simulado Produção (kg ha-1)

N0K2 31,74 29,33 057,97 052,04 13.338 N2K0 49,91 38,03 080,72 067,48 17.295 N1K1 63,83 57,76 106,57 102,49 26.269 N1K2 51,24 73,23 077,69 129,96 33.309 N1K3 62,01 53,96 099,81 095,76 24.544 N2K1 57,68 73,21 121,80 129,92 33.299 N2K2 47,95 60,99 102,50 108,22 27.738 N2K3 69,38 60,73 109,95 107,77 27.621 N3K1 60,33 43,35 096,35 076,93 19.718 N3K2 36,93 64,62 084,63 114,67 29.390 N3K3 45,66 49,48 093,38 087,81 22.506

Prod = -1561 + (458*)N + (217*)K – (2,73*)N2 –(0,723*)K2 (R2 = 0,79)

* significativo a 5% pelo teste t de Student

Cultura estudada Melancia Melão Nutriente N K N K Índice “d” 0,88 0,97 0,86 0,74

Coeficiente de determinação (R2) 0,72 0,72 0,97 0,73 Equações que definiram o modelo y = 1,202x + 0,8979 y = 1,934x + 3,0964 y = 5,8952x - 8,2243 y = 4,5784x + 2,6016

Tabela 6. Valores do índice de concordância (“d”) determinados para as curvas médias que relacionam as quantidades exportadasdos nutrientes (g planta-1) X produtividade (kg planta-1) para N e K e seus respectivos coeficientes de determinação (R2)



Faria, C. M. B.; Pereira, J. R.; Possideo, E. L. Adubação orgânicae mineral na cultura do melão em um vertissolo do submédioSão Francisco. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.29,p.191-197, 1994.

Gärdenäs, A. I.; Hopmans, J. W.; Hanson, B. R.; Simunek, J.Two-dimensional modeling of nitrate leaching for variousfertigation scenarios under micro-irrigation. AgriculturalWater Management, v.74, p.219–242. 2005.

Grangeiro, L.C.; Cecílio Filho, A.B. Acúmulo e exportação demacronutrientes pela melancia sem sementes, híbrido Nova.Horticultura Brasileira, v.21, Suplemento 2, 2003. CD Rom

Grangeiro, L. C.; Cecílio Filho, A. B. Exportação de nutrientespelos frutos de melancia em função de épocas de cultivo,fontes e doses de potássio. Horticultura Brasileira, v.22,p.740-743, 2004.

Grangeiro L. C.; Mendes, M. A. S.; Negreiros, M. Z. Acúmulo eexportação de nutrientes pela cultivar de melancia Mickylee.Caatinga, v.18, p.73-81. 2005.

Gurgel, M. T.; Uyeda, C. A.; Gheyi, H. R.; Oliveira, F. H. T.;Fernandes, P. D.; Silva, F. V. Crescimento de meloeiro sobestresse salino e doses de potássio. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.14, p.3–10, 2010.

Holanda Filho, R. S. F.; Sousa, V. F.; Azevedo, B. M.; Alcantara,R. M. C. M.; Ribeiro, V. Q.; Eloi, W. M. Efeitos da fertirrigaçãode N e K2O na absorção de macronutrientes pela gravioleira.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.10,p.43–49, 2006.

Kano, C.; Carmello, Q. A. C.; Cardoso, S. S.; Frizzone, J. A.Acúmulo de nutrientes pelo meloeiro rendilhado cultivadoem ambiente protegido. Semina: Ciências Agrárias, v.31,p.1155-1164, 2010.

Kanwar, J. S.; Sekhon, G. S. Nutrient management for sustainableintensive agriculture. Fertiliser News, v.43, p.33-40, 1998

Lima, A. A. Adubação com NPK, via fertirrigação na cultura domeloeiro (Cucumis melo L.). Fortaleza, 2001. 53p. DissertaçãoMestrado

Medeiros, J. F; Duarte, S. R.; Fernandes, P. D.; Dias, N. da S.;Gheyi, H. R. Crescimento e acúmulo de N, P e K pelo meloeiroirrigado com água salina. Horticultura Brasileira, v.26, p.452-457, 2008.

Montag, U. J. Fertigation in Israel. Barcelona-Espanha: IFAAgricultural Conference on Managing Plant Nutrition, 1999, 24p.

Monteiro, R. O. C.; Colares, D. S; Costa, R. N. T.; Leão, M. C.S.; Aguiar, J. V. Função de resposta do meloeiro a diferenteslâminas de irrigação e doses de nitrogênio. HorticulturaBrasileira, v.24, p.455-459, 2006.

Novais, R. F.; Smyth, T. J. Fósforo em solo e planta em condiçõestropicais. Viçosa: UFV, 1999. 399p.

Oliveira, F. H. T.; Novais, R. F.; Alvarez, V. H. V.; Cantarutti, R.B. Desenvolvimento de um sistema para recomendação deadubação para a cultura da bananeira. Revista Brasileira deCiência do Solo, v.29, p.131-143, 2005.

Papadopoulos, I. Fertirrigação: Situação atual e perspectivaspara o futuro. in: Folegatti, M.V. (coord.). Fertirrigação: Citrus,flores, hortaliças. Guaiba Agropecuária, 1999. 460p.

Paula, J. A. A. Desenvolvimento e verificação de sistemacomputacional para cálculo de adubação/fertirrigação emmelão e melancia. Mossoró: UFERSA, 2007. 87p. DissertaçãoMestrado

Pereira, A. B.; Villa Nova, N. A.; Alfaro, A. T. Necessidadeshídricas de citros e macieiras a partir da área foliar e daenergia solar. Revista Brasileira de Fruticultura, v.31, p.671-679, 2009.

Pinto, J. M.; Soares, J. M.; Choudhury, E. N.; Pereira, J. R.Adubação via água de irrigação na cultura do melão.Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.28, p.1263-1268, 1993.

Ribeiro Júnior, J. I. Análises estatísticas no SAEG. Viçosa: Folhade Viçosa, 2001. 301p.

Santos, F. C.; Neves, J. C. L.; Novais, R. F.; Alvarez, V. H. V.;Sediyama, C. S. Modelagem da recomendação de corretivose fertilizantes para a cultura da soja. Revista Brasileira deCiência do Solo, v.39, p.1661-1674, 2008.

Serafim, E. C. S. Modificações microclimáticas e acúmulo denutrientes em melancia cultivada com proteção de agrotêxtil.Mossoró: UFERSA, 2006. 75p. Dissertação Mestrado

Silva, F. C. Manual de análises químicas de solos, plantas efertilizantes. 1. ed. Rio de Janeiro: Embrapa solos. 1999. 370p.

Silva Júnior, M. J. Acúmulo de matéria seca e absorção denutrientes pelo meloeiro “pele-de-sapo”. Revista Brasileirade Engenharia Agrícola e Ambiental, v.10, p.364–368, 2006.

Soares, J. M.; Brito, L. T. L.; Costa, N. D.; Maciel, J. L.; Faria, C.M. B. Efeito de fertilizantes nitrogenados na produtividadede melão. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.34, p.1139-1143, 1999.

Tedesco, M. J.; Gianello, C.; Bissani, C. A.; Bohnen, H.;Volkweiss , S. J. Análises de solo, plantas e outros materiais.2. ed. Porto Alegre: UFRGS, 1995. 174p.

Teixeira, C. F. A.; Moraes, S. O.; Simonete, M. A. Desempenhodo tensiômetro, TDR e sonda de nêutrons na determinaçãoda umidade e condutividade hidráulica do solo. RevistaBrasileira de Ciência do Solo, v.29, p.161-168, 2005.

Temóteo, A. da S.; Medeiros, J. F. de; Dutra, I.; Oliveira, F. de A.de. Crescimento e acúmulo de nitrogênio e potássio pelomelão pele de sapo fertirrigado. Irriga, v.15, p.275-281, 2010.

Vivancos, A. D. Fertirrigacion. Madri: Mundi - Prensa, 1999.233p.

917Uso de bentonita na remediação de solos contaminados com zinco: Efeito na produção de feijão


1 Parte da tese de doutorado da primeira autora, apresentada a Unidade Acadêmica da Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande2 Engenharia Agricola . UAEA/UFCG, Fone (83)2101-1285. E-mail: [email protected] UAEA/UFCG, Av. Aprígio Veloso, 882, Bodongó, CEP 58109-930, Campina Grande, PB. Fone: (83) 2101-1285. E-mail: [email protected];

[email protected] Pós-doutorando, Dr. Engenharia Agrícola. UAEA/UFCG. E-mail: [email protected]

Uso de bentonita na remediação de solos contaminadoscom zinco: Efeito na produção de feijão1

Gilvanise A. Tito2, Lucia H. G. Chaves3, Hugo O. C. Guerra3 & Frederico A. L. Soares4

RESUMODiversos procedimentos têm sido propostos para reduzir a concentração de metais pesados nos solos, e,conseqüentemente, seus efeitos poluidores. Dentre eles destacam-se a aplicação de materiais, como abentonita, capazes de adsorver estes elementos, tornando-os menos disponíveis para as plantas. Objetivou-se com este trabalho avaliar a capacidade da bentonita na remediação de solos contaminados com zinco.Conduziu-se experimento em condições de casa de vegetação com delineamento inteiramente casualizadocom três repetições e uma planta por parcela, utilizando-se como planta indicadora o feijão caupi (Vignaunguiculata L.). Os tratamentos consistiram de uma combinação fatorial 3 x 3, sendo o primeiro fatorcomposto por três doses de Zn (50, 250 e 450 mg kg-1) e o segundo fator por três doses de bentonita (0, 30e 60 t ha-1). Para o estudo, utilizou-se vasos com capacidade de18 kg, preenchidos com 15 kg de solo emmistura com as respectivas doses de bentonita e com o zinco. Os tratamentos permaneceram incubadospor um período de 10 dias, e em seguida foi realizada a semeadura da planta indicadora. Aos 65 dias apósa semeadura colheram-se folhas, caules, raízes, sementes e casca, que, depois de secos em estufa decirculação de ar (65°C), foram pesados, moídos e analisados quanto aos teores de zinco. Os resultadosevidenciaram que a bentonita parece ser um excelente material inorgânico para remediar solos contaminadoscom zinco. A incorporação de bentonita ao solo aumenta a adsorção do zinco diminuindo a disponibilidadedeste elemento para a planta tendendo, consequentemente, aumentar a produção de massa seca.

Palavras-chave: metal pesado, argila, Vigna unguiculata L.

Use of bentonite in the remediation of soilscontaminated with zinc: Effect on bean production

ABSTRACTSeveral procedures have been proposed to reduce the concentration of heavy metals in soils andconsequently, to reduce polluting effects. One of the most used procedures is the application of materialssuch as bentonite capable of adsorbing these elements making them less available to plants. Theobjective of this study was to evaluate the ability of bentonite in the remediation of soils contaminatedwith zinc. An experiment was carried out in a greenhouse in a completely randomized design with threereplications, using cowpea (Vigna unguiculata L.) as an indicator plant. Treatments consisted of a 3 x 3factorial, the first factor being three doses of Zn (50, 250 and 450 mg kg-1) and the second factor threedoses of bentonite (0, 30 and 60 t ha-1). For the study pots with 18 kg filled with 15 kg of soil mixed withthe respective doses of bentonite and zinc were used. After ten days of soil incubation the bean seedswere sown. After sixty five days leaves, stems, roots, seeds and bark were harvested separately, dried inair circulation oven at 65 °C, weighed, grinded and analyzed for zinc. The results showed that thebentonite seems to be an optimum inorganic material for remediation of soils contaminated with zinc.The incorporation of bentonite to the soil increases the adsorption of zinc by decreasing the availabilityof this element for the plant tending therefore to increase the production of dry matter.

Key words: heavy metal, clay, Vigna unguiculata L.







918 Gilvanise A. Tito et al.


INTRODUÇÃO

A crescente atividade de mineração tem aumentado de formaalarmante a concentração de zinco no solo, principalmente empaíses industrializados, onde as indústrias destinam seusresíduos a soterramentos e sedimentação (Paim et al., 2006).De forma similar, o uso de fertilizantes minerais tradicionais oude fontes alternativas, alguns pesticidas e corretivos utilizadospara a melhoria das condições químicas e físicas do solo temincorporado muito desse elemento ao solo contribuindo para acontaminação ambiental (Lima, 2001). Isto se torna maispreocupante quando se pensa na fertilização de plantasutilizadas diretamente na alimentação humana, como ashortaliças e os grãos (Alcarde & Rodella, 2003).

A bentonita por ser um argilo-mineral compostopredominantemente de esmectita, com alta capacidade de trocacatiônica, de fácil obtenção e baixo custo, vem sendo avaliadacomo sorvente alternativo na remoção de metais de diversosambientes (Mellah & Chegrouche, 1997; Ayuso & Sanchez,2003; Lacin et al., 2005, Chaves & Tito, 2011). De acordo comKumpiene et al. (2008), a fração argila possui forte afinidadecom metais pesados, havendo um aumento da adsorção destescom o aumento do teor de argila.

Solos com teores de zinco abaixo de 10 a 20 mg kg-1 sãoconsiderados deficientes, enquanto aqueles com níveis entre25 a 150 mg kg-1 apresentam o metal em quantidades ideais ànutrição das plantas. Quando a concentração atinge patamaresmaiores que 400 mg kg-1, passa a ser considerado tóxico àsplantas (Kabata-Pendias & Pendias, 2001). A mobilidade desseelemento no solo depende, fundamentalmente, das reaçõesquímicas de adsorção e dessorção que ocorrem entre ele e oscomponentes sólidos do sistema. Essas reações sãoinfluenciadas por vários fatores, merecendo destaque apresença de ligantes orgânicos e inorgânicos, a presença deóxidos, os teores de carbono e do pH do solo (Kabata-Pendias& Pendias, 2001; Fadigas et al., 2006; Clemente & Bernal, 2006;Kidd et al., 2007; Bose & Bhattacharyya, 2008).

A retenção do zinco no solo pode diminuir a suabiodisponibilidade no sistema solo-solução. Diversos materiaissorventes não convencionais, como por exemplo, a turfa e osminerais de argila, têm sido objeto de estudos e propostospara a remoção deste íon de soluções aquosas (Kalmykova etal., 2008; Leon et al., 2001). Principalmente estes minerais sendo,predominantemente, carregados negativamente, sãoconsiderados a parte ativa dos solos influenciando a retençãoe movimentação de água no solo, a adsorção e troca catiônica,sendo esta última, o mecanismo mais importante para ospoluentes inorgânicos, tais como os metais pesados (Fungaroet al., 2004).

Diante do exposto, objetivou-se com este trabalho avaliar oefeito da bentonita na adsorção de zinco em um solocontaminado e sua influência no desenvolvimento do feijãomacassar (Vigna unguiculata (L.) Walp).

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi realizado em condições de casa devegetação no Departamento de Engenharia Agrícola da

Universidade Federal de Campina Grande, município deCampina Grande, PB. O delineamento experimental utilizado foiinteiramente casualizado, com três repetições, em arranjo fatorial3 x 3 , sendo composto por três doses de bentonita (0; 30 e 60t ha-1 ) e três doses de zinco (50, 250 e 450 mg kg-1) totalizando27 unidades experimentais. Cada unidade experimental constoude um vaso de plástico com 15 kg de solo, previamente seco aoar, peneirado e misturado com as doses de bentonitacorrespondentes a cada tratamento. O material utilizado foi umsolo classificado como Argissolo Acinzentado distrófico, detextura areia franca, coletado na camada de 0,20 m deprofundidade, com as seguintes características químicasdeterminadas pelos métodos adotados pela EMBRAPA (1997):pH (H2O) = 5,8; Ca = 2,61 cmolc kg-1; Mg = 0,83 cmolc kg-1;Na = 0,03 cmolc kg-1; K = 0,05 cmolc kg-1; H + Al = 1,48 cmolc kg-1;MO = 16,2 g kg-1; P = 18,3 mg kg-1. Após o preparo das misturassolo + bentonita, as mesmas foram fertilizadas de acordo com arecomendação de adubação para o feijoeiro e acondicionadasnos vasos. Em seguida, as misturas foram irrigadas comsoluções contendo Zn, de acordo com os tratamentos, e águadestilada para que as mesmas permanecessem com umidadecorrespondente a 80% da capacidade de campo. Visando daroportunidade à bentonita de interagir com o solo e o metaladicionado, os vasos permaneceram incubados durante dezdias, mantendo-se a umidade do solo próxima a capacidade decampo. Transcorridos 10 dias do início da incubação foirealizada a semeadura diretamente nos vasos a 2 cm deprofundidade. Em seguida iniciou-se a irrigação das mesmascom de água destilada, mantendo-se a umidade correspondentea 80% da capacidade de campo. Aos 20 dias após a semeadurafoi feito o desbaste deixando uma planta por vaso. Ao final doexperimento, por ocasião da colheita, 65 dias após a semeadura,as plantas foram colhidas, separadas em folhas, caules, raízese sementes, secadas em estufa de circulação forçada de ar a65 oC até peso constante, pesadas e moídas. Posteriormente,as amostras vegetais foram submetidas a digestãonitroperclórica para determinação de Zn nos extratos atravésda espectrofotometria de absorção atômica, de acordo commetodologia proposta por Tedesco et al. (1995).

O acúmulo (A) do Zn nas folhas, caules, raízes e grãos dasplantas (g/parte da planta) foi calculado pela expressão A -(MSC, ou MSF ou MSR ou MSG (mg) x Concentração doelemento (mg kg-1)) / 1000, onde MSC - massa seca dos caules;MSF - massa seca das folhas; MSR - massa seca das raízes;MSG - massa seca dos grãos. Por meio da quantidade totalacumulada, calculou-se a porcentagem de acúmulo do metalpara cada parte da planta. Através da análise de crescimentovegetativo e do teor de metal contido na planta calculou-se aeficiência de translocação (ET) dos elementos pela equaçãoET - conteúdo (mg) do metal na massa seca da parte aérea/conteúdo (mg) de metal na massa seca total.

Os resultados foram submetidos à análise de variância, eanálise de regressão polinomial, utilizando-se o programaSISVAR (Ferreira, 2003).


Conforme os resultados da análise de variância (Tabela 1), aprodução de massa seca dos caules, grãos, casca e sobre a



massa seca total responderam à aplicação de Zn corroborandocom Muner et al. (2011) e discordando com Santos et al. (2009a).As doses de bentonita e a interação entre elas e as doses deZn, só apresentaram efeito significativo para a variávelprodução de massa seca da casca.

Em geral, as produções de massa seca de todas as partesdas plantas diminuíram em função do aumento das doses deZn aplicadas. A redução de aproximadamente, 31% na produçãode massa seca da parte aérea (MSPA), variou de 34,11 a 23,59g, valores estes obtidos nos tratamentos contendo 50 e 450 mgkg-1 de Zn no solo, respectivamente. Essa redução é semelhanteaos 29% constatados por Carvalho et al. (2008) ao estudar osefeitos de doses crescentes deste mesmo elemento (de 0 a 54mg dm-3) em Phaseolus vulgaris L.. A redução na MSPA tambémfoi observada por Marsola et al. (2005), tendo o feijoeiro comoplanta indicadora.

A produção de grãos diminuiu em função das dosescrescentes de Zn, contrariando o que foi observado porCarvalho et al. (2008). Segundo Malavolta et al. (1997), umadas razões para esta diminuição é que o zinco acumula-se emtampões (“plugs”) no xilema dificultando a ascensão da seivabruta e consequentemente, o aproveitamento do elementopara o desenvolvimento das plantas.

A representação gráfica das regressões obtidas para aprodução da massa seca dos caules, grãos e total em funçãodas doses de zinco pode ser visualizada na Figura 1 (A, B e C)sendo nas equações refletindo o comportamento linear paratodas estas variáveis, diminuindo as produções com o aumentodas doses de zinco.

Mesmo não tendo efeito significativo das doses debentonita sobre a produção de massa seca das diferentes partesdas plantas, com exceção da casca, pode-se observar, em geral,uma tendência de aumento na massa seca à medida que seaumentaram as doses de bentonita, evidenciando o efeitobenéfico da bentonita (Tabela 1).

Analisando o desdobramento para a produção de massaseca da casca (Tabela 2), pode-se observar que houve diferençasignificativa entre as doses de zinco aplicadas em solos,contendo a dose de 60 t ha-1 (B60) de bentonita, apresentandouma diminuição da massa seca em função do aumento das

Tabela 1. Resumo da análise de variância para massa seca (MS) das folhas, caules, raízes, grãos, casca e total das plantasde feijão em função doses de bentonita (B) e doses de zinco (Zn)

* Significativo no nível de 5% pelo Teste Tukey; ns - não significativo

Figura 1. Massa seca dos caules, grãos e total das plantasde feijoeiro em função de doses de zinco (Zn)

y = -0,0182x + 35,667R2 = 0,96 **

y = -0,0204x + 36,38R2 = 0,99 *

y = -0,0419x + 43,062R2 = 0,99 **

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Doses de zinco, mg kg-1

Mas

sa s

eca

tota

l, g

vaso

-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

y = -0,0047x + 10,982

R2 = 0,99 **

y = -0,0083x + 12,048R2 = 0,93 **

y = -0,0108x + 12,63R2 = 0,99 **

7

8

9

10

11

12

13

14

Mas

sa se

ca d

os g

rãos

, g v

aso-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

C.

B.

y = -0,0087x + 9,8379R2 = 0,94 **

y = -0,0112x + 11,377R2 = 0,92 **

y = -0,0153x + 12,635R2 = 0,99 **

5

6

7

8

9

10

11

12M

assa

sec

a do

caul

e, g

vas

o-1Bentonita 0 t /ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

A.

doses de zinco. Por outro lado, ao estudar a influência dasdoses de bentonita, observou-se diferença significativa daprodução de massa seca da casca das plantas cultivadas apenascom a dose de 50 mg kg-1 de Zn aplicada.

As equações das representações gráficas das regressões(Figura 2A e B) refletem a resposta linear para massa seca das

Quadrado médio Fonte de variação GL

Folha Caule Raiz Grão Casca T Zn 02 05,05 ns 46,82 * 00,10 ns 22,85 * 04,78 * 259,15*

B 02 01,06 ns 03,07 ns 00,27 ns 00,06 ns 01,44 * 005,85 ns Zn x B 04 02,84 ns 02,57 ns 00,10 ns 01,50 ns 01,81 * 022,45 ns

Resíduo 18 02,40 ns 01,57 00,45 00,79 00,15 011,20 CV 17,47 ns 15,11 24,19 08,96 21,10 010,57

Média - g vaso-1 Zn

50 mg kg-1 9,43 a 10,48 a 2,88 a 11,55 a 2,66 a 36,99 a 250 mg kg-1 9,16 a 08,49 b 2,74 a 09,78 b 1,58 b 31,75 b 450 mg kg-1 8,02 a 05,93 c 2,67 a 08,37 c 1,27 b 26,26 c

B 0 t ha-1 9,14 a 07,66 a 2,94 a 09,81 a 1,58 b 31,12 a

30 t ha-1 8,48 a 08,44 a 2,76 a 09,96 a 1,63 b 31,28 a 60 t ha-1 8,98 a 08,80 a 2,59 a 09,93 a 2,30 a 32,59 a



do aumento das doses de zinco tanto das unidadesexperimentais que não receberam bentonita como naquelas coma maior dose de bentonita. Por outro lado, a produção damassa seca das cascas aumentou em função das doses debentonita nas unidades experimentais que receberam somentea dose de 50 mg kg-1 de zinco.

As doses de Zn utilizadas promoveram efeito significativosobre a concentração do elemento nas folhas, caules, raiz, grãose casca. As doses de bentonita (B) só influenciaramsignificativamente sobre a concentração do zinco no caule eno grão. Entretanto, as doses 0 e 30 t ha-1, e 30 e 60 t ha-1 nãodiferiram estatisticamente entre si. A interação entre as dosesde bentonita e de Zn aplicadas no solo não promoveram efeitosignificativo sobre a concentração do metal em todas as partesda planta (Tabela 3).

A adição de Zn ao substrato aumentou a concentração donutriente nas diferentes partes da planta, no entanto, nãopromoveu acréscimo sobre a produção de massa seca dasmesmas, como foi constatado na Tabela 1. Isto evidencia queas plantas têm capacidade de absorver e acumular quantidadesbem maiores do que elas precisam para realizar seus processosmetabólicos. Tal fato pode ser observado em outras culturaspelas quais aumenta a absorção de Zn em função das doses doelemento aplicadas ao solo (Pereira et al., 2007; Natale et al.,2002; Muner et al., 2011).

As concentrações observadas em todas as partes dasplantas (Tabela 3), com exceção dos grãos e da casca, na dosede 50 mg kg-1, ultrapassaram os valores normais previstos parao feijoeiro, que variam entre 30 e 100 mg kg-1. Kabata-Pendias& Pendias (2001) sugerem valores entre 100 e 400 mg kg-1 comoadequados, enquanto Bergmann (1992), mencionam a faixa de300 a 500 mg kg-1 como tóxicas. Constata-se então, que nasfolhas, caules e raízes das plantas que receberam 250 e 450mg kg-1 de Zn, as concentrações estavam muito altas, acimados teores sugeridos pelos autores acima citados.

Comparando as concentrações de Zn nas diferentes partesdas plantas submetidas às doses crescentes de bentonita,pode-se observar que os maiores valores ocorreram nas raízes.Este resultados corroboram com Marsola et al. (2005), Mesquitaet al. (2006), e Carvalho et al. (2008). Embora o Zn seja móvel

Tabela 2. Desdobramento da produção de massa seca(MS) da casca de plantas de feijão em função de doses dezinco (50, 250 e 450 mg kg-1) e doses de bentonita (0, 30e 60 t ha-1)

Letras maiúsculas iguais não diferem na horizontal e letras minúsculas iguais não diferem naver t ical


Doses de bentonita t ha-1 50 250 450

Média

0 1,91 b A 1,56 a A 1,26 a A 1,58 b 30 1,91 b A 1,66 a A 1,32 a A 1,63 b 60 4,15 a A 1,51 a B 1,23 a B 2,30 a

Média Zn 2,66 A a 1,58 B a 1,27 B a

Tabela 3. Resumo da análise de variância da concentração do zinco nas folhas, caules, raízes, grãos e casca das plantasde feijão em função das doses crescentes de bentonita (B) e zinco (Zn)

* significativo no nível de 5% pelo Teste Tukey; ns - não significativo

B.

A.

Ay = -0,0016x + 1,9896

R2 = 0,99 *

y = -0,0073x + 4,1217R2 = 0,82 **

0,00,51,0

1,52,02,53,0

3,54,04,5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450


Mas

sa se

ca d

e ca

sca,

g va

so-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 60 t/ha

B

y = 0,0373x + 1,5367R2 = 0,75 **

0

1

2

3

4

5

0 10 20 30 40 50 60

Doses de bentonita, t ha-1

Mas

sa se

ca d

a cas

ca, g

vas

o-1

Zinco, 50 mg/kg

Figura 2. Massa seca das cascas das plantas de feijoeiro emfunção das doses de zinco (Zn) (A) e doses de bentonita (B)

cascas em função das doses de zinco e doses de bentonita.Observa-se que a massa seca das cascas diminuiu em função


Folhas Caule Raiz Grão Casca Zn 02 1622825,15 * 1295873,90 * 5282733,10 * 352,39 * 52310,380 *

B 02 0003251,82 ns 0023477,48 * 0004273,58 ns 031,52 * 01491,440 ns Zn x B 04 0000631,76 ns 0005213,32 ns 0000241,33 ns 001,57 ns 00198,468 ns

Resíduo 18 0006860,96 0004864,82 0001681,00 007,60 00515,26 CV 0000013,79 0000013,50 0000004,78 005,22 00015,12

Médias - mg kg-1 Zn

50 mg kg-1 0129,92 c 122,89 c 0133,28 c 46,26 c 073,69 c 250 mg kg-1 0732,22 b 546,67 b 0777,94 b 53,49 b 150,50 b 450 mg kg-1 0943,89 a 880,00 a 1659,40 a 58,72 a 226,20 a

B 0 t ha-1 0614,11 a 569,11 a 0874,28 a 54,91 a 159,66 a

30 t ha-1 6613,17 a 513,33 a b 0863,94 a 52,29 a b 155,22 a 60 t ha-1 0578,83 a 467,11 b 0832,44 a 51,28 b 135,48 a



dentro da planta, a raiz atua como “barreira” deste elemento,diminuindo a possibilidade de toxidez da planta, corroborandocom Oliveira et al. (2005). A maior concentração de Zn nasraízes pode ter provocado a menor produção de massa seca emcomparação com a observada para caules e folhas (Tabela 1).Neste contexto parece que as raízes são mais sensíveis aozinco (Barceló & Poschenrieder, 1992), o que pode ser umindicativo de que a planta limitou a translocação do metal dasraízes para a parte aérea.

Na medida em que a quantidade de bentonita aplicada aosolo aumentou, as concentrações de Zn nas diferentes partesdas plantas diminuíram indicando uma possível diminuição nadisponibilidade do elemento no solo, decorrente de suaadsorção pela bentonita (Tabela 3). Mesmo para a folha, raiz ecasca que não apresentou efeito significativo pode-se observaruma tendência de redução da concentração nestas partes daplanta.

A eficiência de translocação (ET) foi influenciada de formasignificativa pelas doses de Zn utilizadas tendo diminuído emfunção do aumento das mesmas (Tabela 4).

Doses excessivas de Zn prejudicam mais os processos detranslocação que os de absorção. Segundo Natale et al. (2002)a redução de translocação do Zn pode ser explicado pelomecanismo das plantas em aumentar a tolerância à toxidez dezinco, pois, nestas condições, tem-se maior acúmulo doelemento nos vacúolos das células do córtex da raiz. Resultadossemelhantes na queda do ET de Zn, com doses excessivas dometal, foram observados em mudas de goiabeira (Natale et al.,2002). Mesmo assim, os valores da ET foram elevados indicandoa alta capacidade do Zn de translocar-se das raízes para a parteaérea do feijoeiro.

Com exceção dos grãos, os teores de Zn influenciaram deforma significativa o acúmulo do elemento na plantadiscordando de Santos et al. (2009b) que observaram que o Zninfluenciou no acúmulo do elemento nos grãos. Por outro lado,as doses de bentonita não tiveram efeito significativo e ainteração dos tratamentos influenciou apenas no acúmulo doZn na casca dos grãos de feijoeiro (Tabela 5).

O acúmulo de Zn na massa seca das diferentes partes daplanta, com exceção dos grãos, aumentou com a elevação dasdoses do elemento (Tabela 5), concordando com os resultadosobtidos por Natale et al. (2002). Observa-se que com a aplicaçãoda menor dose de Zn a maior acumulação do elemento foiencontrada no caule. Já com a aplicação das duas maioresdoses do elemento às unidades experimentais, o maior acúmulodo mesmo foi encontrado nas folhas das plantas confirmandoos dados de Oliveira et al. (2005).

O aumento do acúmulo de Zn foi considerável com aaplicação de 250 mg kg-1 de Zn em relação à dose de 50 mg kg-1,correspondendo a 466,29; 257,30; 450,71 e 25,17% nas folhas,caule, raiz e casca, respectivamente. Já em relação à dose 450mg kg-1 o aumento foi menos acentuado correspondendo a11,21; 13,49; 108,47 e 19,71% nas folhas, caule, raiz e casca,respectivamente. No caso do acréscimo das doses de bentonita,mesmo não apresentando efeito significativo, pode-se dizerque, com exceção da casca, houve uma tendência de diminuiçãodo acúmulo do metal nas demais partes da planta.

A quantidade de Zn acumulada nas plantas é provavelmenteuma consequência da concentração do elemento no tecido

Tabela 4. Resumo da análise de variância para a eficiênciade translocação do zinco, submetidas aos tratamentos,doses de zinco (Zn) e doses de bentonita (B)

Fonte de variação GL Quadrado médio Zn 02 0,0439*

B 02 0,0006 ns Zn x B 04 0,0005 ns

Resíduo 18 0,0009 CV 3,71

Médias Zn mg mg-1

50 mg kg-1 0,89 a 250 mg kg-1 0,85 b 450 mg kg-1 0,75 c

B 0 t ha-1 0,82 a

30 t ha-1 0,83 a 60 t ha-1 0,84 a



Tabela 5. Resumo da análise de variância para acúmulo do zinco nas folhas, caules, raízes, grãos e casca de plantas defeijoeiro em função de doses de zinco (Zn) e doses de bentonita (B)


Folha Caule Raiz Grão Casca Zn 02 104674222,00 * 39587925,50 * 37322065,70 * 4092,29 ns 20311,80 *

B 02 000979299,20 ns 00743286,20 ns 00436627,20 ns 2587,24 ns 00193,57 ns Zn x B 04 001057175,70 ns 00374521,00 ns 00234330,00 ns 4558,17 ns 12324,60 *

Resíduo 18 001038969,70 00556192,90 01025176,90 2777,81 03672,33 CV 000000020,01 00000020,31 00000043,60 0010,21 00025,43

Médias - µg planta-1 Zn

50 mg kg-1 1178,89 b 1276,92 b 0387,33 c 533,33 a 190,63 b a 250 mg kg-1 6675,98 a 4562,42 a 2133,08 b 523,09 a 238,61 a b 450 mg kg-1 7424,28 a 5178,01 a 4446,89 a 492,36 a 285,64 a a

B 0 t ha-1 5466,30 a 3884,88 a 2516,68 a 534,60 a 234,48 a a 30 t ha-1 4972,18 a 3787,01 a 2367,50 a 513,01 a 236,94 a a 60 t ha-1 4840,67 a 3345,46 a 2083,13 a 501,16 a 243,46 a a



vegetal, uma vez que a adição do elemento não aumentou amassa seca das plantas, corroborando com Pereira et al. (2007).

As equações das regressões refletem de forma linear tantoa concentração como o acúmulo de zinco em folhas, nos caules,nas raízes e nas cascas (Figuras 3A, B, C e 4), ou seja, este

acúmulo nas partes das plantas aumentou em função doaumento das doses de zinco aplicadas, independente daquantidade de bentonita associada aos tratamentos.

Ao analisar o desdobramento da variável casca (Tabela 6),pode-se verificar que o aumento do acúmulo de Zn foisignificativo com exceção da dose de 60 t ha-1 (B60). Já emrelação às doses de bentonita, só houve diferença significativado acúmulo do Zn na casca das plantas cultivadas com a dosede 50 mg kg-1 de Zn.

Figura 3. Acúmulo de zinco nas folhas, caules e raízesdas plantas de feijoeiro em função doses de zinco (Zn)

y = 11,016x - 237,19

R2 = 0,98**

y = 10,549x - 269,68R2 = 0,99**

y = 8,8825x - 137,48R2 = 0,99**

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450


Acú

mul

o de

zin

co n

a ra

iz,

µg p

lanta

-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

C.

y = 10,732x + 1201,8R2 = 0,92**

y = 10,633x + 1128,7R2 = 0,85**

y = 7,8925x + 1372,3R2 = 0,79**

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Acú

mul

o de

zin

co n

o ca

ule,

µg

plan

ta-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

B.

y = 17,43x + 1108,8

R2 = 0,89 **

y = 16,161x + 931,94R2 = 0,90 **

y = 13,249x + 1528,3R2 = 0,67 **

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Acú

mul

o de

zin

co n

a fo

lha,

µg

plan

ta-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Bentonita 60 t/ha

A.

y = 0,3805x + 139,36R2 = 0,97*

y = 0,4231x + 131,18R2 = 0,95*

0

50

100

150

200

250

300

350

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450


Acú

mul

o de

zin

co n

a ca

sca,

µg

plan

ta-1

Bentonita 0 t/ha

Bentonita 30 t/ha

Figura 4. Acúmulo de zinco nas cascas das plantas defeijão em função doses de zinco (Zn)

Tabela 6. Desdobramento do acúmulo do zinco na cascadas plantas de feijoeiro em função de doses de zinco (50,250 e 450 mg kg-1) e doses de bentonita (0, 30 e 60 t ha-1)


Doses de bentonita t ha-1 50 250 450

Média DB

0 150,39 b B 250,47 a AB 302,59 a A 234,48 a 30 140,66 b B 260,28 a AB 309,88 a A 236,94 a 60 280,85 a A 205,07 a AB 244,45 a A 243,46 a

Média Zn 190,63 B a 238,61 Ab a 285,64 A a

Letras maiúsculas iguais não diferem na horizontal e letras minúsculas iguais não diferem naver t ical

CONCLUSÕES

1. A presença de altas concentrações de zinco no solo diminuiua produção de massa seca do feijoeiro.

2. A incorporação de bentonita no solo promoveu umadiminuição das concentrações de zinco nas diferentes partes daplanta indicando uma possível diminuição na disponibilidadedo elemento no solo, decorrente de sua adsorção pela bentonita.

3. A diminuição da disponibilidade de zinco para as plantasem solos contaminados promoveu uma tendência a aumentar aprodução de massa seca da planta.

AGRADECIMENTOS

Agradecimentos especiais ao CNPq, pela concessão de bolsasde doutorado à primeira autora e a Bentonit União Indústria eComércio Ltda. pela doação da bentonita para a pesquisa.

LITERATURA CITADA

Alcarde, J. C.; Rodella, A. A. Qualidade e legislação de fertilizantese corretivos. In: Curi, N.; Marques, J. J.; Guilherme, L. R. G.;Lima, J. M.; Lopes, A. S.; Alvarez, V. V. H. (ed). Tópicos emciência do solo. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência doSolo, 2003. cap.3, p.291-334.

Ayuso, E. A.; Sánchez, A. G. Removal of heavy metals fromwaste waters by natural and na-exchanged bentonites. Claysand Clay Minerals, v.51, p.475-480, 2003.

Barceló, J.; Poschenrieder, C. H. Respuestas de lãs plantas a lacontaminacion por metales pesados. Suelo Planta, v.2, p.345-361, 1992.

Bergmann, W. Nutrition disorders of plants-development,visual and analytical diagnosis. Stuttgart: Gustaf FisherVerlag Jena, 1992. 741p.

Bose, S.; Bhattacharyya, A. K. Heavy metal accumulation inwheat plant grown in soil amended with industrial sludge.Chemosphere, v.70, p.1264–1272, 2008.



Carvalho, A. V. S.; Carvalho, R.; Abreu, C. M. P.; Furtini Neto, A.E. Produção de matéria seca e de grãos por plantas de feijoeiro(Phaseolus vulgaris L.) cultivadas em solos tratados commetais pesados. Química Nova, v.31, p.949-955, 2008.

Chaves, L. H. G.; Tito, G. A. Cadmium and copper adsorption onbentonite: effects of pH and particle size. Revista CiênciaAgronômica, v.42, p.278-284, 2011.

Clemente, R.; Bernal, M.P. Fractionation of heavy metals anddistribution of organic carbon in two contaminated soils amendedwith humic acids. Chemosphere, v.64, p.1264-1273, 2006.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. CentroNacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análisede solo. 2.ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 1997. 212p.

Fadigas; F. S.; Amaral Sobrinho, N. M. B.; Mazur, N.; Anjos, L.H. C.; Freixo, A. A. Proposição de valores de referência paraa concentração natural de metais pesados em solosbrasileiros. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.10, p.699-705, 2006.

Ferreira, D. F. Sistema de análises estatísticas – SISVAR. Versão4.6 (Build 60). DEX/ UFLA, 2003.

Fungaro, D. A.; Flues, M. S. M.; Celebroni, A. P. Estabilização desolo contaminado com zinco usando zeólitas sintetizadas apartir de cinzas de carvão. Química Nova, v.27, p.582-585, 2004.

Kabata-Pendias, A.; Pendias, H. Trace elements in soils andplants. 3.ed., Flórida: Boca Raton, 2001. 413p.

Kalmykova, Y.; Stromvall, A. M.; Steenari, B. M. Alternativematerials for adsorption of heavy metals and petroleumhydrocarbons from contaminated leachates. EnvironmentalTechnology, v.29, p.111-122, 2008.

Kidd, P. S; Dominguez-Rodriguez, M. J.; Diez, J.; Monterroso,C. Bioavailability and plant accumulation of heavy metalsand phosphorus in agricultural soils amended by long-termapplication of sewage sludge. Chemosphere, v.66, p.1458-1467, 2007.

Kumpiene, J.; Lagerkvist, A.; Maurice, C. Stabilization of As,Cr, Cu, Pb and Zn in soil using amendments – A review.Waste Management, v.28, p.215–225, 2008.

Lacin, O.; Bayrak, B.; Korkut, O.; Sayan, E. Modeling ofadsorption and ultrasonic desorption of cadmium (II) andzinc (II) on local bentonite. Journal of Colloid and InterfaceScience, v.292, p.330-335, 2005.

Leon, A. T. de; Nunes, D. G.; Rubio, J. Remoção de íons demetais pesados com bentonitas modificadas. In: SHMMT,6 e ENTMME, 18, 2001, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro:p.464-470. 2001.

Lima, G. J. E. O. Biodisponibilidade de cádmio, zinco e chumbopresentes em calcário comercial para o feijoeiro cultivadoem três solos de Minas do Noroeste de Minas Gerais. Lavras:UFLA, 2001. 148p. Dissertação Mestrado

Malavolta, E.; Vitti, G. C.; Oliveira, S. A. Avaliação do estadonutricional das plantas: Princípios e aplicações. Piracicaba:Potafos, 1997. 319p.

Marsola, T.; Miyazawa, M.; Pavan, M. A. Acumulação de cobree zinco em tecidos do feijoeiro em relação com o extraído dosolo. Revista Brasileira Engenharia Agrícola Ambiental, v.9,p. 92-98, 2005.

Mellah, A.; Chegrouche, S. The removal of zinc from aqueoussolutions by natural bentonite. Water Research, v.31, p.621-629, 1997.

Mesquita, A. A.; Amaral Sobrinho, N. M. B.; Oliveira, C.: Mazur,N.; Santos, F. S. Remediação de solos tratados com lodorico em zinco. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.10, p.738-744, 2006.

Muner, L. H. de; Ruiz, H. A.; Venegas, V. H. A.; Neves, J. C. L.;Freire, F. J.; Freire, M. B. G. dos S. Disponibilidade de zincopara milho em resposta à localização de fósforo no solo.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.15,p. 29-38, 2011.

Natale, W.; Prado, R. M.; Corrêa, M. C. M.; Silva, M. A. C.;Pereira, L. Resposta de mudas de goiabeira à aplicação dezinco. Revista Brasileira de Fruticultura, v.24, p.770-773, 2002.

Oliveira, C.; Amaral Sobrinho, N. M. B.; Marques, V. S.; Mazur,N. Efeito da aplicação do lodo de esgoto enriquecido comcádmio e zinco na cultura do arroz. Revista Brasileira deCiência do Solo, v.28, p.109-116, 2005.

Paim, L. A.; Carvalho, R.; Abreu, C. M. P.; Guerreiro, M. C.Estudo dos efeitos do silício e do fósforo na redução dadisponibilidade de metais pesados em área de mineração.Química Nova, v.29, p.28-33, 2006.

Pereira, N. M. Z.; Ernani, P. R.; Sangoi, L. Disponibilidade dezinco para o milho afetada pela adição de Zn e pelo pH dosolo. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, v.6, p.273-284,2007.

Santos, H. C.; Fraga, V. S.; Raposo, R. W. C.; Pereira, W. E. Cue Zn na cultura do sorgo cultivado em três classes desolos. I. Crescimento vegetativo e produção. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.13, p.125-130, 2009a.

Santos, H. C.; Fraga, V. S.; Raposo, R. W. C.; Pereira, W. E. Cue Zn na cultura do sorgo cultivado em três classes de solos.II. Composição mineral. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.13, p.131-136, 2009b.

Tedesco, M. J.; Gianello, C.; Bissani, C. A.; Bohnen, H.;Volkweiss. S. J. Análise de solo, plantas e outros materiais.2.ed. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande doSul, 1995. 174p.

924 Michael Mazurana et al.


1 Mestrando do PPGCS/UFRGS, Av. Bento Gonçalves, 7712, CEP 91540-000, Porto Alegre, RS. Fone: (51) 3308-7425. E-mail: [email protected] PPGCS/UFRGS Fone: (51) 2139-7499 E-mail: [email protected] PPGCS/UFRGS. Fone: (51) 3308-7425 E-mail: [email protected] Doutorando PPGCS/UFRGS. Fone: (51) 3308-7425 E-mail: [email protected]

Balanço de nutrientes em povoamento de Eucalyptus salignaimplantado sobre Cambissolo Háplico no RS

Michael Mazurana1, José Baptista2, Renato Levien3 & Osmar Conte4

RESUMOA fragilidade de um sistema florestal pode ser avaliada através do balanço de nutrientes, destacando aeficiência da ciclagem sendo que, em certos casos, a adubação deve ser utilizada para manter ou elevara produtividade do sistema. Objetivou-se com este estudo avaliar o comportamento de diferentes sistemasde preparo de solo em Cambissolo Háplico e sua influência nas perdas de nutrientes transportados porerosão em área cultivada com Eucalyptus saligna. Os tratamentos foram constituídos por quatro métodosde preparo do solo: subsolagem interrompida com resíduo (SIR), subsolagem contínua com resíduo(SCR), subsolagem contínua sem resíduo (SSR) e coveamento mecânico (CME), em delineamento deblocos ao acaso com três repetições por tratamento. O sistema SSR apresentou as maiores perdas denutrientes quando comparadas com as dos outros métodos de preparo de solo. As maiores perdas denutrientes pela erosão hídrica foram, pela ordem, K > Ca > Mg > P > Cu > B. Os sistemas de preparoSIR e SSR apresentaram os maiores teores de nutrientes contidos na parte aérea e o menor balançonutricional, respectivamente.

Palavras-chave: preparos de solo, nutrição mineral, erosão do solo

Nutrient balance in plantation of Eucalyptus salignaplanted on Inceptisol in Rio Grande do Sul

ABSTRACTThe forest system fragility can be evaluated through nutrient balance, with an emphasis in the cyclingefficiency to maintain or elevate of productivity of system. The objective of this study was to evaluate theeffects of different soil tillage systems on nutrient losses transported by erosion on an Inceptisol withEucalyptus saligna. Four tillage systems were tested: interrupted deep chiseling with residue (SIR),continuous deep chiseling with residue (SCR), continuous deep chiseling without residue (SSR) andmechanical pitting (CME). The SIR system showed the greatest nutrient losses. The loss of nutrients washigher by water erosion, in the following order, K > Ca > Mg > P > Cu > B. SIR and SSR tillage systemshad the highest levels of nutrients in shoots and lower nutritional balance, respectively.

Key words: soil tillage, mineral nutrition, soil erosion







925Balanço de nutrientes em povoamento de Eucalyptus saligna implantado sobre Cambissolo Háplico no RS


INTRODUÇÃO

A grande variabilidade espacial do solo brasileiro, associadaà diversidade climática e potencial erosivo das chuvas aumentaas chances de ocorrência da erosão do solo e,consequentemente, perda de nutrientes (Bertol et al., 2002).

Os resíduos culturais sobre o solo funcionam como umacamada isolante entre a atmosfera e o solo, com importantesefeitos sobre a economia de água e nutrientes do sistema. Essesefeitos são diretamente proporcionais às quantidades deresíduos produzidos pelas culturas e acumulados na área, asquais dependem da produtividade da cultura naquele local edas práticas de manejo de resíduos adotadas, favorecendo ocontrole da erosão hídrica (Barros et al., 2009). Além disso, asquantidades de nutrientes contidas na copa das árvores (folhase galhos), na casca e serapilheira, principais componentes dosresíduos florestais, representam uma percentagem muitosignificativa do estoque de nutrientes de uma plantaçãoflorestal conforme relatam Rachwal et al. (2007).

Em sistemas conservacionistas a cobertura superficialproporcionada ao solo é mais eficiente no controle da erosãodo solo do que em cultivos convencionais, com pouca ouausência de cobertura (Bertol et al., 2004a). Quando associadoàs técnicas de preparo conservacionistas de solo visando orápido crescimento do sistema radicular, ocorre uma facilitaçãona absorção de água e nutrientes pelas plantas, eliminandotambém plantas indesejáveis próximas às mudas, evitando acompetição (Barros et al., 2003).

As perdas de nutrientes por erosão hídrica podem serexpressas tanto em concentração do elemento na enxurrada eno sedimento, como em quantidade perdida por área (Schick etal., 2000) sendo que a quantidade de elementos na enxurradavaria principalmente com sua concentração no solotransportado (Seganfredo et al., 1997; Schick et al., 2000).

No processo de erosão hídrica, alguns nutrientes podemapresentar maiores concentrações no sedimento e outros nasolução, como observado por Bertol et al. (2004b). Empovoamentos de eucalipto cultivados em Latossolo VermelhoDistroférrico, Brito (2004) determinou a perda de nutrientespor erosão hídrica em diversos tipos de manejo, a qual foimuito baixa. Mackensen & Föslter (2000) avaliaram a perda denutrientes em florestas comerciais de Eucalyptus deglupta,sendo que os valores de fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca) emagnésio (Mg) perdidos por erosão hídrica acima de 0,1; 1; 4 e4 kg ha-1 ano-1, respectivamente, podem indicar um cenário dealto impacto enquanto que abaixo desses valores, cenário demédio a baixo impacto.

Em povoamentos florestais do Estado de São Paulo,Gonçalves (1995) verificou que cerca de 51 a 82% dos nutrientesda biomassa florestal, presentes acima da superfície do solo,estavam contidos nos resíduos florestais. Por outro lado, Maluf(1991) verificou que a queima de resíduos florestais na regiãodos Cerrados resultou na perda de 88% de nitrogênio (N), 33%de P, 30% de K, 47% de Ca e 43% de Mg, do conteúdo total denutrientes presentes nesses resíduos.

Em estudos realizados por Grohmann & Catani (1949) sobum solo Podzolizado de Lins e Marília, SP, contataram que osolo transportado pela erosão possuía duas vezes mais matéria

orgânica, 2,8 vezes mais P, 2,3 mais K e 1,9 mais Ca do que osolo original (camada de 0-20 cm), devido ao arraste laminar dacamada superficial do solo (0-5 cm). Resultados semelhantesde perda de solo da camada mais fértil do solo foram obtidospor Oyarzun (1994) em área cultivada com Pinus spp.

Dessa forma, os preparos conservacionistas possibilitammaior retenção dos resíduos em superfície, promovendoaumento da tensão crítica de cisalhamento e, em consequência,a resistência do solo à erosão hídrica, perda de solo (Martinset al., 2003) e ciclagem de nutrientes (Cassol et al., 2004).

Em florestas plantadas com eucalipto no Rio Grande do Sul,estudos em relação a perdas de nutrientes por erosão hídricasão incipientes, havendo carência de dados neste campo doconhecimento.

Diante disso, as hipóteses que norteiam este estudo são asde que a menor mobilização de solo em áreas que receberãomudas de eucalipto reduz as perdas de solo, água e nutrientese favorecendo o desenvolvimento das plantas, em virtude dereduzir estresses hídricos e nutricionais para a floresta.

Objetivou-se com este estudo avaliar o comportamento desistemas de preparo de solo em Cambissolo Háplico do RS esua influência nas perdas de nutrientes transportados pelaágua e por sedimentos em área com eucalipto.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi instalado em outubro de 2006, em umaárea experimental da Aracruz Celulose e Papel S.A (atualCelulose Riograndense Ltda.) no Horto Florestal Faxinal(coordenadas 30°17‘59"S e 51°39‘43"W), localizado nomunicípio de Arroio dos Ratos, na Região Fisiográfica daDepressão Central do Estado do RS, sobre um CambissoloHáplico Tb distrófico léptico. Segundo a classificação deKöppen, o clima da região é do tipo Cfa (subtropical úmidocom verão quente), com temperatura média anual de 14,9 °C,sendo a média das mínimas de 14,8 °C e a média das máximas24,3 °C. A precipitação pluvial média anual é de 1.335 mmapresentando, frequentemente, deficiência hídrica nos mesesde novembro a março.

O delineamento experimental adotado foi de blocos ao acaso,com três repetições e com 16 plantas por parcela, em áreaanteriormente cultivada com eucalipto. A floresta anteriorpovoada por Eucalyptus grandis foi colhida com 15 anos epossuía um espaçamento médio de 3 m entre linhas e 2 m entreplantas da mesma linha. Na colheita foi utilizado processadorHarvester para o corte e descascamento das árvores, dispondoo resíduo na superfície do solo, enquanto para a retirada damadeira no interior do talhão foi utilizado um veículo Forwarder.

As parcelas possuíam 6 m de largura e 22 m de comprimento(no sentido do declive). Como tratamentos foram testadosquatro métodos de preparo do solo: subsolagem interrompidacom resíduo (SIR), subsolagem contínua com resíduo (SCR),subsolagem contínua sem resíduo (SSR) e coveamentomecânico (CME), totalizando doze parcelas. No entanto, emapenas um bloco (quatro parcelas) foram instalados osequipamentos para avaliação das perdas de nutrientes porerosão hídrica.



Utilizou-se para o tratamento CME, uma broca com 45 cm dediâmetro trabalhando a uma profundidade de 60 cm, acopladaa um trator Massey Ferguson, modelo 275, com 75 cv de potênciano motor. Para os sistemas de preparo SIR, SCR e SSRempregou-se um subsolador de três hastes tracionado por umtrator de esteiras Komatsu, modelo D50, com 90 cv de potência.A haste central possuía o comprimento de 65 cm e largura daponteira de 20 cm, com hastes laterais de 50 cm de comprimentoe ponteiras de mesmas dimensões da haste principal.

No sistema de preparo SIR, o subsolador acima descrito eralevantado de 3 em 3 metros, aproximadamente, para dardescontinuidade ao preparo, acumulando assim uma parcelade resíduos a cada 3 metros. Para o sistema de preparo SCR oresíduo que se acumulava na frente das hastes por razão dasubsolagem foi distribuído de forma uniforme na parcela,mantendo a superfície do solo coberta. Por outro lado, para osistema de preparo SSR todo o resíduo foi arrastado para foradas parcelas com auxílio das hastes do escarificador e as sobrasforam retiradas manualmente para deixar a superfície do solototalmente descoberta. Todos os preparos foram realizados nosentido do declive em função da disposição das linhas deeucalipto do ciclo anterior.

Em cada parcela foram plantadas duas linhas de Eucalyptussaligna, sendo que cada linha possuía oito mudas noespaçamento de 5,5 m entre plantas e 3,0 m entre linhas,ocupando cada um dos sistemas de preparo de solo uma áreade 132 m2, totalizando cada bloco com os quatro sistemas depreparo, a área total de 528 m2.

Imediatamente após os preparos e plantio das mudas deeucalipto, calcularam-se as entradas de nutrientes via fertilizaçãoe precipitação e as saídas de nutrientes no solo erodido, pelaenxurrada e pela remoção dos resíduos.

Em termos de aporte de nutrientes ao sistema, viafertilização, aplicou-se calcário dolomítico (1,5 Mg ha-1, PRNTde 65%) (CQFS, 2004) antes do preparo para correção da acidezdo solo. No momento do preparo de solo foi aplicado 0,4 Mgha-1 de fosfato natural reativo com 31,2% de P2O5 total. Notratamento CME, o fosfato foi aplicado manualmente na dosede 0,36 kg por cova. Após o plantio das mudas realizou-se umaadubação de “arranque”, em covas laterais a muda, utilizando-se 0,11 kg de fertilizante com formulação NPK 06-30-06 porplanta, o que equivale a 66,7 kg de fertilizante por hectare.Quatro meses após o plantio foram aplicados 0,15 kg defertilizante com formulação NPK 15-05-30 por muda, distribuídosna projeção da copa das plantas, equivalendo a 91 kg defertilizante por hectare.

Para avaliar a contribuição de nutrientes ao solo viaprecipitação, coletaram-se 12 amostras de chuva para análisesquímicas de macro e micronutrientes, a quais foram realizadaspelo Laboratório de Ecologia Florestal do Departamento deCiências Florestais da UFSM, segundo metodologia descritapor Tedesco et al. (1995).

Referentes às saídas de nutrientes do sistema foramanalisadas a extração pelas plantas e as perdas de solo porerosão. A extração pelas plantas foi calculada com base nabiomassa vegetal total produzida ao longo de 12 meses. Asárvores foram derrubadas, pesadas no campo e uma amostrafoi levada para o laboratório, para secagem em estufa em

temperatura de 106 °C até peso constante. Depois de trituradas,as amostras foram enviadas ao Laboratório de Ecologia Florestalda UFSM, para a análise dos teores de P, K, Ca, Mg, Cu e B,segundo a metodologia descrita por Tedesco et al. (1995).

As coletas de amostras de solo e de água, para avaliação deperdas de nutrientes por erosão, foram feitas dentro dostanques coletores instalados na parte inferior das parcelas,que recebiam o fluxo de escoamento de calhas coletoras deenxurrada. As parcelas foram cercadas com chapas galvanizadascravadas 0,20 m no solo e as amostras coletadas foram enviadasao Laboratório de Análise de Solo do Departamento de Solosda Faculdade de Agronomia da UFRGS, para determinação dosteores de K, Ca, Mg, Cu e B, segundo a metodologia descritapor Tedesco et al. (1995). Analisaram-se amostras de 11 eventossignificativos com precipitação pluviométrica acima de 22 mmocorridos no período de 12 meses (Figura 1).

Prec

ipita

ção

pluv

ial (

mm

)

MesesFigura 1. Eventos significativos de precipitação pluvialobservados no decorrer do período no qual foram coletadasamostras de água para análise e média histórica da região

Para cálculo da quantidade de nutrientes erodidos contidosna água e no solo no período de 12 meses, considerou-se amédia das concentrações químicas dos eventos anteriores eposteriores para aqueles eventos nos quais não foi feita aanálise química do material erodido. Calculou-se a perda totalanual de nutrientes pela soma das perdas das 27 coletas deerosão ocorridas e analisadas quimicamente.


O aporte de nutrientes na área se deu via reservas do solo,precipitação pluviométrica e aplicação de fertilizantes químicos.Embora o volume de chuva tenha sido elevado (Figura 1) em80% do período, quando comparado com a média histórica daregião, sua contribuição como fonte de fertilizantes não foisignificativa, sendo a aplicação de fertilizantes químicos a demaior significância para o sistema (Tabela 1).

De acordo com a Figura 1 é possível observar que, nosmeses de outubro e abril, a precipitação pluviométrica ficouentre 56 e 75% abaixo da média histórica para a região. Por



outro lado, para os demais meses a variação pluviométrica foimaior em 19% para o mês de maio, até 283% para o mês demarço, o que pode interferir diretamente no desenvolvimentodas plantas de eucalipto, sobretudo neste tipo de solo, quetem baixa capacidade de armazenamento de água.

O déficit de água ocorrido logo após o plantio (outubro)pode comprometer o estabelecimento do dossel, ocasionandomorte de plantas. Por outro lado, a abundância de água nosistema nos meses seguintes pode ter ocasionado perdas denutrientes em função da lixiviação ou percolação, devido àbaixa capacidade de retenção de cátions e ânions do solo e dabaixa capacidade de absorção de nutrientes pelas raízes dasplantas, que estão em início de desenvolvimento.

Gaitán et al. (2005) analisando a distribuição de raízes finasde Eucalyptus globulus spp. maidenii e sua relação comalgumas propriedades físico-químicas de um Argiudol típicodestacam que a distribuição das raízes finas responsáveis pelaabsorção de água e nutrientes estava estritamente relacionadacom as propriedades físico-químicas do solo. Além disso, amaior parte destas raízes se encontrava nos primeiros 20 cm desolo, em que as condições eram mais favoráveis aodesenvolvimento. A presença de horizontes com maior acúmulode argila reduziu severamente o crescimento das raízes,limitando a absorção de água e nutrientes pelas raízes.

Com base nos resultados da análise de solo foi possívelvisualizar suas condições químicas (Tabela 1). Dessa forma, osolo apresentou níveis muito baixo, baixo e médio para osnutrientes P, Ca e Mg, respectivamente (CQFS, 2004), balizando,assim, a aplicação de fertilizantes no sistema.

Do total de nutrientes adicionados, a maior parte (99%)constitui macronutrientes como P, K, Ca e Mg (Tabela 1) e, emmenor quantidade mas de elevada importância para odesenvolvimento das plantas de eucalipto, micronutrientes (Cue B). Por ser originado de rocha granítica, a qual tem suacomposição mineral feldspato, o solo apresenta grandequantidade de potássio, além de outros minerais como o cálcio(Meurer, 2004), explicando a menor quantidade deste nutrienteaplicado via fertilizante (Tabela 1). Em vista da baixadisponibilidade natural, os demais nutrientes foram supridos

por fontes externas para manter o desenvolvimento satisfatóriodas plantas.

As saídas de nutrientes se deram via erosão de solo earmazenado na parte aérea das plantas de eucalipto, sendoque dos nutrientes adicionados os que mais saíram da áreaforam, em ordem decrescente o Ca > K > Mg > P > Cu > B. Amaior parcela de nutrientes extraídos da área ocorreu por meioda biomassa florestal (Tabela 2) sendo, em menor quantidade,perdidos por erosão (Tabela 3).

Dos nutrientes da parte aérea extraídos na forma debiomassa florestal, observa-se que não houve diferençasignificativa entre os sistemas de preparo de solo para osnutrientes P e Cu, sendo estes também os que apresentarammenor extração pelas plantas, juntamente com o B. Issoprovavelmente se deve a menor demanda destes nutrientespara as plantas neste estádio de crescimento. Para os nutrientesK, Ca, Mg e B, analisados na parte aérea, não houve diferençasignificativa para os sistemas de preparo SSR e SCR, porém,constatou-se diferenças significativa entre os sistemas depreparo SIR e CME (Tabela 2). Essa diferença pode estarassociada a uma possível redução no desenvolvimentoradicular em função da não mobilização do solo emprofundidade, corroborando com Barros et al. (2003) queapontam uma facilitação na absorção de água e nutrientes pelasplantas quando solo passa por preparos, como a mobilização.

Na Tabela 3 são apresentadas as saídas de fertilizantes viaperda pelo transporte da água e ou sedimentos. Os nutrientesremovidos (em ordem decrescente) pela enxurrada e contidosem solução foram o K > Ca > Mg > P > B > Cu, enquanto osnutrientes removidos junto aos sedimentos foram o Ca > Mg >K > P > Cu > B (Tabela 3). No entanto, dos nutrientes avaliados,as perdas totais em ordem decrescente se deram do K, Ca, Mge P, corroborando com Silva et al. (2005) que, analisando perdasde solo, água, nutrientes e carbono orgânico em Cambissolo eLatossolo sob chuva natural, evidenciaram perdas denutrientes nessa mesma ordem.

Em sistemas agrícolas perdas de nutrientes foram avaliadaspor Hernani et al. (1999) em diferentes sistemas de manejo desolo sob um Latossolo Vermelho distroférrico. Segundo estes

Tabela 1. Balanço anual dos nutrientes aportados externamente e extraídos na área, em diferentes sistemas de preparode solo em plantação de Eucalyptus saligna Nutrientes, kg ha-1 P K Ca Mg Cu B Entrada Ppt 000,20 000,50 000,60 000,30 0,024 -0,042 Fert. 200,30 039,80 525,00 240,00 0,300 -0,110 Solo 025,20 549,30 430,30 571,10 - - Total 225,70 589,60 955,90 811,40 0,324 -0,152 Saída* SIR 006,32 037,92 066,98 015,25 0,053 -0,152 SSR 008,62 068,78 128,75 021,69 0,099 -0,253 SCR 007,48 049,17 079,05 014,65 0,061 -0,183 CME 004,22 018,53 029,91 006,42 0,030 -0,081 Balanço SIR 219,38 551,68 888,92 796,15 0,271 -0,000 SSR 217,08 520,82 827,15 789.71 0,225 -0,101 SCR 218,22 540,43 876.85 796,75 0,263 -0,031 CME 221,48 571,07 925,99 804,97 0,294 -0,071

* Erosão do solo, perda de água e armazenamento na par te aérea; Ppt – precipitação; Fert. – fertilizantes aplicados; SIR – subsolagem interrompida com resíduos; SSR – subsolagem contínua semresíduos; SCR – subsolagem contínua com resíduos e CME – coveamento mecânico



autores, a concentração de Ca e Mg na água da enxurrada foimaior em solução, enquanto a de P e K foi maior no sedimento.Resultados semelhantes foram observados por Bertol et al.(2004b). Deste modo, o comportamento observado das perdasde nutrientes nas condições deste experimento, se mostracontrário aos resultados constatados por Hernani et al. (1999).

No caso dos nutrientes removidos pelo escoamento de águanota-se haver uma perda maior para de cátions monovalentesseguidos de cátions bi e trivalentes, passando por ânions comofósforo e boro. Isso provavelmente se deve ao maior poder deligação dos sítios de adsorção no solo por cátions trivalentes,em relação a cátions bivalentes e monovalentes (Sparks, 2005).Por outro lado, essa maior força de ligação dos sítios deadsorção no solo, pode enriquecer o sedimento de saída, queé arrastado pela água para cotas mais baixas no terreno,caracterizando uma erosão de caráter seletivo.

O tratamento SSR foi o que apresentou a maior perda denutrientes por erosão, tanto pelo escoamento superficial de águacomo pelo arraste junto aos sedimentos, comparativamente comos demais sistemas de preparo, fato que ocorreu devido àausência de material vegetal cobrindo a superfície do solomobilizada pela escarificação. A energia cinética das gotas dechuva atuando sobre os agregados expostos, leva ao colapsodos mesmos, gerando selamento superficial do solo, reduzindoa taxa de infiltração de água no solo, aumentando o escoamento

superficial e potencializando a perda de solo e nutrientes nelecontido, como relatado por Cogo et al. (2003).

Os sistemas de preparo SIR, SCR e CME apresentaram perdasde nutrientes menores que o SSR, quando da análise dosnutrientes na água e no sedimento. Considerando os nutrientesna água escoada das parcelas, o sistema de preparo SIRapresentou maior perda, quando comparado ao SCR, sendoobservado comportamento inverso para as perdas denutrientes contidas no sedimento. A hipótese para este fato éa de que, no sistema de preparo SIR, devido à interrupçãofrequente da escarificação pela presença de resíduos, a massade resíduo acumulada a certa distância tornou-se uma barreiranatural ao fluxo laminar de água. Quando esta alcança a barreirade resíduos, há uma filtragem dos sedimentos nela contidos,passando uma fração de água na qual, elementos mineraisestariam diluídos, sendo levados para fora da área.

Por outro lado, no momento em que há uma distribuiçãouniforme dos resíduos sobre a superfície do solo, a energiacinética da gota de chuva é dissipada, o colapso dos agregadose o arraste de partículas de solo são menores e dificultadaspela presença dos resíduos. Com isto, partículas de solo sãocarregadas pelo fluxo laminar de água para fora das parcelasem menor quantidade e, havendo minerais adsorvidos a essaspartículas de solo, há perda de nutrientes, entretanto emquantidades reduzidas.

Tabela 2. Teores de nutrientes contidos na parte aérea das plantas de Eucalyptus saligna cultivadas sobre CambissoloHáplico Tb distrófico léptico em função de diferentes sistemas de manejo ao final de 11 meses de avaliação

Nutrientes, kg ha-1 ano-1 Tratamento

P K Ca Mg Cu B SIR 6,2 a 37,1 ab 066,8 ab 15,0 ab 00,05 a 00,15 ab

SSR 7,8 a 66,4 ab 125,9 ab 19,1 ab 00,08 a 00,24 ab SCR 7,4 a 48,3 ab 078,7 ab 14,4 ab 00,06 a 00,18 ab CME 4,2 a 17,8 bb 029,8 bb 06,4 bb 00,03 a 00,08 bb CV (%) 34,7 29,9 bb 038,0 bb 25,0 bb 28,40 b 53,40 bb

Letras iguais na coluna não diferem estatisticamente pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de er ro. SIR – subsolagem interrompida com resíduos; SSR – subsolagem contínua sem resíduos;SCR – subsolagem contínua com resíduos e CME – coveamento mecânico

Tabela 3. Perdas de nutrientes por erosão hídrica, avaliados na água e sedimentos por esta transportadosErosãoI EsII Perdas de nutrientes, kg ha-1 ano-1

Tratamento Mg ha-1 ano-1 mm P K Ca Mg Cu B

Água SIR 01,390 0,06 0,72 0,16 0,05 0,0015 0,0008 SSR 11,050 0,03 1,05 0,28 0,08 0,0007 0,0029 SCR 01,570 0,01 0,75 0,15 0,03 0,0002 0,0019 CME 00,160 0,01 0,73 0,11 0,02 0,0001 0,0014 ∑ 0,11 3,25 0,70 0,18 0,0025 0,0070 Sedimentos SIR 30,8 0,06 0,10 0,20 0,20 0,0010 0,0010 SSR 98,1 0,79 1,30 2,60 2,50 0,0120 0,0100 SCR 35,1 0,07 0,10 0,20 0,20 0,0010 0,0010 CME 32,0 0,01 0,00 0,00 0,00 0,0000 0,0000 ∑ 0,93 1,50 3,00 2,90 0,0140 0,0120 Total SIR 0,12 0,82 0,18 0,25 0,0025 0,0018 SSR 0,82 2,35 2,88 2,58 0,0127 0,0129 SCR 0,08 0,85 0,35 0,23 0,0012 0,0029 CME 0,02 0,73 0,11 0,02 0,0001 0,0014 ∑ 1,04 4,75 3,70 3,08 0,0165 0,0190

I – Erosão observada nas parcelas; II – Escoamento superficial; SIR – subsolagem interrompida com resíduos; SSR – subsolagem contínua sem resíduos; SCR – subsolagem contínua com resíduose CME – coveamento mecânico



Analisando os sistemas de preparo verifica-se que, namedida em que os resíduos são distribuídos uniformementesobre a superfície do solo, ocorre redução do escoamentosuperficial de água e, consequentemente, redução de arrastede sedimentos, reduzindo as perdas de nutrientes por erosão,corroborando com Cassol & Lima (2003). Esses autoresestudando as perdas de solo e água em um Argissolo Vermelhosubmetido a chuvas naturais verificaram que em sistemas desemeadura sem preparo do solo com alta taxa de cobertura, asperdas de água nas áreas em entressulcos sãoconsideravelmente reduzidas em relação ao solo descoberto.

Neste sentido o sistema CME que teve baixa mobilização desolo, a permanente cobertura do solo com resíduos vegetais eos nutrientes foram dispostos na cova de plantio da muda foio que apresentou a menor perda de nutrientes.

A análise do balanço dos fertilizantes que compuseram abase química para desenvolvimento das plantas de eucalipto(entradas e saídas) é apresentada na Tabela 1. Em algunstratamentos (SSR e SCR) o nutriente B, apresentou saldonegativo no balanço final, indicando que a quantidade extraídafoi maior que a quantidade aportada. No entanto, não foramverificados, visualmente, sintomas que pudessem caracterizardeficiência de nutrientes para as plantas de eucalipto, fatoconfirmado pela analise foliar desse elemento na plantaindicando nível adequado do mesmo.

Relacionando as entradas de fertilizantes com a média dassaídas para cada nutriente, independentemente do sistema depreparo de solo utilizado, observou-se uma saída de 2,9; 7,4; 8;1,9 e 18,75% do total adicionado para os nutrientes P, K, Ca,Mg e Cu, respectivamente (Tabela 1). Por outro lado, para onutriente B, observou-se uma saída 10% maior que o aportedestes nutrientes, respectivamente. Embora as saídas de P, K,Ca, Mg e Cu tenham sido baixas, se comparado ao totaladicionado, processos de imobilização dos mesmos pelo soloformando complexos de esfera interna ou externa (Meurer, 2004)e pela biomassa microbiana, diminuem a disponibilidade desteselementos para o desenvolvimento das plantas. Sabendo queo K exerce funções de manutenção de turgor celular e expansãocelular, enquanto o B atua, entre outros fatores, na síntese eestruturação da parede celular e nos processos de lignificação,sua deficiência é identificada pela quebra de ponteiros e má-formação de folhas jovens. Tais sintomas não foram verificadosno campo.

Analisando o balanço total de nutrientes entre ostratamentos avaliados, as maiores saídas de nutrientes se deramna ordem SSR > SCR > SIR > CME. A explicação para isto é quea ausência de resíduo permitiu uma profundidade maior deatuação das hastes do subsolador, aumentando o volume desolo preparado e também o seu grau de mobilização, melhorandoentão as condições físicas para o crescimento inicial do sistemaradicular das mudas de E. saligna. Em seus estudos, Wichert(2005) verificou os efeitos positivos da subsolagem nocrescimento inicial do eucalipto, contrapondo as observaçõesde Dedecek et al. (2007) não observaram diferenças nocrescimento de plantas de eucalipto. Somam-se a isto, asdiscussões acima realizadas de perdas de elementos nutrientespela erosão.

CONCLUSÕES

1. As maiores perdas de nutrientes pela erosão hídrica foram,pela ordem, K > Ca > Mg > P > Cu > B.

2. A subsolagem sem resíduo apresentou as maiores perdas denutrientes, comparado aos outros métodos de preparo de solo.

3. No período analisado o sistema de preparo subsolageminterrompida com resíduos apresentou os maiores teores denutrientes contidos na parte aérea das plantas de Eucalyptussaligna.

4. A subsolagem contínua sem resíduo apresentou o balançonutricional mais negativo, demonstrando a importância damanutenção dos resíduos de colheita no campo.

LITERATURA CITADA

Barros, L. S.; do Vale Junior, J. F.; Schaefer, C. E. G. R.; MourãoJunior, M. Perdas de solo e água em plantio direto de acáciamangium Wild e savana em Roraima, Norte da Amazônia.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.33, p.447-454, 2009.

Barros, N. F.; Neves, J. C. L. Efeito do método de preparo dosolo, em área de reforma, nas suas características, nacomposição mineral e na produtividade de plantações deEucalyptus grandis. Revista Árvore, v.27, p.635-646, 2003.

Bertol, I.; Guadagnin, P. C.; Cassol, P. C.; Amaral, A. J.; Barbosa,F. T. Perdas de fósforo e potássio por erosão hídrica em umInceptisol sob chuva natural. Revista Brasileira de Ciênciado Solo, v.28, p.485-494, 2004b.

Bertol, I.; Leite, D.; Guadagnin, J. C.; Ritter, S. R. Erosão hidricade um Nitossolo Háplico submetido a diferentes sistemasde manejo sob chuva simulada. II – Perdas de nutrientes ecarbono orgânico. Revista Brasileira de Ciência do Solo,v.28, p.1045-1054, 2004a.

Bertol, I.; Schick, J.; Batistela, O.; Leite, D.; Amaral, A. J.Erodibilidade de um Cambissolo húmico alumínico léptico,determinada sob chuva natural entre 1989 e 1998 em Lages(SC). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.26, p.465-471, 2002.

Brito, L. F. Erosão hídrica de Latossolo Vermelho distrófico típicoem área de pós-plantio de eucalipto na região de Guanhães(MG). Lavras: ESALQ, 2004. 78p. Dissertação Mestrado

Cassol, E. A.; Cantalice, J. R. B.; Reichert, J. M.; Mondardo, A.Escoamento superficial e desagregação do solo em entressulcosem solo franco-argilo-arenoso com resíduos vegetais. PesquisaAgropecuária Brasileira, v.39, p.685-690, 2004.

Cassol, E. A.; Lima, V. L. Erosão em entressulcos sob diferentestipos de preparo e manejo do solo. Pesquisa AgropecuáriaBrasileira, v.38, n.1, p.117-124, 2003.

Cogo, N. P.; Levien, R.; Schwarz, R. A. Perdas de solo e águapor erosão hídrica influenciadas por métodos de preparo,classes de declive e níveis de fertilidade do solo. RevistaBrasileira de Ciência do Solo, v.27, p.743-753, 2003.

CQFS - Comissão de Química e Fertilidade do Solo (PortoAlegre, RS). Recomendações de adubação e calagem paraos Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. 10.ed.Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo/Embrapa, 2004. 331p.



Dedecek, R. A.; Curcio, G. R.; Rachwal, M. F. G.; Simon, A. A.Efeitos de sistemas de preparo do solo na erosão e naprodutividade de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.).Revista Ciência Florestal, v.17, p.205-215, 2007.

Gaitán, J. J.; Penón, E. A.; Costa, M. C. Distribución de raícesfinas de Eucalyptus globulus spp. maidenii y su relacióncon algunas propiedades del suelo. Revista Ciência Rural,v.15, p.33-41, 2005.

Gonçalves, J. L. M. Características do sistema radicular deEucalyptus grandis sob diferentes condições edáficas (IDistribuição de raízes nas camadas de solo). In: CongressoBrasileiro de Ciência do Solo, 21. 1995. Anais... Viçosa:Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 1995. p.876-878.

Grohmann, F.; Catani, R. A. O empobrecimento causado pelaerosão e pela cultura algodoeira no solo do arenito Bauru.Bragantia, v.9, p.125-132, 1949.

Hernani, L. C.; Kurihara, C. H.; Silva, W. M. Sistemas de manejode solo e perdas de nutrientes e matéria orgânica por erosão.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.23, p.145-154, 1999.

Martins, S. G.; Silva, M. L.; Curi, N.; Ferreira, M. M.; Fonseca,S.; Marques, J. J. G. S. M. Perdas de solo e água por erosãohídrica em sistemas florestais na região de Aracruz (ES).Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.27, p.395-403, 2003.

Mackensen, J.; Föslter, H. Cost-analysis for a sustainablenutrient management of fast growing-tree plantations inEast-Kalimatan, Indonesia. Forest Ecology andManagement, v.131, p.239-253, 2000.

Maluf, J. L. P. Efeito da queima, métodos de preparo do solo eda adubação no crescimento de E. camaldulennsis em areiaquartzosa. Viçosa: UFV, 1991. Dissertação Mestrado

Meurer, E. J. Fundamentos de química do solo. 2.ed. PortoAlegre: Genesis, 2004. 290p.

Oyarzun, C. características físicas y químicas de los sedimentoserosionados desde suelos con plantaciones forestales.Bosque, Valdivia, v.15, p.31-38, 1994.

Rachwal, M. F. G.; Dedecek, R. A.; Curcio, G. R.; Simon, A. A.Manejo dos resíduos da colheita de acácia-negra e asustentabilidade do sítio. Revista Ciência Florestal, v.17,p.137-144, 2007.

Schick, L.; Bertol, I.; Batistela, O.; Balbinot Júnior. Erosão hídricaem Cambissolo Húmico alumínico submetido a diferentessistemas de preparo e cultivo do solo: II. Perdas de Nutrientee carbono orgânico. Revista Brasileira de Ciência do Solo,v.24, p.437-447, 2000.

Seganfredo, M. L.; Eltz, F. L. F.; Brum, A. L. R. de. Perdas desolo, água e nutrientes por erosão em diferentes sistemasde culturas em plantio direto. Revista Brasileira de Ciênciado Solo, v.21, p.287-291, 1997.

Silva, A. M. da; Silva, M. L. N.; Curi, N.; Lima, J. M. de; Avanzi,J. C.; Ferreira, M. M. Perdas de solo, água, nutrientes ecarbono orgânico em Cambissolo e Latossolo sob chuvanatural. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.40, p.1223-1230,2005.

Sparks, D. L. Environmental soil chemistry. 2.ed. EUA:University of Delaware, 2005. 345p.

Tedesco, M. J.; Gianello, C.; Bissani, C. A.; Bohnen, H.;Volkweiss, S. J. Análise de solo, plantas e outros materiais.2.ed. Porto Alegre: Departamento de Solos da UFRGS, 1995.174p.

Wichert, M. C. P. Erosão hídrica e desenvolvimento inicial doEucalyptus grandis em um Argissolo Vermelho-Amarelosubmetido a diferentes métodos de preparo de solo no Valeda Paraíba-SP. Piracicaba: ESALQ, 2005. 83p. DissertaçãoMestrado

931Crescimento e nutrição mineral de milho forrageiro em cultivo hidropônico com soro de leite bovino


1 DTR/ UFRPE, Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, CEP 52171-900, Dois Irmãos, Recife, PE. Fone: (81) 3320-676 E-mail: [email protected],[email protected], [email protected], [email protected]

2 DQ/ UFRPE - Av. Dom Manuel de Medeiros s/n, CEP 52171-900, Dois Irmãos, Recife, PE. Fone: (81) 33206367 E-mail: [email protected] NEAS/UFRB - CEP 44380-000, Cruz das Almas, Bahia, BA. E-mail: [email protected]

Crescimento e nutrição mineral de milho forrageiroem cultivo hidropônico com soro de leite bovino

Leila de Paula1, Mário M. Rolim1, Egídio Bezerra Neto2, Tales M. Soares3,Elvira M. R. Pedrosa1 & Ênio F. de F. e Silva1

RESUMORealizou-se este trabalho com o objetivo de avaliar a eficiência nutricional da forragem de milho e autilização do soro de leite bovino em substituição à solução nutritiva no cultivo de forragem hidropônicade milho. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em delineamento experimental inteiramentecasualizado, com seis tratamentos e cinco repetições, sendo o tratamento controle representado porsolução nutritiva convencionalmente empregada nesse tipo de cultivo; os demais tratamentos foramdistribuídos em diferentes níveis de diluição (20, 40, 60, 80 e 100%) do soro de leite em água potável.A colheita foi feita 15 dias após a germinação, separando-se a biomassa da parte aérea da biomassa dosubstrato com as raízes. Determinaram-se a massa fresca e seca, os teores de macronutrientes (N, P, K,Ca, Mg e S) e micronutrientes (Fe, Cu, Zn e Mn), além dos elementos em níveis tóxicos (Na e Cl), tanto daparte aérea como do sistema radicular. O aumento nas concentrações de soro de leite promoveuredução na produtividade da forragem hidropônica, acréscimo nos teores de N, S e Zn, estabilidade noteor de K e redução do Ca e Mg, não apresentando efeito nos teores de P, Fe e Cu, na parte aérea,enquanto nas raízes ocorreu acréscimo nos teores de P, K, Ca, Mg, S e Cu.

Palavras-chave: Zea mays L., hidroponia, biofertilizante, aproveitamento de resíduos

Growth and mineral nutrition of forage corn cultivatedhydroponically with serum of cow milk

ABSTRACTThis research was accomplished with the objective of evaluating the nutritional efficiency of the use ofserum of cow milk in substitution to the nutrient solution in hydroponic cultivation of forage corn. Theexperiment was carried out under greenhouse conditions in a completely randomized design with sixtreatments and five replications. The conventional nutrient solution was used as the control. The othertreatments were distributed in different levels (20, 40, 60, 80 and 100%) of milk serum dilution indrinking water. Corn plants were harvested 15 days after the germination, separating biomass of shootsfrom biomass of the substrate with the roots. The mass of fresh and dry matter, the macro (N, P, K, Ca, Mgand S) and micronutrient (Fe, Cu, Zn and Mn) contents were evaluated, besides the elements in toxiclevels (Na and Cl), in both shoots and substrate plus roots masses. Increase in milk serum concentrationpromoted reduction of hydroponic forage yield, increment in N, S and Zn, stability of K, reduction of Caand Mg, and no effect on P, Fe and Cu contents in shoots. In root there was increase in P, K, Ca, Mg, S andCu.

Key words: Zea mays L., hydroponics, biofertilizer, residue use


mailto:[email protected],





932 Leila De Paula et al.


INTRODUÇÃO

A agricultura orgânica é baseada na aplicação de tecnologiasnão prejudiciais ao meio ambiente e reduz consideravelmente anecessidade da utilização de insumos externos, por não utilizarfertilizantes e defensivos químicos ou outros produtosindustrializados (Gonella et al., 2002).

O soro do leite é o líquido resultante da separação da caseínae da gordura do leite no processo de elaboração do queijo,apresentando alto valor nutricional, com mais da metade dossólidos presentes no leite integral original, incluindo a maiorparte da lactose, minerais e vitaminas hidrossolúveis e cercade 20% das proteínas do leite. Embora o soro de leite contenhasubstâncias de alto valor nutricional (Huraguchi et al., 2006;Silva et al., 2004), ainda é pouco aproveitado e grandes volumessão desperdiçados, sendo constituinte das águas residuáriasadvindas dos lacticínios e direcionado diretamente aos corposreceptores ou em sistemas de tratamento com baixa eficiência,contaminando drasticamente o meio ambiente, caracterizandograve impacto negativo das indústrias de laticínios no mundo(Hosseini et al., 2003).

O aproveitamento de resíduos orgânicos minimiza os efeitosdevastadores que provocam ao meio ambiente (Fernandes &Testezlaf, 2002). O soro de leite pode ser considerado umpoluente extremamente problemático devido à sua elevadacarga orgânica e grande volume gerado, devendo ser tratadoantes de descartado, visto que o soro bruto possui umademanda bioquímica de oxigênio (DBO) de 30.000 a 60.000 mgL-1, sendo a lactose responsável por aproximadamente 90% dacarga orgânica do soro (Ghaly & Kamal, 2004; Florentino, 2004).Com uma DBO mais de 10 vezes superior ao esgoto domésticobruto, 250 a 350 mg L-1, o soro é um dos mais poluentes detodos os efluentes. Além da poluição ambiental, o descarte dosoro é também um desperdício de material protéico e de outrosnutrientes, uma vez que retém cerca de 55% dos nutrientes doleite (Almeida et al., 2001).

A identificação de alternativas para um aproveitamentoadequado do soro de leite é de fundamental importância emfunção de sua qualidade nutricional, do seu volume e de seupoder poluente (Reis, 1999). Nesse caso, o ideal são alternativassustentáveis que conciliem a redução do impacto ambiental àdestinação nobre para o soro de leite, dentro de atividadeseconômicas atrativas.

Estudos recentes demonstram a possibilidade de aumentona produção agrícola com aproveitamento do soro do leite.Gheri et al. (2003), trabalhando com a utilização de soro no solo(500 m3 ha-1) para produção de capim tanzânia, observaram nãosó aumento significativo no acúmulo de massa fresca dessaforrageira, sem registro de impacto ambiental em relação aoteor de nitrato no solo, mas também o aumento significativo naquantidade de nutrientes absorvidos, principalmente de K, P eCa. Neste mesmo contexto, Santos et al. (2006) utilizaram osoro na ensilagem de capim elefante como fonte de bactériasláticas, visando melhorar o perfil de fermentação das silagense verificaram menores valores de pH e N-amoniacal nas silagenstratadas com soro não comprometendo, assim, a composiçãobromatológica da silagem.

O soro de leite pode ocasionar grandes desequilíbrios aoambiente; no entanto, quando bem utilizado pode proporcionarbenefícios. Brown et al. (1998) e Lehrsch et al. (2008), estudandoa aplicação de soro de leite em sulcos de irrigação, verificaramefeito promissor do soro sobre o aumento na estabilidade deagregados e redução da erosão em um solo calcárioestruturalmente degradado.

Não se tem registro de relatos da utilização de soro de leitecomo fertilizante orgânico no cultivo de forragem hidropônica,embora a destinação de águas residuárias para a hidroponiavenha sendo investigada como alternativa produtiva, possívelde aliar a produção agrícola, com a possibilidade de um controleambiental maior (Soares et al., 2006; Keller et al., 2008; Santoset al., 2010; Gomes et al., 2011). Em se tratando doaproveitamento dessas águas, a precocidade e a rapidez nocrescimento vegetal são características desejáveis, uma vezque um tempo menor de exposição implica em menor absorçãoe acúmulo de íons nas plantas (Soares et al., 2010); talprecocidade é benéfica para o melhor aproveitamento do sorode leite, considerando-se sua elevada DBO e a depreciação daqualidade da solução nutritiva.

Nesse contexto, a produção de forragem hidropônica sedestaca pela possibilidade de se produzir um alimento altamentenutritivo e em curto espaço de tempo, empregando-o na dietaanimal da mesma cadeia produtiva de queijos (FAO, 2001;Amorim et al., 2005; Muller et al., 2006a, b). Na hidroponia, assoluções nutritivas provenientes de fertilizantes químicosindustriais, de elevado custo, dificultam a adoção da técnicapelos produtores menos capitalizados ou interessados emsistemas orgânicos de produção, o que tem conduzido aosestudos envolvendo soluções nutritivas orgânicas (VillelaJúnior et al., 2003; Dias et al., 2009). Considerando a composiçãoquímica do soro de leite, supõe-se que esse efluente pode serempregado em cultivos hidropônicos, como componente oumesmo substituto alternativo de soluções nutr itivasconvencionalmente preparadas com fertilizantes químicos. Naliteratura pertinente não há relatos da utilização de soro deleite como fertilizante orgânico no cultivo de forragemhidropônica; portanto, objetivou-se no presente trabalhoavaliar a produção e a composição de forragem hidropônica demilho utilizando diferentes diluições de soro de leite comosolução nutritiva.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no período de 17 de fevereiroa 04 de março de 2009, em casa de vegetação, no Departamentode Tecnologia Rural da Universidade Federal Rural dePernambuco (UFRPE), Recife, PE.

O delineamento experimental adotado foi inteiramentecasualizado, com seis tratamentos e cinco repetições. Otratamento usado como testemunha foi uma solução nutritiva(Tabela 1) usualmente empregada para forragem de milhohidropônico; os demais tratamentos constaram de níveis dediluição do soro de leite em água de abastecimento, quais sejam:20, 40, 60, 80 e 100% de soro.



O soro de leite utilizado foi proveniente da fabricação dequeijo tipo coalho (soro ácido) a partir do processamentoindustrial do leite bovino, transportado em tambores de 50 L(sem refrigeração) e armazenado em freezer a 0 °C, sendo retiradoapenas no momento das regas.

O substrato empregado no cultivo hidropônico de milho foio bagaço de cana-de-açúcar, escolhido por razão da suadisponibilidade regional e por ser recomendado para a produçãohidropônica de forragem (Santin et al., 2005). O bagaço de cana-de-açúcar empregado como substrato foi triturado em máquinaforrageira, peneirado, posto em reservatório com água correntedurante de 24 h para retirada de açúcar e evitar ataque deformigas; após este processo o material foi espalhado em lonas,em camadas finas e uniformes, para sua secagem;posteriormente, foram coletadas amostras para análise químicado substrato (Tabela 1).

O sistema hidropônico foi disposto em trinta bandejasplásticas (50 x 35 cm) posicionadas a 0,80 m de altura do solo,sobre bancadas de ferro, com uma inclinação de 4%; adotou-se o sistema hidropônico fechado, ou seja, comreaproveitamento das soluções dos tratamentos; as bandejasforam perfuradas na lateral, à qual se conectou uma mangueira,objetivando-se drenar as soluções irrigadas para os coletores(2 L de capacidade), os quais armazenavam o volume drenadoa ser reutilizado na próxima irrigação.

Utilizaram-se sementes de milho não tratadas, uma vez quesementes quimicamente tratadas não são recomendadas paraforragem hidropônica, considerando-se o risco de intoxicaçãopara os animais (Amorim et al., 2005). A viabilidade dessassementes foi previamente determinada através de um teste degerminação, em que as sementes foram postas em papel toalhae com ele cobertas, mantendo-as sempre úmidas pelo tempo de48 h; em seguida, o poder germinativo foi avaliado em cerca de80%; amostras de sementes foram utilizadas para as análisesquímicas, visando-se determinar seus teores dos nutrientesminerais (Tabela 1).

As sementes de milho foram selecionadas através da escolhamanual; e posteriormente as selecionadas passaram peloperíodo de quebra de dormência, fase que corresponde à suasubmersão em água, por 24 h.

A densidade de semeadura foi de 2,5 kg m-2 (FAO, 2001);cada bandeja (0,175 m2) recebeu 400 g de sementes de milho,que foram distribuídas sobre uma camada de 80 g de substrato,dispostas uniformemente e cobertas com outra camada de120 g de substrato. O período de germinação durou sete dias,

sendo irrigadas durante esta fase em que as sementes foramirrigadas apenas com água potável, seis vezes ao dia (8, 10, 12,14, 16 e 18 h); logo após a germinação iniciou-se a irrigaçãocom solução nutritiva (tratamento controle) com soro de leitediluído, conforme tratamento; as irrigações foram realizadasmanualmente, da mesma forma adotada na fase da germinação,sendo que em cada evento de irrigação foi tomada a precauçãode não se deixar o soro de leite e a solução nutritiva entraremem contato com as folhas, para evitar absorção e, porconseguinte, toxidez.

A colheita feita 15 dias após a germinação correspondeu a21 dias após a semeadura; com o auxílio de uma tesoura, aparte aérea das plantas foi cortada rente ao substrato;posteriormente, obteve-se, em balança de precisão, a massafresca da parte aérea (MFPA) e a massa fresca do substratocom as raízes (MFPR); três dias após a secagem em estufa comcirculação forçada e temperatura controlada em 65 °C, foramobtidas as massas de matéria seca da parte aérea (MSPA) e dosubstrato com as raízes (MSPR); em seguida, as amostras secasforam trituradas em moinho tipo Willey para as determinaçõesquímicas (Bezerra Neto & Barreto, 2004); preparou-se um extratonitro-perclórico, no qual se determinou fósforoespectrofotometricamente, potássio e sódio por fotometria dechama e cálcio, magnésio, ferro, cobre, zinco e manganês emespectrofotômetro de absorção atômica; o nitrogênio foideterminado por arraste de vapor em extrato sulfúrico e o cloretopelo método de Mohr em extrato aquoso.

Os resultados obtidos com as diferentes concentrações desoro de leite foram submetidos à análise de regressão, buscando-se ajustar modelos de tendência; os modelos foram selecionadoscom base na significância indicada pelo teste F a 5% deprobabilidade e nos valores dos coeficientes de correlação; asignificância dos coeficientes do modelo ajustado foi avaliadapelo teste t em nível de 5% de probabilidade; também foramcontrastados os resultados obtidos com a solução nutritivaconvencional e com cada concentração de soro de leite diluídoem água, mediante comparação de médias, pelo teste t. As análisesestatísticas foram conduzidas no software SAS.


Constatou-se significância (P < 0,01) nas variáveis: MFPA,MSPA, MFPR e (P < 0,05) na variável MSPR. As equações de

Tabela 1. Composição química das soluções referentes aos tratamentos, do substrato (bagaço de cana) e de semente demilho utilizada no cultivo do milho hidropônico

1 Diluído em água de abastecimento2 Solução nutritiva (Bezerra Neto & Barreto, 2004)

N P K Ca Mg S Na Fe Cu Mn Zn

Tratamentos (% de soro de leite)1 mg L-1 µg L-1

CE dS m-1

pH

Testemunha2 62 8,9 49,7 49,4 6,2 8,1 - 938 35 438 88 0,7 4,0 T-100 860 300 1500 220 180 127 370 80.000 2.000 2.000 2.400 5,5 4,1 T-80 688 240 1200 176 144 101 296 64.000 1600 1.600 1.920 4,4 4,1 T-60 516 180 900 132 108 76 222 48.000 1200 1.200 1.440 3,3 4,1 T-40 344 120 600 88 72 51 148 32000 800 800 960 2,2 4,1 T-20 172 60 300 44 36 25 74 16000 400 400 480 1,1 4,1 Bagaço de cana 3,14 - 0,35 0,86 0,23 - 0,35 202 30,63 6,93 - - - Semente de milho 10,99 - 3,54 1,02 0,88 - 0,18 110 36,22 6,94 - - -



regressão que melhor se ajustaram foram lineares para MFPA,MSPA, MSPR e quadrática para MFPR (Figura 1).

ano, mais de 2.000 t ha-1 de massa fresca, somando-se a massafresca da parte aérea com a massa fresca do sistema radicular.Extrapolações do presente trabalho atingem o valor de 128,9 tha-1 somente em um ciclo de produção, obtendo-se, em umano, aproximadamente 2.578 t ha-1 ano-1 (parte aérea mais raízese substrato).

Em comparação com a testemunha, a produção de forragemhidropônica (MFPA e MSPA) com soro de leite foisignificativamente menor em todas as doses avaliadas (Tabela2); este resultado demonstra que o emprego direto e exclusivodo soro em concentração igual ou superior a 20% foi incapazde reproduzir o mesmo rendimento que se pode obter com umasolução nutritiva balanceada, preparada mediante fertilizantessolúveis.

Na massa fresca e seca total (folha+colmo+substrato+raízes),a testemunha obteve produção 11,79 e 2,10 kg m -2,respectivamente, ultrapassando o resultado de massa fresca(9,05 kg m-2) encontrado por Müller et al. (2006), cultivandotrigo hidroponicamente, com soluções nutritivas preparadascom sais fertilizantes.

O acúmulo da massa fresca do sistema radicular (MFPR)tendeu a aumentar até as concentrações intermediárias de soro,seguindo-se uma redução nas concentrações mais elevadas; adose de soro de leite que proporcionaria a maior produção deMFPR foi estimada em 73,15%, com base na derivada do modeloajustado; esse comportamento quadrático pode ser explicadopela progressiva incorporação de sólidos no substrato àmedida em que se aumentou a concentração de soro de leite,ocorrendo, como contrapartida desse aumento, a diminuiçãoda produção de raízes; por outro lado, deve-se registrar quehouve diminuição no consumo hídrico e, consequentemente,no volume de solução aplicada (Figura 2), razão pela qual épossível que tenha ocorrido menos incorporação de sólidosno substrato com o acréscimo das doses de soro de leite.

Comercialmente, a forragem hidropônica é fornecida comoo conjunto planta mais substrato. No presente trabalho oaumento da produção de MFPR até os níveis intermediários deconcentração de soro deve ser tomado com ressalva pois nãoapresentam necessariamente, os níveis de maior produção deforragem; o acúmulo de massa no bagaço representa também aincorporação dos sólidos dissolvidos e materiais em suspensãono soro do leite, havendo substâncias orgânicas que podemdepreciar a qualidade físico-química e organoléptica dosubstrato. Não foi objetivo deste trabalho a abordagem doefeito do soro na qualidade organoléptica da mistura dosubstrato com as raízes.

A.

B.

Figura 1. Massa fresca da parte aérea (MFPA) (A) e massaseca da parte aérea (MSPA) (B), de milho cultivadohidroponicamente em função de concentrações de soro de leite

O aumento das doses de soro de leite utilizadas comosolução de cultivo levou à redução linear da produção deforragem de milho hidropônico, em termos de acúmulo de MFPAe de MSPA (Figura 1A e B); a produção na parte radicularapresentou comportamento oposto, aumentando aprodutividade com o aumento nas concentrações de soro deleite. Com base no modelo ajustado, a estimativa da produçãode MFPA obtida com soro diluído a 20% foi de 1,639 kg m-2,enquanto com soro não diluído (100%) foi de 0,415 kg m-2, umaqueda de 74,7%.

Extrapolando-se tais valores para produtividade por hectare,as plantas cultivadas com soro de leite diluído a 20% produziram16,39 t ha-1 somente da parte aérea em um único ciclo de cultivo.Admitindo que se possa realizar mais de 20 ciclos de cultivopor ano, é possível conseguir 300 t ha-1 (matéria fresca). Aliteratura (FAO, 2001) menciona que é possível se obter, em um

ns, *, ** representam, respectivamente, não significância e significância a 1% e a 5% de probabilidade

Tabela 2. Contraste entre massa fresca da parte aérea (MFPA) e massa seca da parte aérea (MSPA) e teores de nutrientesna parte aérea das plantas testemunha e das plantas cultivadas com soro de leite MF MS N P K Ca Mg S Na Fe Cu Zn Mn Cl kg m-2 g kg-1 mg kg-1 Test 02,03 00,30 28,30 9,28 05,06 05,36 03,66 02,82 00,93 118,71 26,14 086,45 62,80 07,78 T20 01,64** 00,25** 26,51ns 8,78ns 46,36** 04,57* 03,47ns 02,61ns 01,14ns 095,63* 23,31* 098,24 ns 22,20** 26,94** T40 01,39** 00,23** 27,08ns 8,83ns 44,46** 03,62** 03,47ns 02,91ns 02,26** 093,08* 21,40** 098,88 ns 15,81** 27,59** T60 00,97** 00,19** 30,40ns 9,08ns 44,14** 02,84** 02,83** 03,44* 03,55** 088,13** 22,08** 106,74** 15,63** 25,48** T80 00,68** 00,16** 32,30* 8,02** 43,59** 03,01** 02,50** 03,56* 04,23** 088,17** 23,14* 101,24* 16,84** 24,80** T100 00,46** 00,16** 34,21** 8,64ns 41,65** 02,97** 02,59** 04,18** 04,98** 103,69ns 23,89ns 116,89** 17,26** 22,65** C.V. 13,08 10,45 07,75 6,45 06,80 15,37 10,57 13,06 18,94 015,81 09,32 010,73 09,27 06,68

y = -0,0153**x + 1,9445R2 = 0,9062

y = -0,0012**x + 0,2704R2 = 0,689

controle

controle



As plantas irrigadas com 20% de soro não apresentaramdiferença significativa na produção de MFPR em relação àsolução testemunha (Tabela 3). Em análise visual observou-se, na colheita, que as plantas submetidas às maiores doses desoro apresentaram menos raízes, significando que doseselevadas de soro implicam em maior produção de MFPR porincremento da incorporação de resíduos no substrato e nãonecessariamente pelo próprio crescimento das raízes.

Com o aumento das doses de soro de leite, notou-seacréscimo linear nos teores de N da parte aérea havendotendência quadrática na parte radicular do milho hidropônico(Figura 3A).

De acordo com o teor de proteína bruta encontrado porMüller et al. (2006a) (18,25%) no cultivo de milho hidropônicoproduzido aos 10 dias, admite-se teor de N de 29,2 g kg-1,semelhante ao resultado encontrado na parte aérea, ou seja,semelhante ao de Amorim et al. (2005) que detectaram teor de13,1% de proteína bruta na parte aérea da forragem hidropônicade milho, produzida aos 28 dias, utilizando-se, como substrato,bagaço de cana, podendo-se admitir, então, teor de N de 20,96g kg -1. Segundo Lara Cabezas et al. (2004) em plantas de milhohá uma intensa absorção de N nas fases iniciais dedesenvolvimento.

O soro de leite não proporcionou efeito significativo sobreos teores de P na parte aérea da forragem enquanto na porçãoradicular houve redução significativa e linearmente, em respostaàs doses crescentes de soro. Os teores de P na parte aéreaforam mais elevados que nas raízes devido, certamente, ao fatode que as raízes foram analisadas conjuntamente com o

y = -0,0282**x + 6,5686**R2 = 0,8628

012345678

0 20 40 60 80 100

Dose de soro de leite (%)

ETc

(L/P

erío

do d

e cu

ltivo

)

Figura 2. Consumo hídrico da forragem hidropônica demilho em função das diferentes doses de soro de leiteutilizadas na solução de cultivo

ns, *, ** representam, respectivamente, não significância e significância a 1% e a 5% de probabilidade

MF MS N P K Ca Mg S Na Fe Cu Zn Mn Cl kg m-2 g kg-1 mg kg-1 Test 09,76 1,80 18,84 02,37 02,81 01,47 00,85 1,05 2,85 241,72 12,67 241,72 01,14 03,89 T20 11,25ns 1,90* 19,73ns 04,80** 06,54** 02,59* 01,10* 1,05ns 2,93ns 192,04* 13,19ns 192,04* 00,69** 05,30* T40 13,82** 1,85ns 22,55** 06,22** 11,74** 03,02** 01,18* 1,07ns 5,41** 199,44ns 18,00** 199,44ns 00,83** 10,06** T60 13,29** 1,88ns 22,21** 06,49** 13,77** 03,78** 01,36** 1,08* 5,84** 190,29* 13,71ns 190,29* 00,87** 10,61** T80 13,59** 1,91* 22,61** 06,21** 16,78** 04,27** 01,23** 1,08* 5,74** 213,96ns 20,06** 213,96ns 00,76** 11,29** T100 13,48** 1,91* 21,98* 05,91** 18,10** 04,56** 01,57** 1,08ns 6,43** 171,34** 18,11** 182,31** 00,55** 12,73** C.V. 09,62 3,71 08,70 10,93 06,80 17,95 15,05 1,80 8,39 013,52 14,17 013,81 11,78 10,61

Tabela 3. Contraste entre massa fresca da parte aérea (MFPR) e massa seca da parte aérea (MSPR) e teores de nutrientesna parte radicular das plantas testemunhas e das plantas cultivadas com soro de leite

substrato, que é pobre neste nutriente mineral, comoconstataram Rodrigues et al. (2008).

Os teores de P na parte aérea das plantas submetidas aosoro de leite, com exceção do teor encontrado na solução com80% de soro, não foram estatisticamente diferenciados do teorregistrado com o uso de solução nutritiva convencional (Tabela2), em que se pode admitir que o soro do leite proporcione Psuficiente para produção hidropônica de milho; portanto, ocultivo de milho hidropônico com diluições de 20, 40, 60 e100% pode proporcionar teores de P equivalentes aos dasolução nutritiva.

Os teores de K na parte aérea da forragem mostraram-seestáveis ao longo dos tratamentos com soro, ocorrendo umacréscimo suave (P < 0,01) nos teores deste macronutriente, naparte radicular (Figura 3E). As plantas nutridas com soluçãonutritiva convencional (testemunhas) apresentaram 5,05 g kg-1

de K na parte aérea; em contrapartida, as plantas tratadas comsoro apresentaram mais de oito vezes K na parte aérea do queas testemunhas, cujos resultados podem acarretar em umacompetição com outros cátions, como o Ca e Mg.

Os teores de Ca e Mg na parte aérea apresentaram o mesmocomportamento observado com o P, isto é, redução linear eacréscimo linear nas raízes (raiz + substrato), em resposta aoaumento nas doses de soro (Figura 3D, B). A salinidade domeio de cultivo pode ter afetado os teores de Ca nas folhas,efeito semelhante ao observado por Garcia et al. (2007), em queo aumento da salinidade ocasionou decréscimos nos teores deCa.

É provável que o aumento nos teores dos nutrientes na raiz,juntamente com o bagaço de cana (Figura 3D, E) tenha ocorridonão necessariamente pela absorção dos nutrientes e incorpora-ção ao tecido radicular, mas devido ao acúmulo de sólidostotais agregados ao substrato, em virtude do reaproveitamentoda solução de cultivo empregada, e à concentração ocorridaem razão da diminuição na evapotranspiração.

A diminuição nos teores de Ca e Mg na parte aérea pode seratribuída ao antagonismo com o K e com o Na (Prado, 2008),nutrientes estes absorvidos em proporções elevadas; aindaque o teor de K na parte aérea tenha diminuído com o aumentoda dose de soro de leite, deve-se ponderar que esse nutrientefoi destacadamente absorvido, sendo que seu teor na forragem,obtida com a menor dose de soro (20%) foi cerca de novevezes superior ao obtido com a testemunha; já o íon Naaumentou linearmente na forragem à medida em que se elevoua dose de soro (Figura 5A e B).

controle



Os teores de enxofre aumentaram significativamente naporção aérea (Figura 3C), enquanto na porção radicular (raiz +substrato) não houve efeito significativo; os teores de S naforragem de milho cultivado com 20 e 40% de soro de leite nãodiferem estatisticamente da solução convencional, apresentan-do efeito semelhante ao encontrado com o uso da soluçãotestemunha (Tabela 2).

Os teores de N e S na forragem submetida às maioresconcentrações de soro foram superiores aos obtidos com asolução nutritiva testemunha, revelando que o soro do leitepode prover N e S para o milho hidropônico a partir de suasformas assimiláveis pelas plantas, mas se deve atentar paraeventuais efeitos de antagonismo sobre outros nutrientes.Segundo Rodrigues (2002), aumentando a concentração desulfato a absorção de molibdênio é reduzida e o mesmo ocorrecom outros nutrientes quando a concentração de sulfato e P éaumentada.

A análise de regressão não mostrou efeito significativo dosoro de leite sobre os teores de Fe na parte aérea e no sistemaradicular; contudo, as plantas cultivadas com soro a 20% já semostraram significativamente superiores às testemunhas, noque se refere ao acúmulo de Fe, tanto na parte aérea como nasraízes.

As plantas irrigadas com as soluções de menoresconcentrações de soro de leite (20 e 40%) apresentaram, naparte aérea, diferença altamente significativa nos teores de Fe(P < 0,01) em relação à solução convencional; no entanto, asolução composta de 100% de soro de leite não diferiu dasolução controle, o que pode ser atribuído à maior concentraçãoatrelada ao reaproveitamento da solução empregada comintensa absorção pela planta (100%), visto que em suacomposição o teor de Fe se mostra bastante superior aoconstituído na solução nutritiva; os teores de Fe obtidos nasfolhas de milho, que variam entre 88,2 a 118,8 mg kg-1, estão deacordo com os teores (50 a 250 mg kg-1) considerados adequadospara a cultura do milho (Cavalcante, 2008). Os teores de ferrona parte radicular do milho hidropônico foramsignificativamente inferiores nos tratamentos com 20, 60 e 100%de soro, comparando-se com as plantas testemunhas (Tabela3).

A análise de regressão também não mostrou efeitosignificativo do soro sobre os teores de Cu na parte aérea e deZn nas raízes (raízes+substrato). Com o aumento das doses desoro de leite, observou-se um acréscimo linear nos teores deCu na porção radicular e de Zn na parte aérea. Os teores deMn, tanto na parte aérea como nas raízes, seguiram tendênciaquadrática (Figura 4A e B). Os teores de Cu na parte aérea dasplantas se encontram ligeiramente acima do teor consideradoadequado (6 a 20 mg kg-¹) para a cultura do milho (Cavalcante,2008), não ocorrendo diferença significativa entre as dosesavaliadas; contudo e se comparando a testemunha com asplantas irrigadas com soro, apenas a dose mais elevada nãodiferiu significativamente da testemunha (Tabela 2); por outrolado, apenas as plantas tratadas com soro diluído 20 e 60% nãodiferiram significativamente da testemunha.

A forragem de milho obteve aumento significativo (P < 0,01)nos teores de Zn na parte aérea, em resposta às doses de sorode leite. Tanto as plantas testemunhas como as tratadas com

A.

B.

C.

D.

E.

Figura 3. Teores de N (A), Mg (B) e S (C) na parte aéreae, Ca (D) e K (E) na parte radicular da forragem hidropônicade milho, em função das doses de soro de leite utilizadasna solução de cultivo

N (g

kg-1

)M

g (g

kg-1

)K

(g k

g-1)

Ca (

g kg

-1)

S (g

kg-1

)

Doses de soro de leite (%)

controle

controle

controle

controle

controle

y = 0,1032**x + 23,908R2 = 0,6175

y = -0,0136**x + 3,7969R2 = 0,6169

y = 0,019**x + 2,1963R2 = 0,6397

y = 0,0257**x + 2,0991R2 = 0,6393

y = 0,1395**x + 5,021R2 = 0,9157



A. B.

Figura 4. Teores de Mn na parte aérea (A) e da parte radicular (B) da forragem hidropônica de milho, em função dasdoses de soro de leite utilizadas na solução de cultivo

C.

Figura 5. Teores de Na (A) na parte aérea e (B) radiculare Cl- (C) na parte radicular da forragem de milhohidropônico, em função das doses de soro de leite

B.

A.

soro apresentaram teores de Zn na parte aérea bem maiselevados (acima de 86 mg kg-¹) que os teores consideradosadequados (15 a 50 mg kg-¹) para folhas de milho (Cavalcante,2008). Na porção radicular todos os valores obtidos foram

superiores a 190 mg kg-¹ (Tabela 3), promovendo maior absorçãodo nutriente pela planta, como resultado de maior quantidadeacumulada nas raízes, observando-se que a maior parte do Znse acumulou na raiz sendo translocado para a parte aérea daplanta (Saraiva et al., 2007), resultado que chama a atençãopara o risco de fitotoxidez e desequilíbrios nutricionais (Mannet al., 2001).

Os teores de Mn nas plantas de milho, na parte aérea ouradicular, seguiram tendência quadrática (Figura 4A e B), emresposta às doses de soro de leite; na parte radicular os teoresde manganês foram bastante inferiores aos teores na parteaérea devido, certamente ao baixo teor deste nutriente nosubstrato, e à participação do substrato no conjunto analisado:substrato mais raízes. Nas forragens, o padrão de concentraçãode Mn desejado para bovinos e ovinos é de 25 mg kg-1

(MacPherson, 2000); por outro lado, o grão de milho apresentareduzido teor de Mn, cerca de quatro vezes menos que aforragem cultivada com 20% de soro de leite.

Houve um aumento linear e crescente nos teores de Na,tanto na parte aérea quanto na porção radicular da forragem demilho hidropônico, em função das doses de soro de leite (Figura5A e B). Esta resposta se deve ao elevado teor desse elementona composição do soro (Tabela 1), onde se encontra presenteem forma livre e assimilável, mais de duas vezes superior aoconteúdo de Mg e bastante superior também ao conteúdo deCa. Semelhante ao observado neste trabalho, Garcia et al. (2007),observaram aumentos nos teores de sódio nas folhas de milhocultivado em ambientes salinos.

As plantas tratadas com soro a 20% mostraram-se idênticasem relação aos teores de Na das plantas testemunha, nãodiferindo significativamente na parte aérea nem na porçãoradicular; no entanto, as plantas cultivadas com demaisconcentrações de soro de leite diferiram da testemunha a 5%de probabilidade (Tabelas 2 e 3).

A maioria das plantas geralmente absorve Cl- em níveis acimado necessário ao seu metabolismo (Ferreira et al., 2007); sendoo cloreto um nutriente essencial requerido apenas em pequenasconcentrações, quando presente nas plantas em teoreselevados causa problemas de toxidez (Prado, 2008). Os teoresencontrados nas folhas de milho atingiram níveis que podemlevar a facilitar sua ocorrência à toxicidade, além de ocasionarefeitos antagônicos. Observou-se decréscimo nos teores deCl- na parte aérea e aumento na parte radicular (Figura 5C), em

controle

controle

controle

y = 0,0482**x + 0,337R2 = 0,8589

y = 0,0376**x + 2,9791R2 = 0,6814

y = 0,0799**x + 5,2333R2 = 0,7008

controle controle

y = 0,0027**x2 - 0,3656**x + 27,699R2 = 0,6922

y = -0,0001**x2 + 0,0161**x + 0,429R2 = 0,6148



resposta às doses de soro; tanto na parte aérea como nasraízes, os teores de Cl- foram significativamente superiores nasplantas cultivadas com soro em comparação com astestemunhas. Ferreira et al. (2007), ao cultivar plântulas de milhoem ambientes com elevada salinidade, também observouaumento nos teores de cloreto.

CONCLUSÕES

1. É viável substituir a solução nutritiva por soro de leitediluído a 20% em água de abastecimento, na produção deforragem hidropônica de milho.

2. É inviável produzir forragem hidropônica de milho com100% de soro, em substituição à solução nutritiva convencional.

3. A substituição da solução nutritiva no cultivo da forragemhidropônica de milho por soro de leite a 20%, não comprometeos teores dos nutrientes N, P, Mg, S, Cu e Zn na planta.

4. A forragem hidropônica cultivada em soro de leite absorvemenos Mn do que cultivada em solução nutritiva convencional.

5. Os elevados teores de Na e K no soro de leite provocamredução na produção da forragem de milho hidropônico.

LITERATURA CITADA

Almeida, K. E.; Bonassi, I. A.; Roça, R. O. Características físicase químicas de bebidas lácteas fermentadas e preparadascom soro de queijo minas frescal. Ciência e Tecnologia deAlimentos, v.21, p.187-192, 2001.

Amorim, D. M. B.; Notaro I. A.; Furtado D. A.; Gheyi H. R.;Baracuhy J. G. de V. Avaliação de diferentes níveis desalinidade da água utilizada na produção de forragemhidropônica de milho. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, p.339-342, 2005.

Bezerra Neto, E.; Barreto, L. P. Métodos de análises químicasem plantas. Recife: UFRPE, 2004. 148p.

Brown, M. J.; Robbins, C. W.; Freeborn, L. L. Combiningcottage cheese whey and straw reduces erosion whileincreasing infiltration in furrow irrigation. Journal of Soiland Water Conservation, v.53, p.152-156, 1998.

Cavalcante, F. J. A. (Coord.). Recomendações de adubaçãopara o Estado de Pernambuco: 2a. aproximação. 3. ed. rev.Recife: IPA, 2008. 212p.

Dias, N. da S.; Brito, A.A.F.; Sousa Neto, O. N.; Lira, R. B.;Brito, R. F. Produção de alface hidropônica utilizandobiofertilizante como solução nutritiva. Revista Caatinga, v.22,p.158-162, 2009.

FAO - Organización de la Naciones Unidas Para la AgriculturaY Alimentación. Forraje Verde Hidropónico. Oficina Regionalde la FAO para América Latina y el Caribe. Manual Técnico.Primera Parte, 2001, 68p.

Fernandes, A. L. T.; Testezlaf, R. Fertirrigação na cultura domelão em ambiente protegido, utilizando-se fertilizantesorganominerais e químicos. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.16, p.122-126, 2002.

Ferreira, P. A.; Garcia, G. O.; Neves, J. C. L.; Miranda, G. V.;Santos, D. B. Produção relativa do milho e teores folhearesde nitrogênio, fósforo, enxofre e cloro em função dasalinidade do solo. Revista Ciência Agronômica, v.38, p.7-16, 2007.

Florentino, E. R. Aproveitamento do soro de queijo na produçãode etanol visando minimizar seu impacto ambiental. In.Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária eAmbiental, 11, 2004, Natal. Anais... Natal: Sibelusa, 2004,CD-Rom

Garcia, G. O.; Ferreira, P. A.; Miranda, G. V.; Neves, J. C. L.;Moraes, W. B.; Santos, D. B. dos. Teores foliares dosmacronutrientes catiônicos e suas relações com o sódio emplantas de milho sob estresse salino. Idesia, v.25, p.93-106,2007.

Ghaly, A. E.; Kamal, M. A. Submerged yeast fermentation ofacid cheese whey for protein production and pollutionpotential reduction. Water Research, v.38, p.631-644, 2004.

Gheri, E. O.; Ferreira, M. E.; Cruz, M. C. P. Resposta do capim –Tanzânia a aplicação de soro ácido de leite. PesquisaAgropecuária Brasileira, v.38, p.753-760, 2003.

Gomes, J. W. S.; Dias, N. da S.; Oliveira, A. M.; Blanco, F. F.;Sousa Neto, O. N. Crescimento e produção de tomate cerejaem sistema hidropônico com rejeito de dessalinização.Revista Ciência Agronômica, v.42, p.1-5, 2011.

Gonella, C.; Pérez, L.; Hernández, R.; Homse, A.; Gómez, P.;Rosso, O. Producción de carne em sistemas ecológicos.Revista de Informacion sobre Investigacion y DesarrolloAgropecuário, v.2, p.73-78, 2002.

Hosseini, M.; Shojaosadati, S. A.; Towfighi, J. Application of abubble-column reactor for the production of a single-cellprotein from cheese whey. Chemical Engineering Research,v.42, p.764-766, 2003.

Haraguchi, F. K.; Abreu, W. C.; Paula, H. Proteínas do soro doleite: composição, propriedades nutricionais, aplicações noesporte e benefícios para a saúde humana. Revista deNutrição, v.19, p.479-488, 2006.

Lara Cabezas, W. A. R.; Alves, B. J. R.; Urquiaga,S.; Santana,D. G. de. Influência da cultura antecessora e da adubaçãonitrogenada na produtividade de milho em sistema plantiodireto e solo preparado. Ciência Rural, v.34, p.1005-1013,2004.

Lehrsch, G. A.; Robbins, C. W.; Brown, M. J. Whey utilizationin furrow irrigation: Effects on aggregate stability anderosion. Bioresource Technology, v.99, p.8458-8463, 2008.

Keller, R. P.; Perin, K.; Souza, W. G.; Cruz, L. S.; Zandonade, E.;Cassini, S. T.; Goncalves, R. F. Use of polishing pondeffluents to cultivate lettuce (Latuca sativa) in hidroponicsystem. Water Science and Technology, v.58, p.21-27, 2008.

MacPherson, A. Trace-mineral status forages. In: Givens, D.J.; Owens, E.; Axford, R. F. E.; Omed, H. M. Forage evaluationin ruminant nutrition. Wallingford: CABI, 2000. p.345-371.

Mann, E. N.; Rezende, P. M.; Carvalho, J. G.; Corrêa, J. B. D.Efeito da adubação com manganês, via solo e foliar emdiferentes épocas na cultura da soja [Glycine max (L.) Merril].Revista Ciência Agrotécnica, v.25, p.264-273, 2001.



Müller, L.; Manfron, P. A.; Medeiros, S. L. P.; Santos, O. S.;Morselli, T. B. G. A.; Dourado Neto, D.; Fagan, E. B.; Bandeira,A. H.; Tonetto, C. J. Valor nutricional da forragemhidropônica de trigo sob diferentes soluções nutritivas.Bioscience Journal, v.22, p.49-56, 2006a.

Müller, L.; Santos, O. S.; Manfron; P. A.; Medeiros, S. L. P.;Haut, V.; Dourado Neto, D.; Menezes, N. L. de; Garcia, D. C.Forragem hidropônica de milheto: produção e qualidadenutricional em diferentes densidades de semeadura e idadesde colheita. Ciência Rural, v.36, p.1094-1099. 2006b.

Prado, R. M. Nutrição de plantas. São Paulo: UNESP, 2008.408p.

Reis, G. L. Sistema de gestão ambiental em laticínios. RevistaCândido Tostes, v.54, p.35-47, 1999.

Rodrigues, A. A.; Cruz, G. M.; Batista, L. A. R.; Pedroso A. F.;Landell, M. G. A.; Anjos I. A. Teores de minerais emvariedades de cana-de-açúcar com potencial paraalimentação de bovinos. Ciência Agrotécnica, v.32, p.1359-1365, 2008.

Rodrigues, L. R. F. Técnicas de cultivo hidropônico e decontrole ambiental no manejo de pragas, doenças e nutriçãovegetal em ambiente protegido. 1.ed. Jaboticabal: FUNEP,2002. 762p.

Santin, M. M.; Santos, H. S.; Scapim, C. A.; Brandão Filho,Torres J. U.; Callegari, O.; Santos, A. A. J.; Santos, I. A.Relação entre substratos e métodos de aplicação de soluçãonutritiva na produção de mudas e posterior respostaprodutiva da beterraba. Acta Scientiarum, v.27, p.423-432,2005.

Santos, A. N.; Soares, T. M.; Silva, E. F. de F.; Silva, D. J. R. e;Montenegro, A. A. A. Cultivo hidropônico de alface comágua salobra subterrânea e rejeito da dessalinização emIbimirim, PE. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.14, p.961-969, 2010.

Santos, M. E.; Zanine, A. M.; Ferreira, D. J.; Oliveira, J. S.;Pereira, O. G.; Almeida, J. C. Efeito da adição do soro dequeijo sobre a composição bromatológica, fermentação,perdas e recuperação de matéria seca em silagem de capim-elefante. Ciência Animal Brasileira, v.7, p.235-239, 2006.

Saraiva, F. Z.; Sampaio, S. C.; Silvestre, M. G.; Queiroz, M. M.F.; Nóbrega L. H. P.; Gomes, B. M. Uso de manipueira nodesenvolvimento vegetativo do milho em ambienteprotegido. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.11, p.30-36, 2007.

Silva, K.; Bolini, H. M. A.; Antunes, A. J. Soro de leite bovinoem sorvete. Alimentos e Nutrição, v.15, p.187-196, 2004.

Soares, T. M.; Silva, I. J. O.; Duarte, S. N.; Silva, E. F. F.Destinação de águas residuárias provenientes dedessalinizadores por osmose reversa. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.10, p.730-737, 2006.

Soares, T. M.; Duarte, S. N.; Silva, E. F. F.; Jorge, C. Combinaçãode águas doce e salobra para produção de alfacehidropônica. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.14, p.705-714, 2010.

Villela Júnior, L. V. E.; Araújo, J. A. C.; Factor, T. L.Comportamento do meloeiro em cultivo sem solo com autilização de biofertilizante. Horticultura Brasileira, v.21,p.154-158, 2003.

940 Laércio A. de Carvalho et al.


1 UEMS, Dourados, MS. CP 351, CEP 79804-970. Fone: (67) 3902-2660. E-mail: [email protected] Graduando em Agronomia/UEMS - Rodovia Aquidauana/CERA - km 12, Aquidauana, MS. CP 25, CEP 79200-000. Fone: (67) 3904-2902.

E-mails: [email protected]; [email protected] Departamento de Solos e Eng. Agrícola, DSEA/UEMS, Rua dos Funcionários, 1540, Curitiba, PR, CEP 80035-050. Fone: (41) 3350-5655. E-mail:

[email protected] Pós-Graduanda em Recursos Naturais/UEMS, Dourados, MS. CP 351, CEP 79804-970. Fone: (67) 3902-2660. E-mail: [email protected]

Dependência espacial dos atributos físicos de três classesde solos cultivados com cana-de-açúcar

sob colheita mecanizada

Laércio A. de Carvalho1, Ismael Meurer2, Carlos A. da Silva Junior2,Karina M. V. Cavalieri3 & Cristiane F. B. Santos4

RESUMOObjetivou-se, neste trabalho, avaliar as propriedades físicas de três classes de solo cultivadas com cana-de-açúcar em sistema de colheita mecanizada na região de Mato Grosso do Sul. O local de estudo pertenceà Usina Eldorado, Grupo ETH Bioenergia S/A, localizada no município de Rio Brilhante, MS. A amostragemem cada área experimental foi realizada a partir de uma malha, com 180 m de comprimento e 145,6 m delargura, totalizando 90 pontos em forma de grade, com 9 colunas e 10 linhas, onde foram coletadasamostras de estrutura indeformada nas camadas de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m de profundidade nas entrelinhasda cultura. Após coleta, as amostras foram processadas para determinação da densidade do solo (DS),porosidade total (PT) e umidade do solo () para interpretação dos dados. A palhada deixada sobresuperfície auxiliou na mantença de bom nível de matéria orgânica, corroborando na formação, agregaçãoe estabilidade de poros, impedindo o aumento da densidade. A redução da porosidade total e consecutivoaumento na densidade do solo, principalmente na profundidade de 0,2-0,4 m, indicam compactaçãonesta camada, justificada pelo intenso tráfego de veículos e ausência de revolvimento do solo.

Palavras-chave: Saccharum officinarum, densidade do solo, geoestatística, estabilidade de agregados

Physical properties of three classes of soilscultivated with sugarcane in mechanized harvesting

ABSTRACTThe aim of this study was to evaluate the physical properties of three soils cultivated with sugarcane mechanizedharvest system in the region of Mato Grosso do Sul The study site belongs to the Plant Eldorado, ETHBioenergy Group S/A, located in Rio Brilhante, MS. The sampling in each experimental area was made froma grid with 180 m long and 145.6 m wide, totaling 90 points in a grid form, with nine columns and 10 rows,where samples were collected in undisturbed layers of 0-0.2 m and 0.2-0.4 m deep in the rows. Aftercollection, samples were processed for determination of soil bulk density (BD), total porosity (TP) and soilmoisture () for data interpretation. Crop residues left on surface helped to maintain good level of organicmatter, supporting the formation, aggregation and stability of pores, preventing the increase in density. Thereduction in total porosity and consecutive increase in density, especially in the 0.2-0.4 m, indicating compactionof this layer, justified by the intense traffic of vehicles and lack of soil disturbance.

Key words: Saccharum officinarum, bulk density, geostatistics, aggregate stability








941Dependência espacial dos atributos físicos de três classes de solos cultivados com cana-de-açúcar sob colheita mecanizada


INTRODUÇÃO

A busca por alternativas que proporcionem asustentabilidade do ambiente agrícola e minimização dos custosde produção vem mudando o comportamento das unidadesprodutoras de cana-de-açúcar (Souza et al., 2005). O manejo decolheita com queima, comumente utilizado para eliminar ogrande volume de matéria seca no dossel da planta está sendosubstituído pelo manejo de cana crua, caracterizado pelo usode máquinas para realizar a colheita, o que evita a contaminaçãodo ambiente e de centros urbanos e ainda traz maior eficiênciae velocidade na operação (Spadoto, 2008).

Observa-se, porém, uma intensa degradação da qualidadefísica do solo considerando-se que o tráfego dessesequipamentos de forma repetitiva, induz a mudanças nocomportamento das partículas dos agregados do solo,ocasionando a deterioração de sua estrutura provocando,assim, o processo de compactação do solo (Iaia et al., 2006),fenômeno que se agrava quando o solo é trabalhado com umconteúdo de água elevado, inadequado para as atividadesagrícolas (Silva & Cabeda, 2006).

As modificações que ocorrem na estrutura do solo,promovidas pela compactação são evidenciadas por alteraçõesnos valores de vários atributos, como densidade do solo,resistência mecânica à penetração, porosidade total, porosidadede aeração, armazenagem e disponibilidade de água às plantas,dinâmica de água na superfície e no seu perfil, assim como naconsistência e na máxima compactabilidade do solo (Klein etal., 1998).

Figueiredo et al. (2000), definem que a compactação é umaconsequência direta do manejo inadequado e a umidade é ofator que controla a quantidade de deformação que poderáocorrer no solo.

Para Marsili et al. (1998), o processo de compactação podeser atribuído tanto à diminuição do espaço poroso entre osagregados, ocorrendo um rearranjamento na matriz do solo,como à ruptura e destruição dos agregados, havendorearranjamento e orientação das partículas, o que resulta numamassa coesa na matriz do solo.

As atividades agrícolas devem ser realizadas com o solono estado de friabilidade, que corresponde à faixa de umidadeentre os limites de contração e plasticidade. Neste estado, osolo está úmido, demonstrando as condições ideais depreparo e/ou colheita mecanizada sendo, portanto, a faixa defriabilidade definida como a faixa ideal para as atividades (Silvaet al., 2006).

Assim, com a caracterização da camada compactada e docomportamento do solo em relação às suas propriedadesfísicas, como densidade, porosidade, umidade e capacidadede retenção e infiltração da água, pode-se adotar um sistemade manejo ideal para aquela determinada classe de solo,enfatizando a admissão de um status conservacionista (Vieira& Klein, 2007).

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar as propriedades físicasde três classes de solo cultivadas com cana-de-açúcar emsistema de colheita mecanizada, no estado de Mato Grosso doSul.

MATERIAL E MÉTODOS

O local de estudo pertence à Usina Eldorado - Grupo ETHBioenergia S/A, localizada no município de Rio Brilhante, MS,e inserida na Bacia do Rio Paraná, subbacia do Rio Ivinhema,cujas coordenadas estão situadas a 21° 50’ 52" de Latitude sule 53° 57’ 49" de Longitude oeste, com altitude média de 650 m.

O clima da região é caracterizado tipo Aw, tropical de savanacom período chuvoso concentrado no verão e estação seca noinverno, de acordo com a classificação de Köppen, comprecipitação média de 1440 mm ao ano.

O estudo foi conduzido em três classes de solo (Tabela 1),classificados conforme metodologia da EMBRAPA (2006),sendo o conteúdo de matéria orgânica determinado de acordocom van Raij et al. (2001).

Tabela 1. Composição granulométrica nas duas camadasde solos estudados

CO - carbono orgânico; DP - densidade de par tículas

O preparo das áreas se iniciou em 2005, com gradagemaradora e aração para incorporação de calcário e gesso,havendo ainda uma gradagem niveladora e sulcação para oplantio da cana.

Nos quatro ciclos de cultivo da cana-de-açúcar queantecederam a amostragem, em fevereiro de 2010, foi realizadaa colheita da cana crua, de forma mecanizada, utilizando-secolhedora com peso aproximado de 16 ton junto a umtransbordo acoplado a um trator com carga máxima total de 20ton.

A amostragem em cada uma das três áreas, foi realizada apartir de uma malha experimental com 180 m de comprimento e145,6 m de largura, totalizando 90 pontos distanciados 20 mentre si no eixo x e 18,2 m no eixo y, demarcados com fita métrica,com 9 colunas e 10 linhas, na qual foram coletadas amostras deestrutura indeformada na camada de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m deprofundidade nas entrelinhas da cultura.

Para a coleta das amostras foram utilizados anéis metálicoscom dimensão de 0,051 m de diâmetro e 0,05 m de altura, osquais foram inseridos no amostrador do tipo Uhland para aretirada das amostras do solo. Assim que estas eram coletadas,eram envoltas em papel alumínio, acondicionadas em sacosplásticos e mantidas sob temperatura de aproximadamente 5°C até serem processadas.

A amostra úmida retirada do campo foi limpa, retirando-se oexcesso de solo, pesada e, em seguida, colocada em estufa auma temperatura de 105 ºC até atingir peso constante.

Argila Silte Areia CO DP Área

g kg-1 g cm-3 Classe textural

Camada de 0-0,20 m 1 292 69 639 13,01 2,74 Franco argilo arenosa 2 501 79 420 15,73 2,88 Argilosa 3 112 47 841 09,99 2,72 Areia franca Camada de 0,20-0,40 m

1 365 59 576 06,35 2,77 Argilo arenosa 2 589 92 320 08,29 2,91 Argilosa 3 201 39 760 04,10 2,74 Franco argilo arenosa



Permitiu-se, então, a determinação da densidade de partículaspelo método do balão volumétrico, descrito pela EMBRAPA(1997), densidade do solo, umidade e porosidade total, atravésdas Eqs. 1, 2 e 3, respectivamente.

VtMss

DS

em que:DS - densidade do solo, g cm-3

Mss - massa do solo seco, gVt - volume total, cm3

.100Vt

MssMsuθ

onde: - umidade do solo, m3 m-3

Msu - massa do solo úmido, MgMss - massa do solo seco, MgVt - volume total, m3

100DPDS1PT

sendo:PT - porosidade total, %DP - densidade de partículas, g cm-3

DS - densidade do solo, g cm-3

A análise estatística descritiva foi feita com auxilio doprograma exploratório Statistica 4.3 (Statsoft, 2005), a fim deobservar o comportamento geral dos dados e identificarprováveis discrepâncias.

Aplicou-se, ainda, o teste paramétrico de normalidade deShapiro & Wilk (1965) e não-paramétrico de normalidade deKolmogorov Smirnov (KS), obtidos no mesmo programa.

Os atributos que apresentaram valores discrepantes foramdescartados e a análise foi refeita. Após a análise descritiva,semivariogramas foram construídos para observar o grau dedependência espacial dos atributos em estudo, utilizando-se oaplicativo GS+ (versão 7.0) (Gamma Design Software, 2004).


Na Tabela 2 são apresentados os valores obtidos dasmedidas estatísticas descritivas para a Área 1, 2 e 3, nas quaisse encontram as variáveis densidade do solo, umidade eporosidade total, nas duas camadas estudadas.

Observa-se, na Tabela 2, que os valores de média e medianapara os atributos DS, e PT foram semelhantes, indicando umadistribuição normal dos dados, o que também pode serconfirmado pelos valores do teste de Shapiro e Wilk (p < 0,05)e assimetria, próximos de zero, apesar da ocorrência de algumasdistribuições assimétricas.

Estes resultados concordam com os obtidos por Corá &Beraldo (2006), Gontijo et al. (2008) e Cruz et al. (2010), indicandoque os dados estão adequados para o uso da geoestatística.

O teste de Kolmogorov Smirnov não indicou normalidadenos dados, visto que estão fora do nível de 5% deprobabilidade, discordando de Souza et al. (2010) queencontraram normalidade para esses parâmetros.

Segundo Ortiz (2003), os coeficientes de curtose sãoutilizados para avaliar se os dados seguem uma distribuiçãonormal. Os valores, obtidos por meio do software Statistica 4.3(Statsoft, 2005) devem ser nulos, sendo aceitos valores entre+2 e -2.

Analisando a área 1 da Tabela 2 observa-se que, para todasas variáveis e camadas, os valores de curtose estão fora doslimites aceitos por Ortiz (2003).

Este fato não é encontrado nas áreas 2 e 3 da Tabelas 2 que,apesar de apresentarem amostras de umidade na segundacamada fora do aceito, seguem um padrão normal, concordandocom Corá & Beraldo (2006), que, analisando a densidade eporosidade total em Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar, obtiveram resultados dentro dos limites aceitos porOrtiz (2003).

De acordo com Berner et al. (2006), a variabilidade dos dadosmedidos é descrita pela estimativa da variância e pelocoeficiente de variação (CV). A variabilidade dos atributos dosolo (Tabela 2) medida pelo coeficiente de variação pode serconsiderada a primeira indicação da existência deheterogeneidade nos dados.

Neste caso e de acordo com a classificação de Warrick &Nielsen (1980), os resultados demonstraram alto CV (>24%)para a variável umidade na camada de 0,2-0,4 m na Tabela 2,área 1, e ambas as camadas da mesma variável na área 3,discordando de Souza et al. (2006a), que obtiveram CV baixopara a variável umidade em cana-de-açúcar.

Na Tabela 2, área 1, se obteve ainda, CV médio (12-24%),para a variável umidade na camada 0-0,2 m, na variávelporosidade total na camada 0,2-0,4 m e nas duas camadas davariável umidade na área 2 (Tabela 2). Timm et al. (2004) eSiqueira et al. (2008) confirmam coeficientes de variaçãosemelhantes para umidade.

As variáveis densidade e porosidade total apresentaramCV de caráter baixo (<12%), em todas as camadas e Áreas.Souza et al. (2006b) e Ramirez-López et al. (2008) tambémencontraram CV baixo para estas variáveis.

De forma geral, a dispersão das medidas em torno da médiavariou de 3,95% (variável densidade, camada de 0,2-0,4 m,Tabela 4) a 33,33% (variável umidade, camada de 0,2-0,4 m,Tabela 4), dados também obtidos por Sanchez et al. (2009),Corá & Beraldo (2006) e Mello et al. (2006).

Observa-se que a densidade do solo sofre um pequenoacréscimo com a profundidade, em todas as áreas, variando de1,38 a 1,66 g cm-3 para a camada de 0-0,2 m e 1,42 a 1,77 g cm-3

para a camada 0,2-0,4 m.O aumento da densidade sugere uma possível compactação

subsuperficial devido ao tráfego de veículos pesados na área,por ocasião da colheita da cana-de-açúcar e ausência demobilização mecânica do solo, fato também encontrado porPaulino et al. (2004), Klein & Libardi (2002) e Tormena et al.

(1)

(2)

(3)



Tabela 2. Resumo estatístico para todas as variáveis nas duas profundidades das Áreas 1, 2 e 3Variáveis DS (g cm-3) θ (m3 m-3) PT (%)

Medidas/Profundidade 0-0,2 m 0,2-0,4 m 0-0,2 m 0,2-0,4 m 0-0,2 m 0,2-0,4 m Área 1

Média 1,63 1,71 0,35 0,36 40,52 38,28 Mediana 1,63 1,74 0,34 0,35 40,45 37,16 Mínimo 1,12 1,12 0,26 0,26 33,25 32,48 Máximo 1,83 1,87 0,84 0,93 59,15 59,66 Quartil inferior 1,59 1,68 0,32 0,32 38,24 35,67 Quartil superior 1,69 1,78 0,36 0,36 41,95 39,15 Variância 0,01 0,02 0,00 0,01 14,59 22,51 Desvio padrão 0,10 0,13 0,07 0,09 3,82 4,74 Curtose 5,53 10,18 35,54 29,71 5,53 10,18 Coef. Var. (%) 6,13 7,60 20,00 25,00 9,43 12,38 Assimetria -1,41 -2,91 5,04 5,05 1,41 2,91 Shapiro & Wilk 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Kolmogorov Smirnov 0,12 0,22 0,32 0,34 0,11 0,22 Área 2 Média 1,38 1,42 0,36 0,38 52,02 51,12 Mediana 1,38 1,47 0,35 0,39 52,17 49,61 Mínimo 1,10 1,04 0,28 0,11 43,98 43,19 Máximo 1,61 1,65 0,52 0,97 61,79 64,43 Quartil inferior 1,29 1,33 0,33 0,34 48,42 46,68 Quartil superior 1,48 1,54 0,38 0,41 54,96 54,40 Variância 0,01 0,02 0,00 0,01 17,22 25,56 Desvio padrão 0,12 0,15 0,04 0,09 4,15 5,07 Curtose -0,90 -0,42 2,55 22,93 -0,90 -0,42 Coef. Var. (%) 8,70 10,56 11,11 23,68 7,98 9,92 Assimetria -0,01 -0,61 1,08 2,99 0,01 0,61 Shapiro & Wilk 0,03 0,00 0,00 0,00 0,05 0,00 Kolmogorov Smirnov 0,07 0,14 0,12 0,21 0,06 0,14 Área 3 Média 1,66 1,77 0,16 0,18 38,87 35,37 Mediana 1,66 1,78 0,16 0,17 39,00 35,20 Mínimo 1,43 1,51 0,06 0,05 31,32 30,54 Máximo 1,87 1,9 0,31 0,51 47,56 45,01 Quartil inferior 1,60 1,72 0,13 0,14 36,52 33,62 Quartil superior 1,72 1,82 0,20 0,20 41,02 36,98 Variância 0,01 0,01 0,00 0,00 12,24 6,50 Desvio padrão 0,10 0,07 0,05 0,06 3,50 2,55 Curtose 0,24 2,11 0,23 9,87 0,02 2,11 Coef. Var. (%) 6,02 3,95 31,25 33,33 9,00 7,21 Assimetria -0,68 -0,90 0,60 2,13 0,07 0,90 Shapiro & Wilk 0,42 0,01 0,18 0,00 0,45 0,01 Kolmogorov Smirnov 0,06 0,08 0,09 0,13 0,05 0,07

DS - Densidade do solo; - umidade; PT - porosidade total

(2002). Silva et al. (2000) explicam que o aumento da largurados pneus não acompanhou a mecanização das lavouras,motivo que aumenta o risco de compactação.

Michelon (2005) define alguns níveis de densidade do soloestabelecidos como críticos para indicar a ocorrência decompactação, levando em consideração a faixa do teor de argila.Neste caso, para teores de 0-200, 200-300, 300-400, 400-500 e500-600 g kg-1 a densidade crítica deverá ser de 1,60, 1,55, 1,50,1,45 e 1,40 g cm-3, respectivamente.

Estudando a granulometria dos solos presente na Tabela 1e relacionando-a com os resultados da variável densidade nasTabelas 2, 3 e 4, observa-se que apenas a primeira camada daÁrea 2 apresenta densidade dentro dos limites críticospropostos por Michelon (2005), permanecendo os demaissempre acima do permitido.

Fernandes et al. (1983) explicam que em Latossolo Vermelhovalores de densidade superiores a 1,45 g cm-3 prejudicam a

absorção de nutrientes pela planta. Segundo Reichardt & Timm(2004) e Libardi (2005), solos arenosos apresentam densidadessuperiores a dos solos argilosos, enquanto os solos siltososapresentam comportamento intermediário. A densidade dossolos arenosos pode variar de 1,3 a 1,8 g cm-3, enquanto emsolos argilosos esta variação pode ir de 0,9 a 1,6 g cm-3.

Souza et al. (2005) encontraram maior interação entre asfrações orgânica e mineral do solo, assim como a melhorestabilidade de agregados em Latossolo sob manejo de canacrua devido, principalmente, à adição de cerca de 12 t ha-1 dematéria orgânica na forma de palhada. Costa et al. (2004)observaram que o maior teor de matéria orgânica determinamaior estabilidade dos agregados e, consequentemente, maiorproteção física.

A presença de maiores índices de umidade e matéria orgânicanos solos estudados pode ter favorecido a floculação daspartículas em agregados estáveis, porém, o tempo de cultivo



da cana-de-açúcar propiciou maior aumento na densidade dosolo, como encontrado por Centurion et al. (2007) em LatossoloVermelho. Dados semelhantes foram estudados por Camilottiet al. (2005), na mesma classe de solo, ao observaremcompactação em subsuperfície após quatro anos de sucessãode ciclos da cana-de-açúcar.

Reichert et al. (2007) definiram, através de análise do intervalohídrico ótimo, que a densidade crítica para solos Argilososvaria de 1,30 a 1,40 g cm-3. Analisando a densidade no ArgissoloVermelho (Tabela 4), observa-se um ligeiro aumento nesteatributo, definindo grandes chances deste solo estar sofrendocompactação, o que também é observado pelo comportamentocrítico do volume de água em relação aos demais.

Braida et al. (2010) explicam que em Argissolos o efeito damatéria orgânica sobre a resistência dos pontos de contatoentre as partículas minerais não é tão significativo quanto emsolos argilosos, uma vez que as partículas de areia apresentamuma reatividade muito menor que a das partículas de argila,impedindo o desenvolvimento de ligações fortes entre elas e amatéria orgânica; logo, frente a uma situação decompressibilidade um Argissolo terá maior facilidade emcompactar frente a um Latossolo.

A porosidade total foi de 35,37% em Argissolo (Área 3),38,28% em Latossolo textura média (Área 1) e 51,12% paraLatossolo de textura argilosa (Área 2). Cruz et al., (2004),Camilotti et al. (2005), Paulino et al. (2004), Centurion et al.(2007) e Souza et al. (2004), obtiveram resultados semelhantesnesses solos.

Para Kiehl (1979) um solo ideal para a produção agrícoladeve apresentar 0,50 m3 m-3 de porosidade total, sendo 1/3macroporos e 2/3 microporos. Ainda de acordo com o autor, amaioria das plantas desenvolve satisfatoriamente seu sistemaradicular quando o volume de macroporos está acima de 0,10m3 m-3. Relacionando as afirmações, compreende-se que umsolo deve, então, apresentar uma porosidade total mínima de30% para o crescimento radicular.

Neste estudo, apenas o Latossolo de textura argilosaapresentou condições ideais de porosidade total (51,12%), sendoque o Argissolo e o Latossolo textura média permanecem emníveis considerados mínimos (35,37-38,28%, respectivamente).

Silva & Ribeiro (1997), estudando o efeito de vários anos decultivo convencional de cana-de-açúcar verificaram que, nossolos com maior tempo de cultivo, a porosidade diminuía, commaior evidência para a macroporosidade, visto que estarepresenta os espaços entre os agregados mais afetados pelomanejo.

Segundo Carlesso & Zimmermann (2000), em solos detextura média e argilosa, onde é comum a ocorrência deagregados porosos e elevado teor de matéria orgânica, osespaços porosos por unidade de volume são elevados; já emsolos de textura arenosa a porosidade total é usualmentereduzida.

Observa-se, na Tabela 2, que a densidade tem relaçãoinversamente proporcional à porosidade, uma vez que, quantomais denso é o solo menor é sua porosidade; logo, se esteapresentar densidade regular ou baixa, sua porosidade serámaior. Pacheco (2010), Stone & Silveira (2001) e Cruz et al.(2010), confirmam esta relação.

Uma vez que a porosidade total é formada pelo conjunto demacro e microporos, quaisquer alterações em suas estruturasafetam a porosidade, como um todo.

Tormena et al. (1998) confirmam que os macroporos são aclasse de poros menos estáveis e sofrem colapso quandosubmetidos aos estresses aplicados pelos sistemas de preparoe tráfego, tornando-se facilmente instáveis, mediantecompressibilidade, afetando a porosidade total.

Segundo Cruz et al. (2003) a estabilidade da estruturadepende da matéria orgânica, verificando-se menor risco dedegradação estrutural e de compactação em solos com maioresteores de carbono orgânico (CO). Verificando a Tabela 1,constata-se que o Latossolo de textura argilosa apresentamaiores índices de C orgânico, podendo ser este o responsávelpor sua elevada porosidade.

Na Figura 1 se representam os semivariogramas experimentaise modelados para as variáveis densidade, umidade e porosidadetotal nas três classes de solos e duas camadas estudadas.

Os resultados da análise geoestatística demonstraram queas variáveis estudadas apresentaram dependência espacial nastrês classes de solos e nas duas profundidades, demonstrando,porém efeito pepita puro (distribuição aleatória) nas variáveis (Figura 1H e 1Q), DS (Figura 1M) e PT (Figura 1O), indicandoque para essas variáveis a distância de amostragem não foicapaz de exibir toda a variância dos dados e, provavelmenteexiste tendência nos dados em seguir determinada direção.

Em sua maioria os resultados dos dados da variáveldensidade do solo tiveram os semivariogramas ajustados aomodelo gaussiano (Figura 1A, 1D e 1J) obtendo-se ainda,modelo exponencial (Figura 1G), esférico (Figura 1P) e linear(Figura 1M).

Para a variável umidade os dados resultaram em maior ajusteno modelo exponencial (Figura 1B, 1H, 1K e 1Q), tendo presençados modelos gaussiano (Figura 1E) e esférico (Figura 1N).

Tabela 3. Grau de dependência espacial para os semivariogramas experimentais das variáveis densidade (DS), umidade() e porosidade total (PT), na profundidade de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m, nas três áreas estudadas

PT - porosidade total; DS - densidade do solo; - umidade; (-) - efeito pepita puro

Variáveis DS θ PT Profundidade 0-0,2 m 0,2-0,4 m 0-0,2 m 0,2-0,4 m 0-0,2 m 0,2-0,4 m Parâmetro Área 1

(Co/(Co+C1))x100 0,1040 0,0762 0,2545 0,1477 0,0782 0,0584 Área 2

(Co/(Co+C1))x100 0,0632 - 3,3149 4,2683 0,0523 - Área 3

(Co/(Co+C1))x100 6,5611 0,2304 - - 6,9082 0,1733



Continua na próxima página



Continuação da Figura 1

Continua na próxima página



A porosidade total teve maior ajuste no modelo gaussiano(Figura 1L, 1C e 1F) e apresentou ainda modelo esférico (Figura1R), linear (Figura 1O) e exponencial (Figura 1I), concordandocom Cruz et al. (2010), Souza et al. (2004; 2006a), indicando osmodelos exponencial e gaussiano como os de maior ocorrênciapara atributos do solo.

O alcance variou de 10,3 m (Figura 1G) a 297,0 m (Figura 1H)na camada de 0-0,2 m e de 18,2 m (Figura 1R e 1P) até 310,0 m(Figura 1Q) na camada de 0,2-0,4 m.

A fim de analisar o grau da dependência espacial dosatributos físicos em estudo, utilizou-se a classificação deCambardella et al. (1994), considerada dependência espacialforte em semivariogramas que têm efeito pepita a 25% dopatamar, moderada quando está entre 25 e 75% e fraca se maiorque 75%.

Analisando o grau de dependência espacial dossemivariogramas presentes na Tabela 3, observa-se que, apesarda ocorrência do efeito pepita, as demais variáveis apresentaram,nas duas profundidades, forte dependência espacial, de acordocom a classificação de Cambardella et al. (1994).

Os autores afirmam ainda, que quando as variáveisapresentam forte dependência espacial estarão maisinfluenciadas por propriedades intrínsecas do solo, comomaterial de origem, relevo, clima, organismos e tempo, ou seja,os chamados fatores de formação.

De acordo com Campos et al. (2008), o alcance indica olimite da dependência espacial da variável, isto é, determinaçõesrealizadas a distâncias maiores que o alcance, têm temdistribuição espacial aleatória e, por isso mesmo, sãoindependentes entre si; por outro lado, determinaçõesrealizadas em distâncias menores que o alcance sãocorrelacionadas umas às outras, o que permite que se façaminterpolações para espaçamentos menores que os amostrados.

Todos os valores de alcance dos atributos dos solos(exclusive os que apresentam efeito pepita) tiveramcomportamento regionalizado, sobretudo por apresentaremvalores inferiores à distância máxima de amostragem (145,60m), sendo observado o alcance máximo de 40,30 m da variávelumidade na camada de 0,2-0,4 m - Área 1 (Tabela 2),correspondendo a 27,7% da distância máxima de amostragem.

Os dados ainda apresentaram efeito pepita nulo, indicandoque em distâncias de separação pequena entre os pontos, avariabilidade também é pequena, significando que para esteparâmetro a distância de estudo foi adequada, concordandocom Carvalho et al. (2008).

CONCLUSÕES

1. A palhada encontrada na superfície auxiliou na mantençade bom nível de matéria orgânica, na formação, agregação eestabilidade de poros, impedindo o agrave da densidade;

2. A redução da porosidade total e consecutivo aumento nadensidade do solo, principalmente na profundidade de 0,2-0,4m, indicam compactação nesta camada, justificada pelo intensotráfego de veículos junto à ausência de revolvimento do solo;

3. Com os valores apresentados, observa-se necessidadede escarificação nos solos de textura argilo arenosa (1) e areiafranca (3).

LITERATURA CITADA

Berner, P. G. M.; Vieira, S. R.; Lima, E.; Anjos, L. H. C. Variabilidadeespacial de propriedades físicas e químicas de umCambissolo sob dois sistemas de manejo de cana-de-açúcar.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.31, p.415-422, 2007.

Braida, J. A.; Reichert, J. M.; Reinert, D. J.; Veiga, M. Teor decarbono orgânico e a susceptibilidade à compactação deum Nitossolo e um Argissolo. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.14, p.131-139, 2010.

Cambardella, C. A.; Moorman, T. B.; Novak, J. M.; Parkin, T. B.;Karlen, D. L.; Turco, R. F.; Konopka, A. E. Field-scalevariability of soil properties in Central Iowa soils. Soil ScienceSociety America Journal, v.58, p.1501-1511, 1994.

Camilotti, F.; Andrioli, I.; Dias, F. L. F.; Casagrande, A. A.; Silva,A. R.; Mutton, M. A.; Centurion, J. F. Efeito prolongado desistemas de preparo do solo com e sem cultivo de soqueirade cana crua em algumas propriedades físicas do solo.Engenharia Agrícola, v.25, p.189-198, 2005.

Continuação da Figura 1

Figura 1. Semivariogramas para as variáveis DS - densidade do solo (g cm-3), - umidade do solo (m3 m-3) e PT -porosidade total (%) nas profundidades de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m das três áreas experimentais



Campos, M. C. C.; Marques Júnior, J.; Pereira, G. T.; Souza, Z.M.; Barbieri, D. M. Aplicação de adubo e corretivo após ocorte da cana-planta utilizando técnicas geoestatísticas.Ciência Rural, v.38, p.974-980, 2008.

Carlesso, R.; Zimmermann, F. L. Água no solo: Parâmetros parao dimensionamento de sistemas de irrigação. Santa Maria:UFSM, 2000. 88p.

Carvalho, L. A.; Mariano Neto, V. J.; Silva, L. F.; Pereira, J. G.;Nunes, W. A. G. A.; Chaves, C. H. C. Resistência mecânicado solo à penetração (RMP) sob cultivo de cana-de-açúcar,no município de Rio Brilhante-MS. Revista Agrarian, v.1,p.7-22, 2008.

Centurion, J. F.; Freddi, O. S.; Aratani, R. G.; Metzner, A. F. M.;Beutler, A. N.; Andrioli, I. Influência do cultivo da cana-de-açúcar e da mineralogia da fração argila nas propriedadesfísicas de Latossolos Vermelhos. Revista Brasileira deCiência do Solo, v.31, p.199-209, 2007.

Corá, J. E.; Beraldo, J. M. Variabilidade espacial de atributos dosolo antes e após calagem e fosfatagem em doses variadasna cultura de cana-de-açúcar. Engenharia Agrícola, v.26,p.374-387, 2006.

Costa, F. S.; Bayer, C.; Albuquerque, J. A.; Fontoura, S. M. V.Aumento de matéria orgânica num Latossolo Bruno emplantio direto. Ciência Rural, v.34, p.587-589, 2004.

Cruz, A. C. R.; Pauletto, E. A.; Flores, C. A.; Silva, J. B. Atributosfísicos e carbono orgânico de um Argissolo Vermelho sobsistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo,v.27, p.1105-1112, 2003.

Cruz, J. S.; Assis Júnior, R. N.; Matias, S. S. R.; Tamayo, J. H. C.;Tavares, R. C. Análise espacial de atributos físicos e carbonoorgânico em Argissolo Vermelho-Amarelo cultivado comcana-de-açúcar. Ciência e Agrotecnologia, v.34, p.361-368,2010.

EMBRAPA. Manual de métodos de análise de solo. CentroNacional de Pesquisa de Solo. 2.ed. Rio de Janeiro:EMBRAPA CNPS, 1997. 212p.

EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2.ed.Brasília: Embrapa Produção de Informação; Rio de Janeiro:Embrapa solos, 2006. 306p.

Fernandes, J.; Ripoli, T. C.; Millan, M. A. A compactação dosolo e a brotação das soqueiras. Álcool & Açúcar, v.3, p.12-17, 1983.

Figueiredo, L. H. A.; Dias Júnior, M. S.; Ferreira, M. M. Umidadecrítica de compactação e densidade do solo máxima emresposta a sistemas de manejo num Latossolo Roxo. RevistaBrasileira de Ciência do Solo, v.24, p.487-493, 2000.

Gamma Design Software. Geoestatistics for the environmentalsciences (version 7.0 for windows). Michigan, Plainwell:2004. CD-Rom.

Gontijo, I.; Dias Junior, M. S.; Guimarães, P. T. G.; Araújo Júnior,C. F.; Atributos físico-hídricos de um Latossolo de cerradoem diferentes posições de amostragem na lavoura cafeeira.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.32, p.2227-2234, 2008.

Iaia, A. M.; Maia, J. C. S.; Kim, M. E. Uso do penetrômetroeletrônico na avaliação da resistência do solo cultivado comcana-de-açúcar. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.10, p.523-530, 2006.

Kiehl, E. J. Manual de edafologia: relação solo-planta. SãoPaulo: Editora Ceres, 1979. 262p.

Klein, V. A.; Libardi, P. L. Densidade e distribuição do diâmetrodos poros de um Latossolo Vermelho, sob diferentessistemas de uso e manejo. Revista Brasileira de Ciência doSolo, v.26, p.857-867, 2002.

Klein, V. A.; Libardi, P. L.; Silva, A. P. Resistência mecânica dosolo à penetração sob diferentes condições de densidade eteor de água. Engenharia Agrícola, v.18, p.45-54, 1998.

Libardi, P. L. Dinâmica da água no solo. São Paulo: Editora daUSP, 2005, 335p.

Marsili, A.; Servadio, P.; Pagliai, M.; Vignozzi, N. Charges ofsome physical properties of a clay soil following passage ofruber-and metal-tracked tractors. Soil & Tillage Research,v.49, p.185-199, 1998.

Mello, G.; Bueno, C. R. P.; Pereira, G. T. Variabilidade espacialdas propriedades físicas e químicas do solo em áreasintensamente cultivadas. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.10, p.294-305, 2006.

Michelon, C. J. Qualidade física dos solos irrigados do RioGrande do Sul e do Brasil Central. Santa Maria: UFSM, 2005.92p. Dissertação Mestrado

Ortiz, J. L. Emprego do geoprocessamento no estudo da relaçãoentre potencial produtivo de um povoamento de eucaliptoe atributos do solo e do relevo. Piracicaba: ESALQ, 2003.205p. Dissertação Mestrado

Pacheco, E. P. Estudo da compressibilidade e qualidade de umArgissolo Amarelo cultivado com cana-de-açúcar nostabuleiros costeiros de Alagoas. Recife: UFRP, 2010. 118p.Tese Doutorado

Paulino, A. F.; Medina, C. C.; Azevedo, M. C. B.; Silveira, K. R. P.;Trevisan, A. A.; Murata, I. M. Escarificação de um LatossoloVermelho na pós-colheita de soqueira de cana-de-açúcar.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.28, p.911-917, 2004.

Ramirez-López, L.; Sánchez, A. R.; Tamayo, J. H. C. Variabilidadespacial de atributos físicos de un typic haplustox de losllanos orientales de Colômbia. Engenharia Agrícola, v.28,p.55-63, 2008.

Reichardt, K.; Timm, L. C. Solo, planta e atmosfera: conceito,processo e aplicações. Barueri: Manole, 2004, 478p.

Reichert, J. M.; Suzuki, L. E. A. S.; Reinert, D. J. Compactaçãodo solo em sistemas agropecuários e florestais: identificação,efeitos, limites críticos e mitigação. Tópicos Ciência Solo,v.5 p.49-134, 2007.

Sanchez, R. B.; Marques Júnior, J.; Souza, Z. M.; Pereira, G. T.;Martins Filho, M. V. Variabilidade espacial de atributos dosolo e de fatores de erosão em diferentes pedoformas.Bragantia, v.68, p.1095-1103, 2009.

Statsoft, Statistica for Windows (data analysis softwaresystem), version 4.3 Statsoft, Oklahoma, 2005.

Shapiro, S. S.; Wilk, M. B. An analysis of variance test fornormality (complete samples). Biometrika, v.52, p.591-611,1965.

Silva, A. J. N.; Cabeda, M. S. V. Compactação e compressibilidadedo solo sob sistemas de manejo e níveis de umidade. RevistaBrasileira de Ciência do Solo, v.30, p.921-930, 2006.



Silva, A. J. N.; Cabeda, M. S. V.; Carvalho, F. G. Matéria orgânicae propriedades físicas de um Argissolo Amarelo Coeso sobsistemas de manejo com cana-de-açúcar. Revista Brasileirade Engenharia Agrícola e Ambiental, v.10, p.579-585, 2006.

Silva, A. J. N.; Ribeiro, M. R. Caracterização de um LatossoloVermelho-Amarelo sob cultivo contínuo de cana-de-açúcarno estado de Alagoas: atributos morfológicos e físicos.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.21, p.677-684, 1997.

Silva, V. R.; Reinert, D. J.; Reichert, J. M. Resistência mecânicado solo à penetração influenciada pelo tráfego de umacolhedora em dois sistemas de manejo do solo. CiênciaRural, v.30, p.795-801, 2000.

Siqueira, G. M.; Vieira, S. R.; Ceddia, M. B. Variabilidade deatributos físicos do solo determinados por métodosdiversos. Bragantia, v.67, p.203-211, 2008.

Souza, Z. M.; Campos, M. C. C.; Cavalcante, Í. H. L.; MarquesJúnior, J.; Cesarin, L. G.; Souza, S. R. Dependência espacialda resistência do solo à penetração e do teor de água dosolo sob cultivo contínuo de cana-de-açúcar. Ciência Rural,v.36, p.128-134, 2006a.

Souza, Z. M.; Marques Júnior, J.; Pereira, G. T. Variabilidadeespacial de atributos físicos do solo em diferentes formasdo relevo sob cultivo de cana-de-açúcar. Revista Brasileirade Ciência do Solo, v.28, p.953-964, 2004.

Souza, Z. M.; Marques Júnior, J.; Pereira, G. T. Geoestatística eatributos do solo em áreas cultivadas com cana-de-açúcar.Ciência Rural, v.40, p.69-77, 2010.

Souza, Z. M.; Marques Júnior, J.; Pereira, G. T.; Montanari,R.; Campos, M. C. C. Amostragem de solo paradeterminação de atributos químicos e físicos em área comvariação nas formas do relevo. Revista Científica, v.34,p.249-256, 2006b.

Souza, Z. M.; Prado, R. M.; Paixão, A. C. S.; Cesarin, L. G.Sistemas de colheita e manejo da palhada de cana-de-açúcar.Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.40, p.271-278, 2005.

Spadoto, A. F. Desenvolvimento de programa computacionalaplicado ao empacotamento do palhiço de cana-de-açúcar.Botucatu: UNESP, 2008, 62p. Dissertação Mestrado

Stone, L. F.; Silveira, P. M. Efeitos do sistema de preparo e darotação de culturas na porosidade e densidade do solo.Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.25, p.395-401, 2001.

Timm, L. C.; Reichardt, K.; Oliveira, J. C. M.; Cassaro, F. A. M.;Tominaga, T. T.; Bacchi, O. O. S.; Dourado Neto, D.; Nielsen,D. R. State-space approach to evaluate the relation betweensoil physical and chemical properties. Revista Brasileira deCiência do Solo, v.28, p.49-58, 2004.

Tormena, C. A.; Barbosa, M. C.; Costa, A. C. S. Densidade,porosidade e resistência a penetração em Latossolo cultivadosob diferentes sistemas de preparo do solo. ScientiaAgrícola, v.59, p.795-801, 2002.

Tormena, C. A.; Roloff, G.; Sá, J. C. M. Propriedades físicas dosolo sob plantio direto influenciado por calagem, preparoinicial e tráfego. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.22,p.301-309, 1998.

van Raij, B.; Andrade, J. C.; Cantarella H.; Quaggio, J. A. Análisequímica para avaliação da fertilidade de solo tropicais.Campinas: Instituto Agronômico, 2001. 285p.

Vieira, M. L.; Klein, V. A. Propriedades físico-hídricas de umLatossolo Vermelho submetido a diferentes sistemas demanejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.31, p.1637-1646, 2007.

Warrick, A. W.; Nielsen, D. R. Spatial variability of physicalproperties in the field. In: Hillel, D. (ed.). Applications of soilphysics. New York: Academic Press, 1980. p.319-344.

950 Alain M. B. P. de Silans & Lovania M. Werlang


1 Laboratório de Recursos Hídricos e Engenharia Ambienta/Universidade Federal da Paraíba, Cidade universitária, 58059-900 João Pessoa, PB.E-mail: [email protected]

2 AESA, Av. Epitácio Pessoa, 1457, Bairro dos Estados, João Pessoa, PB. Fone: (83) 3225 5640. E-mail: [email protected]

Dinâmica da umidade de um solo da Caatingaem função de sua condutividade térmica

Alain M. B. P. de Silans1 & Lovania M. Werlang2

RESUMOA elaboração de modelos SVATs (Soil Vegetation Atmosphere Transfer – Transporte no sistema solo-vegetação-atmosfera) apropriados, é de grande importância para a compreensão dos mecanismos detransferência de fluxos à superfície, com aplicações na modelagem da circulação atmosférica, namodelagem hidrológica e na modelagem ecodinâmica da vegetação. Neste trabalho se utiliza um modeloSVAT desenvolvido especificamente na região do Cariri, estado da Paraíba, para analisar o efeito dosgradientes de temperatura na camada superficial do solo sobre a dinâmica da umidade volumétrica e semostra como a baixa difusividade térmica obsevada no solo do experimento provoca altos gradientes detemperatura que freiam, durante o dia, o processo de evaporação, resultando no seu controle e como,apesar de relativamente baixa, a taxa de evaporação do solo desnudo é sensivel à variabilidade espacialobservada em campo, da condutividade térmica. Os resultados obtidos recomendam maior atençãoquanto à parametrização das propriedades termodinâmicas do solo no desenvolvimento de modelosSVATs, principalmente em regiões semi-áridas.

Palavras-chave: modelo SVATs, transferência de massa e calor, difusividade térmica

Soil moisture dynamics of a soil in ‘Caatinga’as a function of the thermal conductivity

ABSTRACTThe elaboration of appropriate SVATs (Soil Vegetation Atmosphere Transfer) models is of great importancefor the understanding of the mechanisms of the surface flows transfer, with applications to the atmosphericcirculation, hydrological and ecological modeling. In this paper, a SVAT model developed for the Caririregion, Paraíba state, is used to analyze the effect of the high temperature gradients observed in the uppersoil layer on the soil moisture dynamics and it is shown how the low thermal diffusivity of the soil of theexperiment causes these high temperature gradients which break down the evaporation rate during daytime. The sensitivity of the soil evaporation rates to the spatial variability of the heat conductivity at theexperimental site is also shown. One concludes that mainly in semi-arid region more attention must bepaid to the parameterization of the thermodynamics properties of soil.

Key words: SVATs model, heat and mass transfer, thermal diffusivity





951Dinâmica da umidade de um solo da Caatinga em função de sua condutividade térmica


INTRODUÇÃO

A elaboração de modelos SVATs (Soil VegetationAtmosphere Transfer – Transporte no sistema solo-vegetação-atmosfera) apropriados, é de grande importância para acompreensão dos mecanismos de transferência de fluxos àsuperfície, com aplicações na modelagem da circulaçãoatmosférica, na modelagem hidrológica e na modelagemecodinâmica da vegetação. Entre outros, o acoplamento demodelos desta natureza é necessário para estudos de mudançasclimáticas, de desertificação e do impacto do uso do solo sobreas disponibilidades hídricas.

Diversos experimentos de grande porte, sob a égide doGEWEX, têm contribuído para o avanço desses modelos SVATse para o desenvolvimento de métodos e tecnologias demedições e observações na camada limite de superfície. Essesexperimentos foram conduzidos em diversas regiões do planetarepresentativas de feições climáticas associadas a biomas bemdiferenciados. São exemplos de experimentos os conduzidosnos anos 90, denominados HAPEX (Hydrological –Atmospheric Pilot Experiment), dentre os quais os três principaisforam desenvolvidos em regiões áridas ou semi-áridas domundo: são os experimentos EFEDA 1 e 2 em região semi-áridade clima mediterrâneo da Espanha (Bolle et al., 1993), oexperimento HAPEX – Sahel na região árida do Sahel, na Áfricado Oeste (Goutorbe et al., 1997) e, mais recentemente, oexperimento SALSA, na bacia hidrográfica do rio San Pedroentre o México e o Arizona (EUA) (Chebouni et al., 2000). Essesexperimentos tinham, por objetivo, entre outros, adquirirconhecimentos sobre os processos de troca com a atmosferapara subsidiar os estudos sobre desertificação e gerar diretrizespara o manejo dos ecossistemas de regiões áridas e semi-áridas.Temas foram focalizados como, por exemplo, a modelagem empresença de vegetação esparsa ou de alternância entre solocoberto por vegetação e solo descoberto. Também forampropostos, a partir desses experimentos, refinamentos namodelagem da camada superficial do solo sob o aspecto dastransferências acopladas de massa e calor no solo (Braud etal., 1995). Os experimentos conduzidos em regiões semi-áridasmostraram a importância primordial da temperatura da superfíciesobre o saldo de radiação, o calor sensivel e o calor conduzidono solo (Silans et al., 1997; Boulet et al., 1998, Oliveira et al.,2006).

Peters-Lidard et al. (1998), estudaram a influência daparametrização da condutividade térmica nos modelos SVATssobre a repartição dos fluxos de energia à superfície e sobre astemperaturas no solo, em especial à superfície e mostraramcomo a parametrização devida a McCumber & Pielke (1981)largamente utilizada nos modelos SVATs, conduz a erros sobreo fluxo de calor no solo que, por sua vez, afetam principalmenteo calor sensível e a temperatura da superfície durante o dia e aradiação líquida durante a noite e recomendam, então, maioratenção na modelagem da condutividade térmica em especial,utilizando modelos com descrição dos processos físicos, comoos modelos de De Vries (1963) ou de Johansen (1975), cujosparâmetros precisam ser calibrados em sítios experimentais.Em concordância com os argumentos avançados por Peters-Lidard et al. (1998), Marshall et al. (2003), efetuaram modificações

do modelo ETA operacional no NCEP/EMC (National Centerfor Environmental Prediction/Environmental Modeling Center)no sentido de atualizar, em base física, a parametrização dasuperfície para analisar o efeito de parâmetros mais realistassobre o ciclo diurno dos fluxos à superfície. Os autoresconcluíram, entre outras coisas, que a umidade na camadasuperficial do solo estava mal-simulada antes das modificaçõesintroduzidas e que a condutividade térmica do solo exerce papelfundamental na repartição dos fluxos à superfície; já naAmazônia Souza et al. (2006), mostraram que as propriedadestérmicas do solo influenciam pouco a repartição dos fluxos deenergia à superfície, sendo a cobertura vegetal responsávelpor esta repartição.

O objetivo deste trabalho é analisar e compreender o papeldas propriedades termodinâmicas do solo sobre a dinâmica daágua no solo na região semi-árida do Brasil. O estudo édesenvolvido na região de Caatinga dos Cariris paraibanos ese baseia na modelagem das transferências de massa e calorno solo introduzida em um modelo SVATs de tipo mosaico,especialmente para aquela região, por Goldfarb (2006) e Werlang(2006). Os parâmetros hidrodinâmicos e termodinâmicos dosolo foram determinados in loco, a partir do estudo experimental.A sensibilidade da evaporação do solo sem vegetação ao valorda condutividade térmica é analisada por meio de um estudoem campo, da variabilidade espacial dessa propriedade.

MATERIAL E METODOS

O experimento foi realizado na Fazenda Escola daUniversidade Federal da Paraíba (7º 22´ 45,1´´ S e 36º 31´47,2´´W), em São João do Cariri, nos Cariris Velhos, no estado daParaíba. A altitude média é de 542 m acima do nível do mar. Aregião é semi-árida, apresentando um índice de aridez de 0,21,segundo Sousa et al. (2004), com chuvas pouco abundantes econcentradas nos meses de fevereiro a abril; sua vegetação éesparsa, alternando-se ora com superfície desnuda e ora comsuperfície coberta por vegetação.

No local do experimento o solo é do tipo Bruno não cálcico,raso, com profundidade de aproximadamente 0,50 m coberto,às vezes por pedregulho ou por capim mimoso logo após operíodo chuvoso; abaixo desta profundidade se tem umapequena camada de intemperismo e a rocha granítica.

No meio da vegetação se ergueu uma torre equipada comdiversos sensores, para medir as variáveis necessárias aoentendimento dos balanços de radiação, de energia e de águaentre o solo, a vegetação e a camada limite de superfície, comum “lay-out” experimental projetado para se testar o modeloproposto por Shuttleworth & Wallace (1985). Todos os dadosforam registrados a cada 20 min. Maiores detalhes sobre oexperimento se encontram em Silva (2003) e Silans et al. (2004).

Sensores de temperatura (tipo thermistors model 108 daCampbell Sci., EUA) foram dispostos horizontalmente nasuperfície do solo descoberto e a 0,02, 0,05, 0,15 e 0,50 m deprofundidade, seguindo-se um perfil vertical. Na superfície, osensor de temperatura foi colocado em um rasgo horizontalcom aproximadamente 6 mm de diâmetro e recoberto com aterra retirada do rasgo. Para determinação do fluxo de calor no



solo foi instalado, também horizontalmente e a 0,05 m deprofundidade, um sensor do tipo HFT-3 da Campbell Sci., EUA.A umidade do solo foi medida com uma sonda TDR naprofundidade média de 0,05 m, a qual foi calibrada in loco(Werlang, 2006). Tensiômetros do tipo Watermark model 257(Campbell Sci. , EUA), também foram instalados nasprofundidades de 0,10, 0,20 e 0,40 m na mesma vertical da sondaTDR.

Determinaram-se as propriedades físicas do solo a partir de90 amostras, em diversas profundidades, na área doexperimento. Observou-se, por meio do exame da densidadeglobal do solo, dG, em várias profundidades, a existência deduas camadas distintas; as curvas de retenção de água nosolo determinadas em laboratório para essas duas camadasforam ajustadas ao modelo de van Genuchten (1980):

mnrS

rh1

donde:h - é o potencial matricial expresso em kPaa - condutivdade hidráulica à saturação

KSAT foi determinada em laboratório com amostrasindeformáveis do solo; posteriormente, a curva dacondutividade em função da umidade do solo, K(q) foi descritapelo modelo de Mualem (1976). Na Tabela 1 estão as principaiscaracterísticas do solo.

de tipo mosaico; ele se constitui, essencialmente, de duascolunas, em que a primeira modeliza as transferências de águae calor no solo e entre o solo e o ar atmosférico e simula osfluxos sobre as partes sem cobertura vegetal do solo; a segundamodeliza as transferências de água e calor no solo coberto porvegetação, na camada entre o solo e o dossel e na camadaentre o dossel e a atmosfera. Esta segunda coluna considerauma vegetação esparsa, assim como características fisiológicasda vegetação (Goldfarb et al., 2006).

Neste trabalho se utiliza do modelo relativo à primeira coluna,isto é, o modelo que simula as transferências entre o solodescoberto e o ar atmosférico. Ele é composto das equaçõesde transferência de massa (a água em forma líquida e vapor), ede calor, no solo e na camada atmosférica entre o solo e a alturado dossel da vegetação. As variáveis de estado do modelo sãoo potencial matricial, h, que representa a umidade do solo, e atemperatura, T, que representa a energia. Escolheu-se opotencial matricial ao invés do teor volumétrico de água nosolo, q, para garantir a continuidade da variável em soloapresentando horizontes distintos, como sugerido em Vauclinet al. (1979).

As equações de transferência de massa e calor no solo sederivam do modelo de Philip & Vries (1957) com modificaçõessugeridas por Milly (1982) e Silans (1986); basicamente, sãocombinações das equações de conservação, ou seja.(conservação da massa e primeira lei da termodinâmica) e dasequações de transporte (Equação de Darcy, equação de Fick eequação da condução de calor). O modelo, descrito em Werlang(2006), resulta em um sistema de equações acopladas efortemente não lineares:

11111 EzTD

zhC

ztTB

thA

e

22222 EzT

Dzh

Czt

TB

th

A

A Eq. 3 representa a transferência de água em forma líquidae em forma de vapor e a Eq. 4 diz respeito à transferência deenergia, em que:

i) os termos A1 (m-1 ) e B1 (K

-1) são interpretados comocapacidades hidráulicas associadas, respectivamente, aogradiente de potencial matricial e ao gradiente de temperatura;

ii) os termos A2 (J m-4 ) e B2 (J m-3 K-1) representam ascapacidades caloríficas associadas ao gradiente do potencialmatricial e ao gradiente de temperatura respectivamente;

iii) os termos C1 (m s-1 ) e D1 ( m2 s-1 K-1) são, respectivamente,

os coeficientes de difusão de água no solo associados aogradiente de potencial matricial e ao gradiente de temperatura:

vhl

h1 D1KDC

vTl

lTT1 D1DDD

Tabela 1. Principais propriedades físicas do soloS r Silte

Camada (cm) %

dG KSAT

(m s-1) m N

00 – 18 41,5 8,3 11,4 1,38 1,5.10-5 0,0063 0,5041 2,0167 18 – 50 49,0 7,9 05,0 1,21 4,4.10-5 0,1411 0,4872 1,9502

Fonte: Werlang (2006)

qS e qr são as umidades volumétricas de saturação e residualdo solo, respectivamente; dG é a densidade global; KSAT é acondutividade hidráulica do solo saturado e a, m e n são oscoeficientes da equação de van Genuchten.

Silans et al. (2006) estimaram a difusividade térmica do solona camada superficial (de 0 a 0,05 m) da área experimental, apartir dos perfís de temperatura, e propuseram uma relaçãopolinomial entre a difusividade térmica e a umidade volumétricado solo, medida a 0,05 m de profundidade:

85

1025

1135

12 10.963,110.813,910.301,410.176,1

donde:q5 - umidade volumétrica em porcentagem medida pela

sonda TDR a 0,05 m

Modelo de transferência de massa e calor no solo semvegetação

O modelo SVATs desenvolvido por Goldfarb (2006) eWerlang (2006) para a região de Caatinga do Cariri paraibano, é

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)



donde:Dh - difusividade isotérmica da água no solo, m s-1

K - condutividade hidráulica do solo não saturada, m s-1

Dvh - difusividade do vapor associada ao gradiente depotencial matricial, kg m-1 s-1

DT - difusividade equipotencial da água no solo, associadaao gradiente de temperatura DlT - difusividade da água líquidaassociada ao gradiente de temperatura, m2 s-1 K-1

DvT - difusividade do vapor associada ao gradiente detemperatura, kg m-1 s-1 K-1

iv) os termos C2 (J m-2 s-1) e D2 (W m-1 K-1 ) representam,respectivamente, os coeficientes isotermo e isopotencial dedifusão do calor no solo;

v) e E1 e E2 são termos-fonte, respectivamente, da equaçãode transferência de massa e da equação de transferência decalor.

Condições de contornoContorno inferior: A região semiárida do Cariri paraibano écaracterizada, entre outros fatores, por solos relativamenterasos. Comumente, a profundidade inferior máxima do solo élimitada por uma camada rochosa de origem magmática, emestados variáveis de intemperismo porém, em geral,impermeável. No local de estudo a profundidade máxima desolo é pouco superior a 0,40 m, motivo pelo qual se considerouque não existe fluxo de umidade a esta profundidade embora aesta mesma pofundidade a temperatura tenha sido consideradaconstante e igual ao valor médio medido a 0,15 m deprofundidade, tendo em vista o forte amortecimento observadoda onda de temperatura, a partir da superfície (Silans et al.,2006).

Contorno superior: Silva & Silans (2005) demonstraram queos processos de transporte de calor e vapor de água entre asuperfície do solo e o topo da vegetação, na Caatinga, em SãoJoão do Cariri ocorrem, prioritariamente, por meio do processode convecção livre; à superfície, a condição de contorno serádada pelo valor negativo do fluxo evaporado e pelo fluxo decalor no solo.

O fluxo de água evaporado é calculado pela metodologiaproposta por Jacobs & Verhoef (1997) para condição deconvecção livre:

32

E,SW

31

a

cL

TPrgb14,0Evap

em que:a - condutividade térmica do ar em repousog - aceleração da gravidadeb - coeficiente de expansão (para gases perfeitos b = 1/T)T - diferença de temperatura entre a superfície do solo e o

ar na altura do dosselPr - número de Prandtl e n é a viscosidade cinemática do arS,E - razão de Bowen de equilíbrio do solo, S, E = /s

cW - um fator corretivo para a evaporação do solo, quandoa umidade da camada superficial está inferior à capacidade decampo,

- constante psicrométrica, e s é a declividade da curvada pressão do vapor de saturação na temperatura do solo.

O fluxo de calor, G, foi medido experimentalmente a 0,05 m deprofundidade; no entanto, este fluxo precisa ser corrigido pois,devido à baixa difusividade térmica do solo existe, no casodeste experimento, um contraste significativo entre acondutividade térmica do material “Neopreno” do qual é feitoo sensor ( = 1,2 W m-1 K) e a condutividade térmica do solo.Silans & Silva (2007) efetuaram esta correção com base nafórmula de Mogensen (1970):

m

m

1r1

1G

G

na qual Gm e G são, respectivamente, os fluxos de calor medidoe o fluxo de calor real; a é um coeficiente empírico; r é a razãoentre a espessura da placa e a raiz quadrada da área transversalao fluxo e m e são as condutividades térmicas do meio e dosolo, respectivamente. Sauer et al. (2003) mostraram que a Eq. 8representa uma correção razoável, desde que outras fontes deerro, como a horizontabilidade do sensor ou o contato com osolo, sejam desprezíveis.

Solução numéricaEm virtude da impossibilidade de solução analítica do

sistema representado pelas equações 3 e 4, utiliza-se o métodonumérico dos volumes finitos, através da integração espaço-temporal das equações diferenciais sobre o volume finitoelementar. Para a integração temporal escolheu-se um esquemasemi-implícito com coeficiente de relaxação de 0,55. Maioresdetalhes sobre a discretização das equações se encontram emWerlang (2006). O metodo de cálculo é iterativo. Adotou-seuma malha irregular tendo em vista a necessidade de sedescrever, com maiores detalhes, os gradientes de temperaturae de potencial matricial na superfície e na fronteira inferior doperfil vertical. Uma distribuição de Gauss foi adotada para ovolume elementar z. O parâmetro z é mais fino próximo àsuperfície e à fronteira inferior e mais grosso no centro.

Aplicação do modeloO modelo foi aplicado no período de 12 a 22 de janeiro de

2002, que corresponde a um longo período de secagem dosolo; nos dias 10 e 11 choveram 14,8 mm, em um solo já úmido,pois na primeira semana de janeiro foram registrados 112mm deprecipitação pluviométrica no local; posterior ao dia 12 dejaneiro não ocorreram chuvas, com exceção do dia 17, com aprecipitação de 2 mm, em torno de meio-dia.

Efetuou-se a simulação considerando-se 120 volumes finitoselementares para a discretização do espaço vertical e umincremento de tempo T = 2s. O fluxo de massa no meio porosoé dado pela combinação dos coeficientes de difusão Dh e DTcom os respectivos gradientes:

(7)

(8)



zTD

zhDq Thm

Modelo de condutividade térmica de JohansenO modelo de Johansen (1975) determina a condutividade

térmica do solo em função do seu valor para o solo seco e osolo saturado, levando-se em consideração a composiçãomineral, a densidade global, a densidade das partículas e onúmero de Kersten (1949). Este método consiste de 3 etapas:

i) Determinação do número de Kersten;ii) Determinação da condutividade térmica do solo seco;iii) Determinação da condutividade térmica do solo saturado.O número de Kersten (ke) é dado pela equação:

secsat

secke

donde: - condutividade térmica aparentesec - condutividade térmica do solo secosat - condutividade térmica do solo saturado

Johansen desenvolveu uma equação semiempírica para ocálculo da condutividade térmica do solo seco:

G

Gsec d947,02700

7,64d135,0

sendo:dG - densidade global do solo em, kg m-3

2700 - densidade da partículas, kg m-3

Johansen mostrou que as variações da microestrutura dosolo têm pouca influência na condutividade térmica do solosaturado e propôs, então, calcular a condutividade térmica dosolo saturado por meio da média geométrica das condutividadestérmicas dos constituintes minerais, qual seja:

PTag

)PT1(ssat

em que:s - condutividade térmica dos minerais, dada pela relação

s = q qm

m e q, m a fração volumétrica do quartzo e dosminerais, respectivamente

PT - porosidade

Johansen estabeleceu, também, uma relação entre o númerode Kersten e a umidade volumétrica relativa do solo, para soloscom textura grosseira e com textura fina:

ke = 0,7 log10Sr + 1

para os solos com textura grosseira, quando Sr 0,05

ke = log10Sr + 1

para os solos com textura fina quando Sr 0,1

Werlang (2006) ajustou o modelo de Johansen às condiçõesexperimentais do Cariri paraíbano, fazendo uma correção daumidade relativa, já que o q residual determinadoexperimentalmente é relativamente alto (qr = 0,083). Usou, então,a expressão da umidade relativa usualmente utilizada nosmodelos para caracterização da curva de retenção e dacondutividade hidráulica: Sr = ( - r)/( S - r). O valor de secfoi calculado a partir da equação (10) na qual o valor docoeficiente empírico 64,7 foi ajustado para que o valor de seccorrespondesse ao valor experimental. Para estimar o valor desat esta autora usou a mesma formulação proposta porJohansen considerando, também, a condutividade térmica doar:

)PT(arag

)1(ssat

sss

Variabilidade espacial da condutividade térmica do soloPara o estudo da variabilidade espacial da condutividade

do solo, 20 amostras indeformadas foram coletadas naprofundidade de 0,05 m, sendo as amostras 1 a 8 coletadas emum transect centralizado na torre e as amostra 9 a 20 coletadasde forma aleatória na área de um hectare em torno da torre, ouseja, neste estudo o interesse foi focado na variabilidadeespacial de pequena escala, em torno do sítio experimental. AFigura 1 apresenta a localização do sítio de amostragem nasub-bacia hidrográfica em que se situa o experimento.

P9

P8

P1

100m

100m

P1

P8

P9P10

P11

P12P13

P14

P15P16P17

P18P19

P20

Rede de DrenagemLimite da Sub-Bacia 2Ponto de AmostragemEstação MetereológicaEscoamento Superficial

CONVENÇÕES

P20

P19 P18

P17 P16P15

P14

P13P12

P11P10

Figura 1. Mapa de localização dos pontos amostrados

Determinam-se, para cada amostra, a porcentagem de matériaorgânica (MO), a densidade global (dG) e o teor de mineraisexistentes no solo. Para a matéria orgânica usou-se o teste damufla a 500 ºC durante o período de 3 h conforme metodologiada EMBRAPA (1997). Para a determinação dos teores emminerais utilizou-se a metodologia do Laboratório deSolidificação Rápida na UFPB, em que o teor de minerais éobtido através de um espectrômetro por Dispersão deComprimento de Onda WS-XRF, em que a amostra é triturada e

(9)

(10)

(15)

(11)

(12)

(13)

(14)



submetida a uma prensa de 9 toneladas; após este processo secoloca a amostra no espectrômetro, durante 15 min obtendo-se, assim, a porcentagem de minerais existente em cada amostra.

A condutividade térmica a partir da qual se calcula adifusividade térmica introduzindo a capacidade calorífica dosolo, foi modelada pelas equações propostas por Johansen(1975) com as modificações introduzidas por Werlang (2006)para o solo do Cariri paraíbano, para as 20 amostras realizadas.

Efeito da variabilidade espacial da difusividade térmicasobre a evaporação do solo

A variação da evaporação do solo no espaço físico emvirtude da variação da difusividade térmica, foi avaliada pelaequação abaixo:

EvapEvapEvapE i

donde:Evapi - evaporação de um dia (13 ou 15) para a amostra i e

Evap é a média da evaporação das 20 amostras nos dias 13 e 15de janeiro, respectivamente; o dia 18 não foi considerado devidoao valor muito baixo da evaporação média, o que poderiaprejudicar a análise.


Nas Figuras 3 e 4 são traçados os valores de Dh e de DT, emfunção da umidade volumétrica, q. Pode-se observar, nessasfiguras e em ambos os casos, os componentes devidos à águaem forma líquida e a água em forma de vapor. Observam-se,também, em ambas as figuras, os pontos característicoscorrespondentes à capacidade de campo (Cc) e ao ponto demurcha (Pm). Nos dois casos, quando o solo é úmido predominaa difusão em forma líquida; quando a umidade volumétricadesce abaixo de 0,11 m3 m-3, a difusão em forma de vapor passaa dominar; o importante, porém, é observar os valores doscoeficientes de difusão. Basicamente, Dh varia de 10-4 m s-1 ,quando o solo é úmido, a 10-15 m s-1 quando o solo é seco e DTvaria de 10-7 m2 s-1 K-1 , quando o solo é úmido, a 10-11 m2 s-1 K-1

quando o solo é seco, mostrando que o valor do coeficiente de

difusão relativo ao gradiente de potencial matricial (isotermo)é bem maior que o coeficiente de difusão relativo ao gradientede temperatura (isopotencial) quando o solo é úmido,ocorrendo o inverso para um solo seco.

Figura 2. Coeficiente de difusão da água devido aogradiente de potencial matricial, Dh = K + (1/r1)Dvh (Eq.5). Cc - Capacidade de campo; Pm - Ponto de murcha

0.01

0.11

0.21

0.31

0.41

1.E-31 1.E-28 1.E-25 1.E-22 1.E-19 1.E-16 1.E-13 1.E-10 1.E-07 1.E-04

Dvh K Dh

Dh (m s-1)

(m

3 m-3)

DT (m2 sK)

(m

3 m-3)

0.01

0.11

0.21

0.31

0.41

1.E-27 1.E-24 1.E-21 1.E-18 1.E-15 1.E-12 1.E-09

DLT DvT DT

Cc

Pm

Figura 3. Coeficiente de difusão da água devido ao gradientede temperatura, DT = D1T + (1/r1)DvT (Eq. 6). Cc - Capacidadede campo; Pm - Ponto de murcha

Tem-se observado, na região semi-árida de Caatinga, queos gradientes de temperatura na camada superficial do solosão muito fortes, graças à baixa difusividade térmica do solo;no entanto, durante o dia os gradientes de temperatura e osgradientes de potencial matricial, são de sinal invertido.Verificaram-se, então, a 0,05 m de profundidade, na qual adifusividade térmica foi determinada, as contribuiçõescomparadas dos fluxos de água devidos ao gradiente depotencial matricial e ao gradiente de temperatura, bem como ofluxo total. Os cálculos foram feitos para os dias 13, 15 e 18 dejaneiro; os fluxos são apresentados na Figura 4 (A, B, C); ofluxo de massa é dirigido para baixo, quando ele é positivo, istoé, no sentido de z crescente.

Observa-se, nos três dias simulados, que no período das 11h e 20 min às 21 h, o fluxo de água relativo ao gradiente térmicose opõe ao fluxo de água em virtude do gradiente de pressãomatricial. Para os três dias simulados o valor do fluxo total énegativo porém muito próximo de zero, isto é, a 0,05 m o soloseca muito lentamente visto que os gradientes de temperaturatêm, por efeito, frear consideravelmente a evaporação do solodurante o dia. Este fato é de suma importância para o controlenatural da evaporação do solo na região semi-árida da Caatinga.Agan & Berliner (2004), encontraram efeitos diurnos similaresem uma área árida de Israel e observaram, em certos dias, umaumidificação diurna da camada superior do solo a qual osautores atribuiram à absorção da umidade do ar atmosférico.Ao comparar a repartição dos fluxos à superficie em duas áreasda região amazônica com cobertura diferente, Souza et al. (2006)deduziram que nesta região a cobertura vegetal apresenta papelprimordial e não as propriedades termodinâmicas do solo. JáBoulet et al. (1997) concluiram que em condições áridas o fluxode calor no solo e, consequentemente, a condutividade térmicajunto com o gradiente de temperatura apresentam grandeinfluência na repartição do saldo de energia em calor sensívele calor de evaporação. Em um pomar de mangueiras irrigadas,Borges et al. (2008), concluiram que o fluxo de calor no solopouco influencia a repartição da energia entre calor sensível ecalor latente mas os valores dos fluxos de calor medidos ecorrigidos do calor armazenado acima da placa do fluxômetropouco se diferenciaram do valor nulo.

(16)



O fato motivou os autores deste trabalho a analisarem asensibilidade dos resultados do modelo, mais precisamente aevaporação do solo e a temperatura da superfície, ao parâmetrodifusividade térmica.

Os resultados das análises para determinação dasconcentrações em matéria orgânica, quartz e outros minerais,utilizadas na modelagem da condutividade térmica, estãoapresentados na Tabela 2. As porcentagens de cada amostrasão calculadas em relação ao volume de sólidos da amostrautilizada.

Na Tabela 3 se apresentam os valores da média, do desviopadrão e do coeficiente de variação, tal como a funçãodensidade de probabilidade que melhor se ajustou pelo testede aderência de Kolmogorov-Smirnov, adotando um nível designificância de 5%. Apesar do pequeno número de amostrasverificou-se, antecipadamente, que as amostras colhidas notransect pertenciam à mesma população estatística que asdemais amostras, utilizando-se o teste “U” de Wilcoxon, Manne Whitney.

A maior variabilidade espacial foi encontrada para o teor dematéria orgânica mas seu valor permanece baixo. A densidade

A. Dia 13

B. Dia 15

Flux

o de

águ

a (m

s-1)

B. Dia 18

Horas

Figura 4. Fluxos de água devidos ao gradiente de potencialmatricial (A), ao gradiente de temperatura (B) e total (C).O fluxo é dirigido para baixo quando seu valor é positivoe para cima em caso contrário

Tabela 2. Densidade global (dG) e concentrações emmatéria orgânica (MO), quartzo (q) e demais minerais(M) do solo

MO q M

Amostra dG (%)

01 1,53 2,413 53,74 43,85 02 1,23 2,995 50,17 46,84 03 1,48 2,476 51,42 46,14 04 1,40 3,308 52,42 44,27 05 1,22 3,467 52,60 43,94 06 1,31 4,398 52,92 42,68 07 1,22 3,357 53,20 43,45

Tran

sect

08 1,26 3,467 53,35 43,18 0 09 1,52 1,688 53,45 44,87

10 1,27 3,055 54,15 42,80 11 1,30 4,125 54,17 41,71 12 1,39 4,605 54,33 41,07 13 1,28 2,743 54,34 42,92 14 1,12 4,938 54,56 40,50 15 1,30 2,259 54,69 43,05 16 1,15 2,968 54,90 42,09 17 1,06 3,521 55,00 41,48 18 1,54 3,595 55,07 41,34 19 1,32 2,222 55,63 42,15

Alea

tória

20 1,40 2,827 56,69 40,49

Tabela 3. Média, desvio-padrão, coeficiente de variaçãoe função densidade de probabilidade da densidade global,dG e das concentrações em matéria orgânica (MO), quartz(q) e outros minerais (M)

Propriedades Média Desvio padrão

Coeficiente de variação

(%)

Função densidade de probabilidade

dG

MO (%) q (%) M(%)

01,320 04,195 54,000 43,085

0,135 1,039 2,000 1,688

10,2 24,8 03,7 03,9

Log-normal Log-normal Log-normal Log-normal

global apresenta variabilidade espacial média. Uma análisegeoestatística dos valores encontrados mostrou não haverdependência espacial entre os pontos amostrados significandoque a distribuição é aleatória. Desta forma, analisou-se asensibilidade do valor de evaporação à variação da difusividadetérmica efetuando-se 20 simulações, ou seja, uma para cadaponto amostrado em que os resultados estão na Tabela 4.

No dia 13 o desvio padrão dos valores de E foi de 23% e nodia 15, de 17%, o que mostra a sensibilidade da evaporaçãocalculada pelo modelo, à difusividade térmica. Os maioresvalores de desvio relativo em relação à media, E, chegam aultrapassar os 40 % em algumas amostras.

Verifica-se claramente, pelos resultados encontrados, aimportância da difusividade térmica na dinâmica da água nacamada superficial do solo e, consequentemente, no processode evaporação. O ponto 19 (amostra 19) apresenta, segundoWerlang (2006), a curva média de difusividade térmica paratoda a área amostrada. Essa mesma amostra, apesar da nãolinearidade dos processos envolvidos na evaporação do solo,também apresentou a evaporação mais próxima à média; já astemperaturas de superfície apresentaram pequenas variaçõesde uma amostra para outra. Observando-se as temperaturasmáximas diárias calculadas com as 20 simulações obteve-se,



para o dia 13 de janeiro, um coeficiente de variação de 0,50 e de0,42% para o dia 15; as maiores diferenças em relação à médiadas temperaturas máximas da superfície foram sempre inferioresa meio grau.

Os resultados aqui apresentados confirmam a preocupaçãode Peters-Lidard et al. (1998) ao analisarem o efeito de umaparametrização simplificada e irreal da condutividade térmicado solo sobre a distribuição espacial da repartição da energialíquida em calor sensível e calor no solo, simulada pelo modeloToplats (Topmodel based Land Atmosphere Transfer Scheme).Esses autores explicaram tal variabilidade pela repartiçãoespacial da umidade da camada superficial do solo, simuladapelo modelo, e concluiram sobre a necessidade de uma avaliaçãoe representação mais próximas da realidade da condutividadetérmica do solo.

CONCLUSÕES

1. O coeficiente de difusão isotermo é bem maior que ocoeficiente de difusão isopotencial quando o solo é úmido,ocorrendo o contrário quando o solo é relativamente seco.

2. O processo de evaporação do solo é freiado, podendoser até anulado quando o solo já é pouco úmido, no períododiurno, mais precisamente entre o meio-dia solar (11:30 horalocal) e o anoitecer.

3. A baixa difusividade térmica do solo, responsável poresses fortes gradientes de temperatura constitui-se, então, emum poderoso mecanismo de controle da evaporação do solo,nas horas mais quentes do dia.

4. A evaporação do solo é sensível e a temperatura de suasuperfície pouco sensível a variabilidade da difusividade térmicado solo.

Os resultados obtidos nesta pesquisa reforçam aconstatação, já evocada por Peters-Lidard et al. (1998), de quemodelos SVATs devem incorporar descrições mais elaboradas

das propriedades termodinâmicas do solo, particularmente emregiões semi-áridas, para simular corretamente a repartição dosfluxos de energia à superfície.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPQ, que financiou a pesquisa;ao CTHIDRO, pela bolsa de doutorado de um dos autores, e aorevisor anônimo, pelas correções e sugestões para melhorareste artigo.

LITERATURA CITADA

Agam, N.; Berliner, P. R. Diurnal water content changes in thebare soil of a coastal desert. Journal of Hydrometeorology,v.5, p.922-933, 2004.

Bolle, H. J.; André, J. C.; Arrie, J. L.; Barth, H. K.; Bessemoulin,P. A. B.; de Bruin, H. A. R.; Cruces, J.; Dugdale, G.; Engman,E. T.; Evans, D. L.; Fantechi, R.; Fielder, F.; Van de Griend,A.; Imeson, A. L.; Jochum, A.; Kabat, P.; Kratsch, P.;Lagouarde, J. P.; Langer, I.; Llamas, R.; Lopes-Baeza, E.;Melia – Muralles, J.; Muniosguren, L.S.; Nerry, F.; Noilhan,J.; Oliver, H. R.; Roth, R.; Saatchi, S. S.; Sanchez Dias, J.; deSanta Olalla, M.; Shutleworth, W. J.; Sogaard, H.; Stricker,H.; Thornes, J.; Vauclin, M.; Wickland, D. EFEDA: Europeanfield experiment in a desertification-threatened area. AnnalesGeophysicae, v.11, p.173-189, 1993.

Borges, C. J. R.; Azevedo, P. V. de; Silva, V. de P. R.; Campos, H.B. C.; Moura, M. S. B., Soares, J. M.; Silva, B. B. da. Influênciado calor armazenado no sistema solo-planta no balanço deenergia em pomar de mangueiras. Revista Brasileira deEngenharia Agrícola e Ambiental, v.12, 2008.

Boulet, G.; Braud, I.; Vauclin, M. Study of the mechanisms ofevaporation under arid conditions using a detailed modelof the soil atmosphere continuum. Application to the EFEDAexperiment. Journal of Hydrology, v.193, p.114-141, 1997.

Boulet, G.; Chehbouni, A.; Braud, I. Mosaic versus dual sourceapproaches for modeling the surface energy balance of asemi-arid land. In: American Meteorological Society –Special symposium on hydrology. Phoenix, Arizona – Paper1.7, 1998. 3p.

Braud, I. A. C.; Antonino, A. C. D.; Vauclin, M.; Thony, J. L.;Ruelle, P. A Simple soil-plant-atmosphere Transfer Model(SiSPAT): Development and field verification. Journal ofHydrology, v.166, p.213-250, 1995.

Chehbouni, A.; Goodrich, D. C.; Moran, M. S.; Watts, C. J.;Kerr, J. H.; Dedieu, G.; Kepner, W. G.; Shuttleworth, W. J.;Sonooshian, S. A preliminary synthesis of major scientificresults during the SALSA program. Agricultural and ForestMeteoroly, v.105, p.311-323, 2000.

De Vries, D. A. Thermal properties of soils. In: van Wijk, W. R.(ed.). Physics of plant environment. Amsterdam: NorthHolland Publishing, 1963.

Tabela 4. Desvio percentual, E, em relação à evaporaçãomédia

Amostras E (%) dia 13 E (%) dia 15 01

02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

2,097 20,273

-26,132 -14,438 20,273

2,097 20,398 11,553

-31,874 8,318 3,470

-12,306 7,900

43,923 2,900

35,419 -42,170 -35,822

-1,105 -14,775

4,076 14,945

-17,302 -9,976 14,945

4,076 15,821

9,372 -22,978

4,521 3,693

-6,542 8,206

29,230 1,652

21,588 -33,103 -30,481

-1,133 -10,611



EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agrícola. Manualde métodos de análises de solo. Rio de Janeiro: CentroNacional de Pesquisa de Solos, 2 ed., 1997, 212p.

Goldfarb, M. C. Contribuição da vegetação tipo caatinga nosprocessos de transferência de calor e massa no complexosolo-vegetação-atmosfera na região semiárida de São Joãodo Cariri, João Pessoa: UFPB. 2006, 116 p. Tese Doutorado

Goutorbe, J. P.; Lebel, T.; Dolman, A. J.; Gash, J. H. C.; Kabat,P.; Kerr, Y. H.; Monteny, B.; Prince, S. D.; Stricker, J. N. M.;Tinga, A.; Wallace, J. S. An overview of HAPEX-Sahel: astudy in climate and desertification. Journal of Hydrology,v.188-189, p.4-17, 1997.

Jacobs, A. F. G.; Verhoef, A. Soil evaporation from sparse naturalvegetation estimated from Sherwood Numbers. Journal ofHydrology, v.188-189, p.443-452, 1997.

Johansen, O. Thermal conductivity of soils. Norway:University of Trondheim, 1975. Ph.D. Thesis

Kersten, M. S. Thermal properties of soils. University ofMinnesota Engineering Experiment Station Bulletin, 1949.

Marshall, C. H.; Crawford, K. C.; Mitchell, K. E. The Impact ofthe land surface physics in the operational NCEP ETA modelon simulating the diurnal cycle: Evaluation and testing usingOklahoma mesonet data. Weather and Forecasting, v.18,p.748-768, 2003.

McCumber, M. C.; Pielke R. A. Simulation of the effects of surfacefluxes of heat and moisture in a mesoscale numerical model.Journal of Geophysics Research, v.86, p.9929-9938, 1981.

Milly, P. C. D. Moisture and heat transport in hystereticinhomogeneous porous media: A matric head-basedformulation and a numerical model. Water ResourceResearch, v.18, p.489-498, 1982.

Mogensen, V. O. The calibration factor of heat flux meters inrelation to the thermal conductivity of the surroundingmedium. Agricultural Meteorology, v.7, p.401-410, 1970.

Mualem, Y. A new model for predicting the hydraulicconductivity of unsaturated porous media. Water ResourceResearch, v.12, p.513-522, 1976.

Oliveira, M. B. L.; Santos A. J. B.; Manzi, A. O.; Alvalá, R. C. S.;Correia, M. F.; Moura, M. S. B. Trocas de energia e fluxo decarbono entre a vegetação de Caatinga e atmosfera noNordeste brasileiro. Revista Brasileira de Meteorologia, v.21,p.378-386, 2006.

Peters-Lidard, C. D.; Blackburn, E.; Liang, X.; Wood, E. F. TheEffect of soil thermal conductivity parameterization onsurface energy fluxes and temperatures. Journal of theAtmospheric Sciences, v.55, p.1209-1224, 1998.

Philip, J. R.; Vries, D. A. de. Moisture movement in porousmaterials under temperature gradients. TransactionAmerican. Geophysician Union, v.38, p.222-232, 1957.

Sauers, T. J.; Meek, D. W.; Ochsner, T. E.; Harris, A. R.; Horton,R. Errors in heat flux measurement by flux plates ofcontrasting design and thermal conductivity. Vadose ZoneJournal, v.2, p.580-588, 2003.

Shuttleworth, W. J.; Wallace, J. S. Evaporation from sparsecrop – An energy combination theory. Quarter Journal ofRoyal Meteorology Society, v.111, p.839-855, 1985.

Silans, A. M. B. P. de. Transferts de masse et de chaleur dansun sol stratifié soumis à une excitation atmosphériquenaturelle: Comparaison modèle-expérience. Grenoble: InstitutNational Polytechnique de Grenoble, França, 205p. 1986.Tese Doutorado

Silans, A. M. B. P. de; Monteny, B. A.; Lhomme, J. P. Thecorrection of soil heat flux measurement to derive an accurateenergy balance by the Bowen ratio method. Jounal ofHydrology, v.188, p.453-465, 1997.

Silans, A. M. B. P. de; Silva, F. M. Fluxo de calor sensível eevapotranspiração na Caatinga: Estudo experimental. RevistaBrasileira de Recursos Hídricos, v.13, p.1- 14, 2007.

Silans, A. M. B. P. de; Silva, F. M.; Barbosa F. A. R. Determinaçãoin loco da difusividade térmica num solo da região deCaatinga-PB. Revista Brasileira de Ciência dos Solos, v.30,p.41-48, 2006.

Silans, A. M. B. P. de; Silva, F. M.; Werlang, L. M.; Goldfarb, M.C. The role of Soil and vegetation in the hydrology of asemi-arid basin: an experimental study in the north-east ofBrazil. In: Hydrology: Science and practice for the 21stCentury, 2004, London. British Hydrological Society, v.2,p.139–145, 2004.

Silva, F. M. Estudo teórico-experimental dos balançosenergético, radiativo e hídrico no complexo solo-vegetação-atmosfera em região de Caatinga. João Pessoa: UFPB, 2003.186p. Tese Doutorado

Silva, F. M.; Silans, A. M. B. P. de. Experimento cariri: Um estudoexperimental – Fase 1. Interface (Porto Nacional), v.2, p.125-130, 2005.

Sousa, B. I.; Silans, A. M. B. P. de; Santos, J. B. Contribuição aoestudo da desertificação na bacia do Taperoá. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.8, p.292-298, 2004.

Souza, J. R. S.; Makino, M.; Araújo, R. L. C.; Cohen, J. C. P.;Pinheiro, F. M. A. Thermal properties and heat fluxes insoils under Forest and pasture in Marabá, PA, Brazil. RevistaBrasileira de Meteorology, v.21, p.89-103, 2006.

van Genuchten, M. T.; Nilsen, D. R. On describing andpredicting the hydraulic properties of unsaturated soils.1980.

Vauclin, M.; Haverkampf, R.; Vachaud, G. Résolution numériqued’une équation de diffusion non linéaire. Application àl’infiltration de l’eau dans les sols non saturés. Pressesuniversitaires de Grenoble, 1979. 183p.

Werlang, L. M. Transferência de massa e calor no complexosolo-vegetação-atmosfera: Sensibilidade do modelo àvariabilidade espacial da condutividade térmica do solo.João Pessoa: UFPB, 145p. 2006. Tese Doutorado

959Modelagem da variação horária da temperatura do ar em Petrolina, PE, e Botucatu, SP


1 Doutorando em Irrigação e Drenagem/FCA-UNESP. Fone (14) 3354-0905. Email: [email protected] Mestrando em Energia na Agricultura/FCA-UNESP. Fone: (14) 3811-7169. E-mail: [email protected]; [email protected] FCA/UNESP, CP 237, CEP 18610-307, Botucatu, SP. Fone: (14) 3811-7165. E-mail: [email protected] Embrapa - Semiárido, CP 23, CEP 56302-970, Petrolina, PE. Fone: (87) 3861-1711. E-mail: [email protected]

Modelagem da variação horária da temperaturado ar em Petrolina, PE, e Botucatu, SP

Clóvis M. C. Ramos1, Alessandra F. da Silva2, Anderson A. da C. Sartori2,Célia R. L. Zimback3 & Luís H. Bassoi4

RESUMOA temperatura do ar é um elemento climático de interesse para diversos estudos relacionados à produçãoagrícola. A partir de dados de temperatura do ar de Botucatu, SP, e Petrolina, PE (diferentes classificaçõesclimáticas), medidos entre janeiro de 2004 e dezembro de 2005, foram selecionados dados pontuaiscom intervalos de seis horas entre cada observação para cada dia. Desta forma, foram analisados trêsconjuntos de dados, variando a hora do primeiro registro, utilizando a técnica de geoestatística com ointuito de verificar e quantificar o grau de dependência temporal entre as observações. Comprovada adependência temporal, o método da krigagem ordinária foi utilizado a fim de modelar a variação datemperatura do ar com o intervalo de uma hora. A análise geoestatística demonstrou a dependênciatemporal com ajuste ao modelo esférico, em ambas as localidades, (alcance de 11,6 h para Botucatu e12,7 h para Petrolina). Para ambas as localidades o horário de medida da temperatura do ar, foi fatorimportante na exatidão de estiamtiva da variação da temperatura. Os registros às 2, 8, 14 e 20 h e às 4,10, 16 e 22 h, geraram modelos com melhor desempenho, os modelos baseados nos registros às 9, 15e 21 h, mostraram desempenho inferior.

Palavras-chave: geoestatística, dependência temporal, elemento climático

Modeling the hourly variation of air temperatureat Petrolina and Botucatu, Brazil

ABSTRACTThe air temperature is a climatic element of interest for several agricultural related studies. Hence, dailyair temperature from two locations in Brazil (Botucatu and Petrolina, with different climate classification),hourly recorded from January 2004 to December 2005, were analysed to verify if 24 h long air temperaturevariation can be predicted with 6 h interval records. Three data set were selected, with different first timerecord of air temperature, and analyses performed using geoestatistics to confirm the temporal dependencyof records. Then, ordinary krigging was used to model air temperature variation within 1 h interval, andspherical model presented the best approach, with range of 11.6 h for Botucatu and 12.7 for Petrolina.For both locations, the time of air temperature recording was the most importnat factor on accuracy ofestimation of air temperature variation. Records at 2, 8, 14 and 20 h and at 4, 10, 16 and 22 h presentedthe best approaches, but for records at 9, 15 and 21 h, the approach was worst.

Key words: geoestatistics, temporal dependency, climatic element








960 Clóvis M. C. Ramos et al.


INTRODUÇÃO

As alterações climáticas e suas consequências para aagropecuária constituem, atualmente, uma das grandespreocupações da comunidade científica. Um dos elementosclimáticos mais relacionados à produção agrícola é a temperaturado ar. A temperatura do ar afeta o comportamento germinativodas sementes. A faixa ótima de temperatura para germinação deespécies de regiões tropicais está entre 20 e 35 ºC e de regiõestemperadas entre 8 e 25 ºC (Larcher, 2000). Diversos autoresobservaram que a variação da temperatura interfere nopercentual e velocidade de germinação (Lopes & Pereira, 2005;Lopes et al., 2005; Lima et al., 2007; Silva & Aguiar, 2004; Steckelet al., 2004). A atividade fotossintética é dependente datemperatura do ar, uma vez que seus catalisadores expressamsua atividade máxima em determinada faixa de temperatura.Observações fenológicas da data de floração, de brotação esenescência, mantêm uma relação estreita com fatoresambientais e climáticos, o que gera melhor entendimento dafisiologia vegetal em condições naturais. A associação de sériestemporais de dados fenológicos a fatores climáticos,proporciona um meio de ajudar nas previsões de impactosbiológicos das mudanças climáticas futuras (Thompson &Clark, 2006).

Desta forma, o conhecimento antecipado das condiçõesclimáticas e sua variação ao longo de um ciclo de cultivo, sãosignificativos para a tomada de decisão e consequenteintervenção, com objetivo de aumentar o rendimento da cultura.Cavalcanti et al. (2006) estimou a temperatura do ar através demodelo que utilizava coordenadas geográficas e anomalias detemperaturas da superfície do mar, para séries temporais dasmédias mensais de temperatura no Nordeste brasileiro.Medeiros et al. (2005), por sua vez, obtiveram estimativas datemperatura do ar mínima, média e máxima, gerando mapastemáticos para a mesma região. No estudo de séries temporaisCargnelutti Filho et al. (2006) destacam a importância de sedeterminar o tamanho ótimo de amostra para estimar atemperatura média mensal de uma localidade, além davariabilidade temporal e espacial. Recentemente, com odesenvolvimento e expansão dos sistemas de informaçõesgeográficas (SIG), é possível realizar a caracterização espaço-temporal de variáveis ambientais em grandes extensõesterritoriais (Santos et al., 2011).

A variabilidade climática anual está associada às estaçõesdo ano, Gurgel et al. (2003) observaram a relação entre avariabilidade anual e inter anual sobre a vegetação. Em latitudesmédias é marcante o contraste entre as estações do ano; nostrópicos esta variabilidade é menos acentuada em termos detemperatura do ar.

Para caracterizar a variabilidade da temperatura do ar énecessário analisar sua distribuição. A variabilidade temporalpode ser estudada por meio das ferramentas da geoestatística,fundamentada na teoria das variáveis regionalizadas, em queos valores de uma variável estão relacionados à sua disposiçãotemporal. As observações tomadas a um curto espaço de tempose assemelham mais do que aquelas tomadas a tempos maiores(Vieira et al., 1981). Almeida et al. (2011) utilizaram essa ferramentana análise temporal da precipitação, com melhores resultados

na estimação da precipitação em comparação ao modelo desérie temporal SARIMA. Estefanel et al. (1994) observaramque dias com temperatura do ar alta, ocorrem agrupados e nãode forma independente. Esta temperatura do ar tende apermanecer elevada durante vários dias, até a entrada de umamassa de ar fria, sugerindo uma dependência na variação datemperatura do ar, ao longo do tempo.

A estimativa da dependência entre amostras vizinhas noespaço ou no tempo pode ser realizada através daautocorrelação, para amostragem em uma direção. Landim (2006)afirma que o semivariograma mostra a medida do grau dedependência espacial entre amostras ao longo de um suporteespecífico. A geoestatística estima valores em pontos nãoamostrados, na confecção de mapas por meio da krigagem e namodelagem de determinada variável. Desta forma, estaferramenta pode estar ligada à obtenção de um modelo dedependência espacial ou temporal (Almeida et al., 2011). Nométodo da krigagem, os pesos são atribuídos de acordo com avariabilidade espacial/temporal expressa no variograma.

Em estudos que exijam o conhecimento das temperaturasdo ar ao longo do dia, nem sempre existem estaçõesmeteorológicas automáticas, próximas para observar estavariável climática. O tamanho da amostra (número deobservações) é um importante fator para ajuste do modelo devariação horária da temperatura do ar. Ao se determinar otamanho da amostra, em determinado local, necessária paracaracterizar uma variável, é preciso estabelecer um erro máximoaceitável com um grau de confiança.

Nas estações agrometerológicas convencionais do Brasilexistem registros de temperatura do ar em três horários 9, 15 e21 h. Com base na tomada de temperatura do ar nesses horários,poderiam ser gerados modelos que estimem a variação horáriada temperatura do ar durante o dia. Assim sendo, este trabalhotem por objetivo modelar a variação horária da temperatura doar ao longo do dia para as cidades de Botucatu, SP, e dePetrolina, PE, utilizando geoestatística, a fim de conhecer osmelhores horários de registros para estimar a variação datemperatura do ar ao longo de 24 h.

MATERIAL E MÉTODOS

Os dados de temperatura do ar da cidade de Botucatu-SPforam coletados na Estação Meteorológica da FazendaLageado, da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP,campus de Botucatu, entre janeiro de 2004 a dezembro de 2005.A fazenda se situa na latitude de 22° 51' S e na longitude de 48°26' W, com 786 metros de altitude, com temperatura média diáriado mês mais frio (julho) de 17,1 ºC e a do mês mais quente(fevereiro) de 23,3 ºC, e com precipitação média anual de 1314mm. O clima da região é do tipo Cwa, clima temperado quente(mesotérmico), de acordo com a classificação de Köppen (Cunhaet al., 1999). Os dados de temperatura do ar da cidade dePetrolina, PE, foram coletados na Estação AgrometeorológicaAutomática de Bebedouro, pertencente à Embrapa Semiárido,Petrolina, entre janeiro de 2004 a dezembro de 2005. A estaçãoestá situada na latitude de 09° 09' S e na longitude de 40° 22' W,com 365,5 m de altitude. O clima da região é do tipo BSwh’,



segundo a classificação de Köeppen, que corresponde a umaregião climaticamente árida, com período chuvoso de janeiro aabril (Teixeira et al., 2002).

Os dados de temperatura média horária do ar (T24) foramanalisados utilizando-se a técnica de geoestatística. Dadospontuais com intervalos de 6 h entre cada observação foramselecionados para cada dia dos anos. Desta forma, foramanalisados três conjuntos de dados variando a hora doprimeiro registro de temperatura do ar: T2-8-14-20, commedidas às 2, 8, 14, 20 h; T4-10-16-22 com medidas às 4, 10,16, 22 h; e T9-15-21, com observações de temperatura às 9,15, 21 h. Para os pontos não coletados por falha doequipamento, mantiveram-se as coordenadas do eixohorizontal e vertical sem valor de temperatura do ar.Inicialmente, verificou-se a presença de pontos discrepantes(outliers); na sequência, realizou-se uma análise descritivados dados para determinação da média, mediana, valor mínimoe máximo, desvio-padrão, coeficientes de variação, assimetriae curtose. A análise geoestatística foi realizada com o intuitode se verificar a existência e quantificar o grau de dependênciatemporal entre as observações, com base na pressuposiçãode estacionariedade da hipótese intrínseca, a qual é estimadapela equação abaixo, segundo Vieira et al. (1983). As variânciasforam calculadas pela Eq. 1:

hN

1i

2ii hxZxZ

hN21h*

em que: *(h) é a variância para um vetor h (dias); Z(x) e Z(x+h)são os pares de observações de temperatura, separados pelovetor h (dias); N(h) é o número de pares de valores medidosZ(x), Z(x+h), separados por um vetor h. Do ajuste de um modelomatemático aos valores calculados de *(h), foram estimadosos coeficientes efeito pepita (C0), patamar (C0 + C1) e o alcance(Ao) do modelo teórico para o variograma. Os modelos foramajustados pelo programa GS+ 9.0 (Robertson, 2009),considerando a menor soma do quadrado dos resíduos, o maiorcoeficiente de determinação (R2) e o coeficiente de correlaçãoobtido pelo método de validação cruzada. Comprovada adependência temporal, utilizou-se o método da krigagemordinária a fim de modelar a variação da temperatura do ar como intervalo de uma hora e assim estimar os valores não medidosno tempo.

A fim de verificar a exatidão dos dados estimados foramcorrelacionados valores estimados com os medidos, pelaregressão linear. Desta forma foram considerados os seguintesindicadores estatísticos, de precisão: coeficiente de correlação“r”; de exatidão: índice de Willmott “d” e de confiança ou

desempenho “c” (Camargo & Sentelhas, 1997). A precisão édada pelo coeficiente de correlação que indica o grau dedispersão dos dados obtidos em relação à média, ou seja, oerro aleatório. A exatidão está relacionada ao afastamento dosvalores estimados em relação aos observados.Matematicamente, esta aproximação é dada por um índicedesignado de concordância, representado pela letra “d”(Willmott et al., 1985). Seus valores variam de zero (para nenhumaconcordância) a um (para a concordância perfeita). O índice édado pela Eq. 2:

22 OOiOPiOiPi1d

donde: Pi é o valor estimado, Oi é o valor observado e O é amédia dos valores observados.

O índice “c” utilizado neste trabalho indica o desempenhodos métodos, reunindo os índices de precisão “r” e de exatidão“d”, expresso da seguinte forma (Eq. 3):

drc

O critério adotado para interpretar o desempenho dosmétodos propostos por Camargo & Sentelhas (1997) atravésdo valor do índice “c” é: > 0,85, ótimo; 0,76 a 0,85, muito bom;0,66 a 0,75, bom; 0,61 a 0,65, mediano; 0,51 a 0,60, sofrível; 0,41a 0,50, mau; d” 0,40, péssimo.


Nas estatísticas observadas na Tabela 1, os dados detemperatura média horária do ar em Botucatu, no periodoestudado, se mantiveram próximos da temperatura média anualda localidade, que é de 21 ºC, de acordo com Cunha et al.(1999). Verifica-se uma distribuição simétrica das medidas detemperatura do ar ao longo dos dois anos de observação, fatoque se repetiu em todos os horários de amostragem testados,exceto pelas observações realizadas às 2, 8, 14 e 20 h, queapresentaram valor bem diferente dos demais. É importanteressaltar que o software GS+ (Robertson, 2009), utilizado paraanálise descritiva, adota como padrão o valor zero paradistribuição mesocúrtica. O coeficiente de variação apresentouvalores médios para todos os conjuntos de dados, de acordocom o critério de Warrick & Nielsen (1980). Comparando osregistros de temperatura do ar a cada 6 h com o conjunto dedados com 24 registros ao longo do dia (T24), constata-se queo conjunto de registros T2-8-14-20 e T4-10-18-22 tem valores

T24-Bot: registros de temperatura do ar horária em Botucatu (°C); ; T2-8-14-20-Bot: medidas da temperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Botucatu (°C); T9-15-21-Bot: registros de temperatura do ar às9, 15 e 21 h em Botucatu (°C); T4-10-16-22-Bot: registros de temperatura do ar às 4, 10, 16 e 22 h em Botucatu (°C); n: número de observações; s: desvio padrão; CV: coeficiente de variação em %; Cs:coeficiente de assimetria; Ck: coeficiente de cur tose

Atributos n Média Mediana Mínimo Máximo S CV Cs Ck T24-Bot 17283 20,16 19,96 6,23 34,12 4,30 18,50 0,08 -0,15

T2-8-14-20-Bot 02883 20,21 19,96 6,23 34,12 4,29 18,38 0,17 -0,02 T4-10-16-22-Bot 02881 20,28 20,09 6,27 33,59 4,33 18,73 0,07 -0,20 T9-15-21-Bot 02165 21,29 21,11 7,70 34,03 4,18 17,51 0,06 -0,15

Tabela 1. Estatística descritiva da temperatura do ar em Botucatu, SP, entre janeiro de 2004 a dezembro de 2005

(1)

(2)

(3)



estatísticos de média, mediana e valor mínimo que mais seaproximam do conjunto de registros T24; no entanto, osregistros T9-15-21 e T2-8-14-20 se aproximaram de T24 nasestatisticas de valor máximo. Para os coeficientes de variação,de simetria e de curtose, os dados T4-10-16-22 e T9-15-21 ficarammais próximos das observações T24.

Os resultados da análise descritiva da temperatura do ar emPetrolina (Tabela 2), para os dois anos de observação, mostramque a temperatura média do ar se aproxima da temperatura médiaanual, que é de 27 ºC, segundo Moura et al. (2006). Esses dadosde temperatura do ar apresentaram assimetria positiva (Cs),com média maior que a mediana, e também com maior assimetriapara os conjuntos de registros T2-8-14-20 e T9-15-21. Todosos dados de temperatura do ar apresentaram distribuição defrequência platicúrtica, ou seja, com curtose menor que zero,mostrando tendência desses atributos apresentarem maiordispersão dos dados em torno da média. O coeficiente devariação apresentou valores médios para todos os conjuntosde dados, de acordo com o critério de Warrick & Nielsen (1980).Quando se comparam as estatísticas dos conjuntos de dadoscom os registros horários, observa-se que os valores de média,valor minimo e coeficiente de variação, são mais próximos entreos dados T24, T2-8-14-20 e T4-10-16-22.

Comparado as duas localidades, observa-se haver maiorvariabilidade dos dados de temperatura do ar em Botucatu emenor variação em Petrolina, demonstrado pelo valor docoeficiente de variação e da amplitude térmica, que é maior emBotucatu. Os coeficientes de curtose e simetria mostram que,apesar da maior variabildade dos dados em Botucatu, estesestão mais simetricamente distribuidos em torno da média,enquanto para Petrolina os dados apresentam coeficiente deassimetria maior. Referidas observações corroboram com asdiferenças da classificação climática das duas localidades,porém, quando se trata de temperatura média mensal, Cunha etal. (1999) obervaram a variação entre o mês mais quente e omais frio, de apenas 7 °C (17,1 e 24,3 °C) em Botucatu, enquantoem Petrolina a menor variação foi de 3,5 °C em 2000 e a maiorchegou a 7,3 °C em 1984; já a média da variação entre o mêsmais quente e o mais frio, foi de 4,6 °C, no período de 1975 a2008. De acordo com Estefanel et al. (1994), os estudos detemperatura do ar, que normalmente utilizam médias mensaisou anuais, não permitem a detectar a frequência de períodoscom altas temperaturas.

Os resultados da análise geoestatística (Tabela 3) indicamque os dados de temperatura do ar apresentaram dependênciatemporal, ajustando-se ao modelo esférico. Os pontoslocalizados em tempo menor ou igual ao alcance, são maissimilares e dependentes entre si, em relação ao tempo. Oalcance (Ao), ou tempo de correlação de T24 foi de 11,6 h para

Botucatu e de 12,7 h para Petrolina, sendo os maiores alcancesencontrados para os conjuntos de registros T4-10-16-22 (12,75 h)para Botucatu e T2-8-14-20 (15,00 h) para Petrolina. Os valoresde tempo de correlação ratificam as observações da análisedescritiva dos dados de temperatura do ar em Petrolina, queapresentaram menor variabilidade. A proximidade no valor deAo nos modelos gerados a partir de diferentes horas de registro,comparando-a com o modelo gerado a partir dos dados horários(T24), indica maior exatidão do modelo que estima a variaçãoda temperatura do ar ao longo do dia.

Tabela 2. Estatística descritiva da temperatura do ar em Petrolina, PE, entre janeiro de 2004 a dezembro de 2005Atributos n Média Mediana Mínimo Máximo S CV Cs Ck

T24-Pet 17356 26,16 25,59 14,90 38,75 3,99 15,99 0,34 -0,56 T2-8-14-20-Pet 02892 26,18 25,34 16,46 38,57 3,87 15,03 0,64 -0,31 T4-10-16-22-Pet 02892 26,39 26,21 15,16 37,86 4,12 17,04 0,24 -0,58 T9-15-21-Pet 02168 27,71 27,07 20,82 38,75 3,57 12,74 0,54 -0,48

T24-Pet: registros de temperatura do ar horária em Petrolina (°C); ; T2-8-14-20-Pet: medidas da temperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Petrolina (°C); T9-15-21-Pet: registros de temperatura do aràs 9, 15 e 21 h em Petrolina (°C); T4-10-16-22-Pet: registros de temperatura do ar às 4, 10, 16 e 22 h em Petrolina (°C); n: número de observações; S: desvio padrão; CV: coeficiente de variação em%; Cs: coeficiente de assimetria; Ck: coeficiente de cur tose

Tabela 3. Modelos e parâmetros dos variogramas datemperatura do ar para dados de Botucatu, SP, ePetrolina, PE

Atributos Modelo Ao C0 C0+C R2 IDT rcv T24-Bot Esférico 11,60 0,810 16,01 98 95 0,91

T2-8-14-20-Bot Esférico 12,62 1,930 16,02 92 88 0,77 T4-10-16-22-Bot Esférico 12,75 2,070 16,40 90 87 0,77 T9-15-21-Bot Esférico 08,56 0,870 14,81 77 94 0,74 T24-Pet Esférico 12,77 0,010 15,11 94 99 0,95 T2-8-14-20-Pet Esférico 15,00 0,010 13,96 80 99 0,88 T4-10-16-22-Pet Esférico 14,89 0,010 16,23 78 99 0,88 T9-15-21-Pet Esférico 09,49 0,010 12,20 58 99 0,81

T24-Bot: registros de temperatura do ar horária em Botucatu (°C); T2-8-14-20-Bot: medidas datemperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Botucatu (°C); T9-15-21-Bot: registros de temperatura doar às 9, 15 e 21 h em Botucatu (°C); T4-10-16-22-Bot: registros de temperatura do ar às 4, 10, 16e 22 h em Botucatu (°C); T24-Pet: registros de temperatura do ar horária em Petrolina (°C); T2-8-14-20-Pet: medidas da temperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Petrolina (°C); T9-15-21-Pet:registros de temperatura do ar às 9, 15 e 21 h em Petrolina (°C); T4-10-16-22-Pet: registros detemperatura do ar às 4, 10, 16 e 22 h em Petrolina (°C); Ao: Alcance (horas); C0: efeito pepita; C0+C:patamar; R2: coeficiente de determinação múltipla do ajuste; IDT: índice de dependencia temporal;rcv: coeficiente de correlação da validação cruzada

O índice de dependência temporal (IDT), considerando-sea classificação proposta por Zimback (2001) para dependênciaespacial, leva em consideração a relação entre variânciaestruturada (C) e o valor do patamar (C + C0), na qual adependência espacial é fraca, quando IDE > 25%, moderada,quando 25% IDE 75% e alta, quando IDE > 75%. Adaptando-se esta classificação para análise temporal da temperatura doar, observa-se que todos os conjuntos de dados apresentaramalta dependência temporal (IDT 75%).

O estudo do desempenho dos modelos em estimar a variaçãoda temperatura do ar ao longo do dia, em função dos diferenteshorários de registro, foi realizado com o índice de Willmot e aproposta de Camargo & Sentelhas (1997), uma vez que a adoçãodo coeficiente de determinação (R2) na definição da qualidadede um modelo não é adequada, pois o mesmo não estabelece otipo nem a magnitude das diferenças entre um valor padrão eum valor previsto por modelos de estimativa ou outrosmecanismos de medida diferentes do padrão. Observa-se, naTabela 4, que para Botucatu os registros T2-8-14-20 e T4-10-16-22 geraram modelos com melhor desempenho, não havendo



diferença entre eles quanto ao índice c; porém verifica-se, noregitro T9-15-21, uma redução no desempenho do modelo,motivada pela redução da amostra. Para a cidade de Petrolinanota-se que os registros T2-8-14-20 e T4-10-16-22 (Tabela 5)

também geraram modelos com melhor desempenho, nãohavendo diferença entre eles quanto ao indice c, e uma reduçãono desempenho dos modelos gerados a partir do registro T9-15-21.

Comparando as duas localidades, observa-se que osmodelos tiveram desempenho igual para os modelos gerados apartir dos registros T2-8-14-20 e T4-10-16-22, segundo o índice“c”, proposto por Camargo & Sentelhas (1997). Para Petrolina,o modelo gerado a partir do registro T9-15-21 indicoudesempenho inferior ao que ocorreu em Botucatu, SP.

Analisando o resíduo da estimativa de cada modelo observa-se que os conjuntos de registros T2-8-14-20 e T4-10-16-22obtiveram um resíduo médio que se próxima de zero, enquanto omodelo gerado pelo conjunto de registros T9-15-21 obteveresíduo acima de zero (Figura 1A e 2A), mostrando tendência desuperestimar a temperatura horária do ar, fato que ocorreu emambas as localidades. Porém, quando o estudo do resíduo édetalhado para cada modelo em função das horas de estimativa,os maiores resíduos ocorrem a medida em que se distancia do

Figura 1. Modelagem da temperatura do ar para a cidade de Botucatu, SP, nos anos de 2004 e 2005. Box-plot da médiados resíduos dos modelos gerados a partir dos três conjuntos de registros estudados (A); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros T2-8-14-20 (B); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros T4-10-16-22 (C); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros e T9-15-21 (D)

Média

Média ± intervalo 95% confiaça

Média ± desvio padrão

C. Botucatu, SP D. Botucatu, SP

Tabela 4. Desempenho dos modelos em função dasamostras de temperatura do ar

Modelos d r C Classificação do índice “c” T2-8-14-20-Bot 0,95 0,92 0,87 Ótimo

T4-10-16-22-Bot 0,95 0,91 0,87 Ótimo T9-15-21-Bot 0,89 0,85 0,76 Muito bom

T2-8-14-20-Pet 0,96 0,94 0,90 Ótimo T4-10-16-22-Pet 0,96 0,93 0,90 Ótimo T9-15-21-Pet 0,85 0,84 0,71 Bom

T24-Bot: registros de temperatura do ar horária em Botucatu (°C); T2-8-14-20-Bot: medidas datemperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Botucatu (°C); T4-10-16-22-Bot: registros de temperaturado ar às 4, 10, 16 e 22 h em Botucatu (°C);T9-15-21-Bot: registros de temperatura do ar às 9, 15e 21 h em Botucatu (°C); T24-Pet: registros de temperatura do ar horária em Petrolina (°C);T2-8-14-20-Pet: medidas da temperatura do ar às 2, 8, 14 e 20 h em Petrolina (°C); T4-10-16-22-Pet: registros de temperatura do ar às 4, 10, 16 e 22 h em Petrolina (°C);T9-15-21-Pet: registrosde temperatura do ar às 9, 15 e 21 h em Petrolina (°C); d: índice de Willmot; r: coeficiente decorrelação; C: índice de desempenho proposto por Camargo & Sentelhas (1997)

A. Botucatu, SP B. Botucatu, SP



C. Petrolina, PE D. Petrolina, PE

A. Petrolina, PE B. Petrolina, PE

Média

Média ± intervalo 95% confiaça

Média ± desvio padrão Figura 2. Modelagem da temperatura do ar para a cidade de Petrolina, Pe, nos anos de 2004 e 2005. Box-plot da médiados resíduos dos modelos gerados a partir dos três conjuntos de registros estudados (A); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros T2-8-14-20 (B); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros T4-10-16-22 (C); média dos resíduo da estimativahorária da temperatura do ar modelada pelo conjunto de registros e T9-15-21 (D)

ponto de amostra, com maiores variações para os modelosgerados a partir do conjunto de registros T9-15-21 (Figura 1D e2D), e a superestimativa acontece nos horários anteriores às 9 hda manhã. Desta forma, as estimativas realizadas entre às 8 e 22h, mostraram um resíduo de ±1° C para a cidade de Botucatu e ±1,5 °C em Petrolina. Enquanto para as condições de Botucatunão há como diferenciar a exatidão dos modelos em relação aosregistros das 2, 8, 14 e 20 h (Figura 1B) e aos registros das 4, 10,16 e 22 h (Figura 1C), para Petrolina, observa-se que os melhoreshorários para medição da temperatura do ar com intuito de modelarsua variação ao longo do dia, é às 2, 8, 14 e 20 h (Figura 2B). Asmedias realizadas às 9, 15 e 21 h, foi o conjunto de dados quegerou maior erro na estimativa da temperatura horária do ar, aolongo do dia, para as duas localidades estudadas.

CONCLUSÕES

1. A dependência temporal entre os dados de temperaturahorária do ar ao longo do dia, existe em Botucatu, SP, e Petrolina,

PE, com variância estruturada a partir de um intervalo 12 hentre as observações realizadas em ambas as localidades.

2. O horário de medida da temperatura do ar junto e ascondições climáticas locais, são fatores importantes queinterferem na exatidão do modelo ao se estimar a variação datemperatura do ar.

3. O uso de registro de temperatura do ar em três horários (9,15 e 21 h) para modelagem da variação da temperatura do ar aolongo do dia, é o menos exato, quando se leva em conta oshorários entre 22 e 8 h da manhã do dia seguinte.

AGRADECIMENTOS

Ao GEPAG – Grupo de Pesquisas Agrárias Georreferen-ciadas, FCA/UNESP Botucatu, pelo apoio e infra-estrutural;ao Departamento de Ciências Ambientais, FCA/UNESPBotucatu, pelos dados meteorológicos fornecidos.

A Embrapa Semiárido, pelo fornecimento dos dados detemperatura do ar de sua estação meteorológica.



LITERUTURA CITADA

Almeida, A. Q.; Ribeiro, A.; Paiva, Y. G.; Rascon, N. Jr. L.; Lima,E. P. Geoestatística no estudo de modelagem temporal daprecipitação. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.15, p.354-358, 2011.

Camargo, A. P. de; Sentelhas, P. C. Avaliação do desempenhode diferentes métodos de estimativa da Evapotranspiraçãopotencial no estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileirade Agrometeorologia, v.5, p.89-97, 1997.

Cargnelutti Filho, A.; Matzenauer, R.; Maluf, J. R. T.Variabilidade temporal e espacial do tamanho de amostra datemperatura mínima do ar no Rio Grande do Sul, Brasil.Ciência Rural, v.36, p.1156-1163, 2006.

Cavalcanti, E. P.; Silva, V. P. R.; Sousa, F. A. S. Programacomputacional para a estimativa da temperatura do ar para aRegião Nordeste do Brasil. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental, v.10, p.140-147, 2006.

Cunha, A. R.; Klosowski, E. S.; Galvani, E.; Escobedo, J. F.;Martins, D. Classificação climática para o município deBotucatu, SP, segundo Köppen. In: Simpósio em Energia naAgricultura, 1, Botucatu. Anais... Botucatu: FCA/UNESP,1999, v.1, p.487-490.

Estefanel, V.; Schneider, F. M.; Buriol, G. A. Probabilidade deocorrência de temperaturas máximas do ar prejudiciais aoscultivos agrícolas em Santa Maria, RS. Revista Brasileira deAgrometeorologia, v.2, p.57-63, 1994.

Gurgel, H. C. Variabilidade espacial e temporal do NDVI sobreo Brasil e suas conexões com o clima. São José dos Campos.Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), 2003.120p. Dissertação Mestrado

Gurgel, H. da C.; Ferreira, N. J.; Luiz, A. J. B. Estudo davariabilidade do NDVI sobre o Brasil, utilizando-se a análisede agrupamentos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícolae Ambiental, v.7, p.85-90, 2003.

Landim, P. M. B. Sobre geoestatística e mapas. Terra e Didática,v.2, p.19-33, 2006.

Larcher, W. Ecofisiologia vegetal. São Carlos: Rima, 2000. 531p.Lima, R. V.; Lopes, J. C.; Coelho, R. I. Germinação de sementes

de urucu em diferentes temperaturas e substratos. Ciência eAgrotecnologia, v.31, p.1219-1224, 2007.

Lopes, J. C.; Capucho, M. T.; Martins Filho, S.; Repossi, P. A.Influência de temperatura, substrato e luz na germinação desementes de bertalha. Revista Brasileira de Sementes, v.27,p.18-24, 2005.

Lopes, J. C.; Pereira, M. D. Germinação de sementes de cubiuem diferentes substratos e temperaturas. Revista Brasileirade Sementes, v.27, p.146-150, 2005.

Medeiros, S. S.; Cecílio, R. A.; Melo Júnior, J. C. F.; Silva, J. L.C. Estimativas e espacialização das temperaturas do armínimas, medias e máximas na Região Nordeste do Brasil.Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.9,p.247-255, 2005.

Moura, M. S. B. de; Sá, I. I. S.; Silva, T. G. F. da; Galvíncio, J. D.;Ribeiro, J. G. Variação espacial da precipitação e temperaturado ar no Submédio São Francisco. In: Congresso Brasileirode Meteorologia, 14, 2006, Florianópolis. Anais ...Florianópolis: Sociedade Brasileira de Meteorologia, 2006.

Robertson, G. P. GS+: Geoestatistics for the environmentalsciences – GS+ User´s Guide. Plainwell: Gamma DesingSoftware, 2009. 152p.

Santos, E. H. M. dos; Griebeler, N. P.; Oliveira, L. F. C. de.Variabilidade espacial e temporal da precipitação pluvial nabacia hidrográfica do Ribeirão João Leite-GO. EngenhariaAgrícola, v.31, p.78-89. 2011.

Silva, L. M. de M.; Aguiar, I. B. de. Efeito dos substratos etemperaturas na germinação de sementes de Cnidosculusphyllacanthus Pax & K. Hoffm. (Faveleira). Revista Brasileirade Sementes, v.26, p.9-14, 2004.

Steckel, L. E.; Sprague, C. L.; Stoller, E. W.; Wax, L. M.Temperature effects on germination of nine amaranthusspecies. Weed Science, v.52, p.217-221, 2004.

Teixeira, A. H. de C.; Bassoi, L. H.; Costa, W. P. L. B. da; Silva,J. A. M.; Silva, E. E. G. da. Consumo hídrico da bananeira noVale do São Francisco estimado pelo método da razão deBowen. Revista Brasileira de Agrometeorologia, v.10, p.45-50, 2002.

Thompson, R.; Clark , R. M. Spatio-temporal modelling andassessment of within-species phenological variability usingthermal time methods. International Journal ofBiometeorology, v.50, p.312-322, 2006.

Vieira, S. R.; Hatfield, T. L.; Nielsen, D. R.; Biggar, J. W.Geostatistical theory and application to variability of someagronomical properties. Hilgardia, v.51, p.1-75, 1983.

Vieira, S. R.; Nielsen, D. R.; Biggar, J. W. Spatial variability offield-measured infiltration rate. Soil Science Society ofAmericam Journal, v.45, p.1040-1048, 1981.

Warrick, A. W.; Nielsen, D. R. Spatial variability of soil physicalproperties in the field. In: Hillel, D. (ed.). Application of soilphysics. New York: Academic Press, 1980. 385p.

Willmott, C. J.; Ackleso, S. G.; Davis, R. E.; Feddema, J. J.; KlinkK. M.; Legates, D. R.; O’Donnell J.; Rowe, C. M. Statisticsfor the evaluation and comparison of models. Journal ofGeophysical Research, v.90, p.8995-9005, 1985.

Zimback, C. R. L. Análise espacial de atributos químicos desolos para fins de mapeamento da fertilidade. Botucatu:FCA/UNESP, 2001. 114p.

966 Andreza S. Costa et al.


1 Laboratory of Floriculture, Department of Agronomy, Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), Av. Dom Manoel de Medeiros, s/n,Recife, CEP 52171-900, Brazil, Fone: (81) 3320-6250. E-mail: [email protected]; [email protected]

2 Embrapa Coastal Tablelands (CPATC), Sergipe, CEP 40025-040, Brazil. E-mail: [email protected] Agricultural Research Institute of Pernambuco (IPA), CEP 50761-000, Brazil. E-mail: [email protected] Department of Biology/UFRPE, Brazil, Fone: (81) 3320-6366. E-mail: [email protected]; [email protected]

Storage of cut Heliconia bihai (L.) cv. Lobster Clawflowers at low temperatures

Andreza S. Costa1, Luis C. Nogueira2, Venézio F. dos Santos3,Terezinha R. Camara4, Vivian Loges1 & Lilia Willadino4

ABSTRACTThe postharvest conservation of cut Heliconia flowers is an important factor to the success ofcommercialization, especially with regard to exportation. In the present study, the maximal storage timeof cut inflorescences of Heliconia bihai cv. Lobster Claw at two different temperatures (12 and 19 °C) wasevaluated and compared to laboratory conditions (25 °C, control treatment). Changes in visual quality,fresh weight and bract color (L*, a* and b*) were determined. The visual quality of the inflorescencesand fresh weight decreased with time in all treatments. Symptoms of chilling injury were observed on theinflorescences stored at 12 °C for six and eight days. Bract color was not affected by temperature, storagetime or the senescence process. The results indicate that a temperature of 12 °C is not recommended fora storage time longer than four days, whereas 19 °C can be used for a storage time of up to eight days forcut inflorescences of H. bihai cv. Lobster Claw.

Key words: chilling injury, colorimetry, senescence, tropical flower, vase life

Armazenamento de hastes florais de Heliconia bihai(L.) cv. Lobster Claw em baixa temperatura

RESUMOA conservação pós-colheita de flores de corte de Heliconia é fator relevante para o sucesso dacomercialização, principalmente para a exportação. Neste estudo, o período máximo de armazenamentode hastes florais de Heliconia bihai cv. Lobster Claw, foi avaliado em duas diferentes temperaturas (12 e19 °C) e comparado com as condições de laboratório (25 °C, tratamento controle). As variáveis avaliadasforam: qualidade visual, massa de matéria fresca e a coloração das inflorescências (L*, a* e b*). Aqualidade visual das inflorescências e a massa de matéria fresca de todos os tratamentos reduziram aolongo do tempo. Sintomas de injúria por frio foram observados nas inflorescências armazenadas a 12°C, durante seis e oito dias. A coloração das brácteas não foi afetada pela temperatura, período dearmazenamento nem pelo processo de senescência. Os resultados indicam que a temperatura de 12 °Cnão é recomendada para armazenar hastes florais de Heliconia bihai cv. Lobster Claw por um períodomaior que quatro dias. A temperatura de 19 °C pode ser usada para armazenar hastes florais por umperíodo de até oito dias.

Palavras-chave: injúria por frio, colorimetria, senescência, flor tropical, vida em vaso









967Storage of cut Heliconia bihai (L.) cv. Lobster Claw flowers at low temperatures


INTRODUCTION

Many species of the genus Heliconia (Heliconiaceae family)are found in all tropical regions of the world due to theirhorticultural and commercial popularity. Cut Heliconia flowersare well known for their beauty, different shapes and impressivecolors (Berry & Kress, 1991). Heliconia bihai has an erect,firm inflorescence, which is an important trait for cut flowers,as it facilitates handling and packaging, offers strength duringtransportation and allows a longer vase life (Castro et al., 2006).Some cultivars have a continuous flowering cycle throughoutthe year. Thus, varieties of H. bihai are the most commercializedof all species of Heliconia in the Brazilian market.

Producers, distributors and retailers need to keep flowersand foliages at low temperatures in order to ensure the adequatemaintenance of quality (Silva, 2003). According to Reid (1991),reducing the temperature reduces the rate of metabolism, waterloss and attack from microorganisms and retards the processof senescence and tissue deterioration in harvested ornamentalplants. Lowering the temperature during postharvest storageis normally beneficial. However, temperatures below the criticalpoint of a given species can have harmful effects (Reid, 1991).Inadequate temperature during marketing is a major factor forthe loss of quality and reduction in vase life of cut flowers(Reid, 2001), resulting in a larger number of discarded flowers.

Exposure to inadequately low temperature can cause aphysiological disorder known as chilling injury (Skog, 1998).The severity of symptoms of chilling injury on a plant or itsorgans depends on temperature, exposition time and sensitivityof the genotype (Kays, 1991). Many flowers of a tropical originmay suffer chilling injury at temperatures below 10 °C (Reid,1991). The vase life of Strelitzia reginae, which is a subtropicalflower, is reported to be continuously reduced when stored at10 °C and the storage period is extended from seven to 28 days(Finger et al., 2003). For species of Heliconia in general,transportation and storage at temperatures above 10 °C isrecommended (Jaroenkit & Paull, 2003); however, there is nospecific recommendation for varieties of H. bihai.

The development of postharvest technology should includethe evaluation of different storage alternatives used to achievea gain of days in the flower conservation period (Sonego &Brackmann, 1995). The aim of the present study was to evaluatethe effect of the cold storage of flowering stems of Heliconiabihai cv. Lobster Claw, determining physical and chemicalparameters at two different temperatures (12 and 19 °C) in fourstorage periods (two, four, six and eight days).

MATERIAL AND METHODS

Plant material and treatmentsFlowering stems of H. bihai cv. Lobster Claw were harvested

from a commercial field with microsprinkling irrigation (latitude7° 56’ S, longitude 34° 55’ W, altitude 14 m) located in themunicipality of Paulista, state of Pernambuco, Brazil, which ispart of Atlantic Rainforest Zone.

The experiment was carried out at the Floriculture Laboratoryof the Universidade Federal Rural de Pernambuco (Brazil) from

April to May 2008. Flowering stems with one to four openbracts were harvested in the early morning, as the farmersnormally do when supplying the domestic and export markets.The inflorescences were cleaned (removing the flowers frominside the bracts), washed and cut to a standardized stem lengthof 80 cm. The flowering stems were kept in distilled water forhydration until the following day, when they were submittedto different temperatures and storage periods.

The flowering stems were submitted to two treatments incold chambers for two, four, six and eight days. Temperatureand relative humidity were respectively 12 °C and 98% inChamber 1, and 19 °C and 99% in Chamber 2. As a controltreatment, flowering stems were kept under laboratoryconditions (LC) at a temperature of 25 °C, relative humidity of77%, and illuminance of 133.9 lx. All variables were monitoredusing data loggers and sensors under each condition (HOBO,Onset Computers Co., Massachusetts, USA).

The flowering stems stored at low temperature in the coldchambers were packed in cardboard boxes (0.85 x 0.20 x 0.50 m)used for the commercialization of these products. Eachinflorescence was wrapped in newspaper and separated inlayers with shredded paper to avoid mechanical injury, as thefarmers do for export. Each cardboard box was previously linedwith bubble plastic in order to wrap all the flowering stems.After the storage treatments (four different periods), theflowering stems were kept in distilled water under LC forsubsequent evaluations. Flowering stems in the controltreatment were kept in distilled water under LC and evaluatedwhen each treatment was removed from the cold chambers.

Postharvest visual qualityThe visual quality of the flowering stems of H. bihai cv.

Lobster Claw was evaluated with a rating scale during vase lifeevery two days. A four-category rating scale was designed forassessing senescence symptoms (SS) or chilling injurysymptoms (IS): Grade 4 – inflorescence with natural brightnessand no brownish wilting areas at the apex of the bracts (SS) orspotless bracts (IS); Grade 3 – inflorescence with naturalbrightness and brownish wilting areas less than 1.0 cm fromthe apex of the bracts (SS) or bracts slightly spotted (IS); Grade2 – bracts with brownish wilting areas between 1.0 and 5.0 cmfrom the apex of the bracts (SS) or bracts with dark spots (IS);and Grade 1 – inflorescence no turgescence, no naturalbrightness and with brownish wilting areas more than 5.0 cmfrom the apex of the bracts (SS) or bracts with intense darkspots (IS).

All the flowering stems of each treatment were discardedwhen more than 50% had reached Grade 1. In the present study,vase life (VL) was defined as the number of days of durabilityof flowering stems after being removed from the cold chamber.The flowering stems were kept in distilled water under LC untilthe day of discard. Total postharvest longevity (TPL) wascalculated by summing the days of refrigerated storage anddays of vase life.

Percentage fresh weightThe fresh weight of all individual flowering stems was

evaluated using a digital scale. Initial fresh weight was



considered 100% for the determination of subsequent relativevalues.

Determination of bract colorChanges in bract color were determined with the aid of a

colorimeter (CR-10 Konica Minolta) using the CIELab system.Color measurement was performed by placing the sensor onthe bract surface at the base of the last bract of the inflorescence(closed bract, known as the “pointer”). Based on the methodproposed by McGuire (1992), the following data were collected:L* – lightness, representing the interval between black andwhite; a* – interval between green (-) and red (+) colors; andb* – interval between blue (-) and yellow (+) colors.

Experimental design and statistical analysisA completely randomized experimental design was used,

with nine treatments and three replications. The nine treatmentswere obtained from a 2 x 4 factor arrangement combining twodifferent temperatures (12 and 19 °C) and four storage periods(two, four, six and eight days) plus the control treatment. Theanalyses of fresh weight and bract color were based on threereplicates with three flowering stems per plot.

The data were submitted to analysis of variance (ANOVA)and mean values were compared with Tukey’s test (p < 0.05)using the SAEG statistical program (SAEG, 1983).

RESULTS AND DISCUSSION

The visual quality of inflorescences of H. bihai cv. LobsterClaw underwent a reduction throughout the vase life (Table 1)either due to chilling injury (Figures 1 and 2) or senescence(Figure 3). Only the inflorescences stored at 12 °C for six days(Figure 1) and eight days (Figure 2) exhibited symptoms ofchilling injury. In general, the inflorescences underwent areduction in visual quality due to chilling injury starting on thesecond day after removal from the cold chambers at bothtemperatures. Eight days of cold storage caused moreaccentuated symptoms in comparison to six days of coldstorage. Inflorescences that were kept under LC (controltreatment) exhibited the loss of visual quality due to senescencestarting on the fourth day (Figure 3).

The vase life of flowering stems kept under LC (25 °C) waslonger than the vase life of flowering stems kept in the coldchambers (12 and 19 °C), regardless of the storage period (2, 4,6 and 8 days) (Table 2). The flowering stems stored for two andfour days at 12 °C and four days at 19 °C had a vase life longerthan seven days. This aspect is especially important to thecommercialization of cut flowers, considering a normal intervalof seven days between shopping events by regular consumers.

Regarding vase life, the best result was obtained with thecontrol treatment (11.78 days). This indicates the possibility oftransportation from the point of production to stores withoutthe need for refrigeration in cold chambers for distances ofabout 100 km, which is the typical situation for agriculturalzones around major cities in Brazil. However, sales points (storeenvironments) should be air conditioned to 25 °C, on average,to optimize the maintenance of the quality of the inflorescencesduring vase life, which is of major interest to consumers.

The best results regarding total postharvest longevity (TPL)were achieved with inflorescences stored at 12 °C for four days(TPL = 12.67 days) and 19 °C for eight days (TPL = 14.22 days),demonstrating a short extension in comparison to the controltreatment (Table 2). The inflorescences stored at 12 °C for twodays and 19 °C for four and six days had a TPL equivalent tothe control treatment (above 11 days). This information allowsinferences regarding the possibility of cost reductions whenno refrigeration is needed between the production andcommercialization points. Although airplanes for long distancetransportation seems to be the most logical choice, accordingto Gorsel (1994), temperature control at airport facilities and onaircraft is often poor, which implies a potential loss in qualityand longevity of the cut flowers. Transportation can be carriedout by boat or truck, but careful temperature control is requiredalong all parts of the way between the sender and receiver.

Flowers from subtropical environments require lowertemperatures for quality conservation. According to Bellé etal. (2004), storage at a temperature of 2 °C retards the onset ofsymptoms of senescence in Dendranthema grandiflora. Bosma& Dole (2002) report a reduction in the life of Campanulamedium flowers stored at 2 °C when the storage time increasedfrom one to three weeks. Flowering stems of Strelitzia reginaestored at 10 °C for seven days have a longer vase life thanwhen stored for 14, 21 and 28 days (Finger et al., 2003). This

Note: Means followed by same capital letters in columns and lowercase letters on lines do not differ significantly (p < 0.05; Tukey’s test)

Vase life (days) Treatment 0 2 4 6 8 10 12

LC (control) 4.00 Aa 4.00 Aa 3.22 Ab 2.89 Ab 2.22 Ac 1.89 Ac 1.22 d 2 days at 12 °C 3.89 Aa 3.11 Bb 2.67 ABbc 2.22 Bcd 1.89 ABde 1.33 Be 4 days at 12 °C 3.33 Aba 2.78 BCab 2.44 BCb 1.78 BCc 1.56 Bcd 1.11 Bd 6 days at 12 °C 3.44 Aba 2.33 CDb 1.44 Ec 8 days at 12 °C 3.78 Aa 1.33 Eb 2 days at 19 °C 3.67 Aba 3.00 BCb 2.33 BCDc 1.44 Cd 4 days at 19 °C 3.00 Ba 2.56 BCDab 2.11 BCDEbc 1.78 BCcd 1.33 Bd 6 days at 19 °C 3.44 Aba 2.67 BCb 1.78 CDEc 1.44 Cc 8 days at 19 °C 3.33 Aba 1.89 DEb 1.67 Deb 1.56 Cb 1.33 Bb

Table 1. Visual quality of inflorescences of H. bihai cv. Lobster Claw evaluated with rating scale during vase life at 25 °Cand RH of 77% under laboratory conditions (LC, control treatment) after storage in cold chambers at 12 and 19 °C for 2,4, 6 and 8 days



A. B. C.

Figure 1. Symptoms of chilling injury on inflorescences of H. bihai cv. Lobster Claw stored in cold chamber at 12 °C forsix days: A) Inflorescence prior to cold storage; B) same day after removal from cold chamber; and C) two days afterremoval from cold chamber

A. B. C.

Figure 2. Symptoms of chilling injury on inflorescences of H. bihai cv. Lobster Claw stored in cold chamber at 12 °C foreight days: A) Inflorescence prior to cold storage; B) same day after removal from cold chamber; and C) two days afterremoval from cold chamber

wide range of possibilities underscores the importance ofdefining storage time based on species and cultivar, which isreflected in the vase life of cut flowers.

Flowering stems stored at 12 °C for six and eight days had ashorter vase life than those stored for four days (Table 2) due tosymptoms of chilling injury, which appeared soon after removalfrom the refrigerated conditions. Thus, the occurrence of chillinginjury symptoms does not permit storage periods for longer thanfour days. The bracts with symptoms of chilling injury appearedslightly spotted after being removed from the refrigeratedconditions (Table 1). The severity of chilling injury in a plant orits organs varies as a function of temperature, exposure time andthe susceptibility of each species (Kays, 1991).

Flowering stems stored for eight days at 19 °C had a longertotal postharvest longevity (14.22 days) than those in the

control treatment (LC) (11.78 days) (Table 2), resulting in anincrement of 2.44 days. This finding indicates the possibilityof maintaining inflorescence quality during transportation overlong distances. Except for the flowering stems stored for sixdays at 12 °C and for two days at 19 °C, no statistically significantdifferences in TPL values were detected among all othertreatments, including the control (Table 2).

There was no difference in fresh weight (FW) valuesbetween flowering stems in the control treatment after harvestand flowering stems immediately after removal from coldchambers at 12 or 19 °C, regardless of the storage period (2, 4,6 and 8) (Table 3). This finding indicates that keeping theHeliconia flowering stems under these storage conditions doesnot lead to the loss of FW or visual quality, except wheninflorescences are kept at 19 °C for four days (Tables 1 and 3).



A. B. C.

D. E. F.

Figure 3. Symptoms of senescence on inflorescences of H. bihai cv. Lobster Claw kept at 25 °C and RH of 77% (controltreatment): A) Inflorescence after two days; B) after four days; C) after six days; D) after eight days; E) after ten days; andF) after twelve days under laboratory conditions

Table 2. Vase life and total postharvest longevity offlowering stems of H. bihai cv. Lobster Claw kept at 25 °Cunder laboratory conditions (LC, control treatment) andafter storage in cold chambers at 12 and 19 °C for 2, 4, 6and 8 days

Treatment VL (days) TPL (days) LC (control) 11.78 a 11.78 bc

2 days at 12 °C 09.56 b 11.56 bcd 4 days at 12 °C 08.67 bc 02.67 ab 6 days at 12 °C 03.78 ef 09.78 d 8 days at 12 °C 02.00 f 10.00 cd 2 days at 19 °C 05.78 d 07.78 e 4 days at 19 °C 07.11 cd 11.11 bcd 6 days at 19 °C 05.56 de 11.56 bcd 8 days at 19 °C 06.22 d 14.22 a

Note: Means followed by same lowercase letters in columns do not differ significantly (p < 0.05;Tukey’s test); VL - Vase life (days after cold storage); TPL - Total postharvest longevity (VL plusdays of cold storage)

and two days of storage (Geerdink et al., 2007). Joyce et al.(2000) report that inflorescences of Grevillea ‘Sylvia’ stored at22 °C had lower values of fresh weight during vase life thaninflorescences that had not been stored.

The flowering stems in all treatments underwent a gradualreduction in FW four days following removal from therefrigerated conditions (Table 3). This effect was probably dueto the process of senescence promoted by physiologicalchanges, such as water loss (Mayak, 1987). Flowering stemsof Alpinia purpurata kept in distilled water are reported toundergo a reduction of FW over 16 days of vase life (Mattiuzet al., 2003). Flowering stems of Zingiber spectabilis arereported to undergo a gradual reduction in FW between harvest(298.1 g) and the time of discard (241.7 g) when kept in acontrolled environment (17 ± 2 °C and 70% RH) for 14 days(Santos et al., 2008). A high degree of water loss is reported forflowering stems of Curcuma alismatifolia kept in distilled waterbetween two and four days (Chanasut, 2005).

The control treatment and the treatments stored at 12 and19 °C for two, four, six and eight days did not lead to an alteration

A previous study on Ctenanthe setosa (foliage) found thatstorage periods of four, five and six days (25 ± 1 °C and RH 65-70%) increased the loss of fresh weight when compared to one



Table 3. Fresh weight of flowering stems of H. bihai cv. Lobster Claw kept at 25 °C under laboratory conditions (LC,control treatment) and after storage in cold chambers at 12 and 19 °C

Fresh weight (%) of flowering stems Vase life (days)

Treatment

0 2 4 6 8 10 12 LC (control) 100.00 Aa 97.79 Aa 96.78 Aab 93.55 Ab 89.97 Ac 86.75 Ac 83.07 d

2 days at 12 °C 098.37 Aa 96.28 ABab 93.02 Bbc 89.97 Bc 86.54 Bd 82.44 Be 4 days at 12 °C 097.36 Aa 94.72 ABCa 90.87 BCb 87.09 BCc 83.73 BCd 79.67 Ce 6 days at 12 °C 097.69 Aa 94.32 ABCb 89.22 Cc 8 days at 12 °C 097.28 Aa 92.43 Cb 2 days at 19 °C 098.17 Aa 95.48 ABCa 91.98 BCb 88.42 BCc 4 days at 19 °C 097.71 Aa 95.11 ABCa 91.26 BCb 87.83 BCc 83.96 BCd 6 days at 19 °C 097.23 Aa 93.94 BCb 89.47 Cc 85.64 Cd 8 days at 19 °C 096.83 Aa 93.33 BCb 89.99 BCc 86.66 BCd 83.24 Ce

Note: Means followed by same capital letters in columns and lowercase letters on lines do not differ significantly (p < 0.05; Tukey’s test)

in bract color of the inflorescences, as indicated by the L*, a*and b* colorimetric variables (Table 4). Flowering stems ofAnthurium ‘Ozaki Red’ kept in distilled water (22 °C and 70%)were found not to exhibit a change in color until 12 days afterharvest, when a* values decreased and b* values increased(Paull et al., 1985).

Table 4. Bract color (CIE L*, a* and b*) of flowering stemsof H. bihai cv. Lobster Claw kept at 25 °C under laboratoryconditions (LC, control treatment) and after storage in coldchambers at 12 and 19 °C

Treatment L* a* b* LC (control) 41.71 A 59.88 A 32.21 A

2 days at 12 °C 42.18 A 59.71 A 31.63 A 4 days at 12 °C 40.69 A 61.61 A 33.42 A 6 days at 12 °C 42.57 A 58.89 A 32.20 A 8 days at 12 °C 41.96 A 58.79 A 31.94 A 2 days at 19 °C 42.73 A 59.22 A 33.19 A 4 days at 19 °C 41.99 A 59.62 A 33.90 A 6 days at 19 °C 42.31 A 60.28 A 33.03 A 8 days at 19 °C 43.51 A 58.22 A 31.60 A

Note: Means followed by same capital letters in columns did not differ significantly (p < 0.05;Tukey’s test)

CONCLUSIONS

1. A temperature of 12 °C and relative humidity of 98% areindicated for the storage of flowering stems of H. bihai cv.Lobster Claw for up to four days, as periods longer than sixdays cause symptoms of chilling injury.

2. A temperature of 19 °C and relative humidity of 99% areindicated for the storage of flowering stems for eight days, asthese conditions increase total postharvest longevity.

3. The storage of inflorescences at temperatures of 12 and19 °C did not alter bract color.

ACKNOWLEDGMENTS

The authors would like to thank the Brazilian fosteringagencies Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de NívelSuperior (CAPES), Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq),and Fundação de Amparo a Ciência e Tecnologia dePernambuco (FACEPE – PROMATA) for the financial support.

Thanks go to Atlantis Farm for donating the plant material andthe Servio Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI) forlending the cold chambers. The authors are also very gratefulto everybody from the UFRPE Laboratório de Floricultura forcollaboration in all phases of the study.

LITERATURE CITED

Bellé, R. A.; Mainardi, J. C. C. T.; Mello, J. B.; Zachet, D.Abertura floral de Dendranthema grandiflora Tzvelev.‘Bronze Repin’ após armazenamento a frio seguido de“pulsing”. Ciência Rural, v.34, p.63-70, 2004.

Berry, F.; Kress, W. J. Heliconia: An identification guide.Washington: Smithsonian Institution Press. 1991. 334p.

Bosma, T.; Dole, J. M. Postharvest handling of cut Campanulamedium flowers. HortScience, v.37, p.954-958, 2002.

Castro, C. E. F.; May, A.; Gonçalves, C. Espécies de helicôniacomo flores de corte. Revista Brasileira de HorticulturaOrnamental, v.12, p.87-96, 2006.

Chanasut, U. Treatments to maintain the postharvest qualityof cut ‘Patumma’ (Curcuma alismatifolia ‘Chiang Mai Pink’)flowers. Acta Horticulturae, v.3, p.1097-1101, 2005.

Finger, F. L.; Moraes, P. J.; Barbosa, J. G.; Grossi, J. A. S. Vaselife of bird-of-paradise flowers influenced by pulsing andterm of cold storage. Acta Horticulturae, v.2, p.863-867, 2003.

Geerdink, G. M.; Pinto, A. C. R.; Oliveira, R. F.; Minami, K.;Mello Dry, S. C. Storage of cut rolled leaves of Ctenanthesetosa on foliage postharvest longevity and quality. ActaHorticulturae, v.1, p.429-435, 2007.

Gorsel, R. V. Postharvest technology of imported and trans-shipped tropical floricultural commodities. HortScience,v.29, p.979-981, 1994.

Jaroenkit, T.; Paull, R. E. Reviews postharvest handling ofheliconia, red ginger, and bird-of-paradise. HortTechonology,v.13, p.259-266, 2003.

Joyce, D. C.; Meara, S.A.; Hetherington, S. E.; Jones, P. Effectsof cold storage on cut Grevillea ‘Sylvia’ inflorescences.Postharvest Biology Technology, v.18, p.49-56, 2000.

Kays, S. J. Postharvest physiology of perishable plant products.New York: Van Nostrand Reinhold, 1991. 532p.



Mattiuz, C. F. M.; Rodrigues, T. J. D.; Pivetta, K. F. L.; Mattiuz, B.H. Water relations of cut inflorescences of Alpinia purpuratatreated with seven pulsing solutions. Acta Horticulturae, v.1,p.363-368, 2003.

Mayak, S. Senescence of cut flowers. HortScience, v.22, p.863-865, 1987.

McGuire, R. G. Reporting of objective color measurements.HortScience, v.27, p.1254-1255, 1992.

Paull, R. E.; Chen, N. J.; Deputy, J. Physiological changesassociated with senescence of cut Anthurium flowers.Journal American Society for Horticultural Science, v.110,p.156-162, 1985.

Reid, M. S. Effects of low temperatures on ornamental plants.Acta Horticulturae, v.1, p.215-223, 1991.

Reid, M. S. Advances in shipping and handling of ornamentals.Acta Horticulturae, v.1, p.277-284, 2001.

SAEG - Sistema para Análises Estatísticas e Genéticas. Versão5.0. Viçosa: Fundação Arthur Bernardes, 1983.

Santos, M. H. L. C.; Santos, E. E. F.; Lima, G. P. P. Soluções conservantesem sorvetão pós-colheita. Ciência Rural, v.38, p.2354-2357, 2008.

Silva, J. A. T. The cut flower: Postharvest considerations.Journal of Biological Sciences, v.3, p.406-442, 2003.

Skog, L. J. Chilling injury of horticultural crops. HorticulturalResearch Institute of Ontario. University of Guelph.Factsheet. http://www.omafra.gov.on.ca/english/crops/facts/98-021.htm#Figure%203, 1998. Acesso em: 20 Jan 2008.

Sonego, G.; Brackmann, A. Conservação pós-colheita de flores.Ciência Rural, v.25, p.473-479, 1995.

http://www.omafra.gov.on.ca/english/crops/

973Espacialização da umidade do solo por meio da temperatura da superfície e índice de vegetação


1 Colegiado de Engenharia Agronômica/UNIVASF. CEP 56304-205, Petrolina, PE. Fone (87) 3986-3802. Email: [email protected] Embrapa Solos UEP Recife. CEP 51020-240. Fone (81) 3325-5988. Email: [email protected] Departamento de Engenharia Civil/UFPE. CEP 51000-000, Recife, PE. Fone (81)2126-8219. Email: [email protected]

Espacialização da umidade do solo por meioda temperatura da superfície e índice de vegetação

Helio L. Lopes1, Luciano J. de O. Accioly2, Flávio H. B. B. da Silva2,Maria do C. M. Sobral3, José C. de Araújo Filho2 & Ana L. B. Candeias3

RESUMOO estudo da umidade do solo é fundamental não só para a determinação da resiliência de ecossistemase sua recuperação, mas também na modelagem da relação água-vegetação-atmosfera. Na aquisiçãodessas informações o sensoriamento remoto perfaz uma ferramenta importante e de potencial adequadopara monitoramento e mapeamento. Visando à espacialização de índices relacionados à umidade,vários métodos têm sido propostos, embora sua aplicação ainda seja limitada. Neste trabalho se aplicouo modelo de índice de umidade do solo (IUS) cujos objetivos foram: espacializar o IUS, estabelecer grausde desertificação, delimitar a área em processo de desertificação e verificar possíveis relações do IUScom parâmetros de água no solo. Na aplicação deste modelo se utilizaram, como dados de entrada, oNDVI (índice de vegetação da diferença normalizada) e a LST (temperatura da superfície) e se observouque o IUS representado pela média dos valores desses índices pode ser empregado na determinação dograu de degradação da superfície e para gerar classificação legendada, discriminando vários níveis dedegradação ambiental. Constatou-se também que não houve relação direta do IUS com parâmetrosfísicos de retenção de umidade do solo. Desta forma, o sensoriamento remoto mostrou ser uma ferramentasignificativa na avaliação de índices de umidade do solo em áreas degradadas tal como para delinear adinâmica de borda em núcleo de desertificação.

Palavras-chave: índice de umidade do solo, NDVI, Seridó, desertificação

Spatial distribution of soil moisture usingland surface temperature and vegetation indices

ABSTRACTThe study of soil moisture is important in determining the resilience of ecosystems and their recovery, aswell as in the modeling of water-vegetation-atmosphere relationship. Remote sensing is an important toolfor the acquisition, mapping and monitoring soil moisture through the surface temperature and vegetationindices. For the soil moisture content assessment, several methods have been proposed, however itsapplication is still limited. In this work the soil moisture index (SMI) was applied and modeled with theobjectives: to establish and delineate areas with different levels of desertification through SMI mappingand to map the dynamic of border, as well as to verify possible relationships betweem SMI and soil waterparameters. In the application of this model as input data was used: NDVI (normalized difference vegetationindex) and LST (land surface temperature). It was observed that SMI accessed by the average of the SMIderived by NDVI and LST can be used in the determination of soil surface degradation and in theproduction of maps showing different levels of this degradation. It was also verified, that there was nodirect relationship between SMI and physical parameters of soil moisture content. Remote sensingshowed to be an important tool in the evaluation of soil moisture indices in degraded areas and todelineate the border effect in this desertification nucleus.

Key words: soil moisture index, NDVI, Seridó, desertification






974 Helio L. Lopes et al.


INTRODUÇÃO

O conhecimento da umidade do solo é de fundamentalimportância devido ao papel ambiental relacionado a processosbiológicos, ecológicos, hidrológicos e atmosféricos (Zhan etal., 2004; Ávila et al., 2010). Diversos pesquisadores vêmutilizando dados espectrais terrestres e orbitais paradeterminação espacial da umidade do solo (Zeng et al., 2004;Hassan et al., 2007; Kurc & Benton 2010; Sanchez et al., 2010;Yichang et al., 2010). Vivoni et al. (2008) avaliaram, utilizandodados de sensoriamento remoto, a variabilidade espaço-temporal da umidade do solo em uma bacia hidrográfica,demonstrando sua variação em regiões complexas que possuemdiferenças de vegetação, de propriedades do solo e decondições hidrológicas. Segundo Lopes et al. (2010), emtrabalho realizado no bioma caatinga a temperatura da superfícievaria com o uso e cobertura do solo. Essas variabilidades têmfunção relevante na variação de processos, como: precipitaçãoe escoamento e na relação dos fluxos de calor latente e sensível(Eltahir, 1998).

De acordo com Zhan et al. (2004), variações na umidade dosolo produzem mudanças significativas no balanço da energiada superfície. Desta forma, a umidade do solo é um parâmetroessencial na modelagem de processos da superfície ehidrológicos; sua determinação por dados de sensoriamentoremoto é fundamental para a análise espacial em grandes áreas.O trabalho de Zhan et al. (2004) teve como objetivo avaliar opotencial do sensoriamento remoto no monitoramento deparâmetros biofísicos, como: LST, umidade do solo,emissividade, NDVI e outros parâmetros essenciais à análisede ecossistemas em bacias hidrográficas.

A umidade do solo tem grande efeito na magnitude datemperatura da superfície (LST) em virtude da sua marcanteinfluência no armazenamento de energia térmica porém seressalta que, em larga escala, a umidade do solo ainda nãotenha sido bem estudada. Pesquisas nas quais se utilizaramespectro do visível, infravermelho termal e micro-ondas, têmmostrado potencial na estimativa das condições de umidadedo solo (Vivoni et al., 2008; Baup et al., 2007; Das & Mohanty,2008; Katra et al., 2007).

Tem-se utilizado, em alguns trabalhos, a LST para determinara umidade do solo (Zeng et al., 2010); outros investiram emmodelar algoritmos para correlacionar a LST com a umidade dosolo. Sun & Pinker (2004), por exemplo, modelaram um novoalgoritmo para determinar a LST a partir da umidade do solo.

Neste trabalho se modelam dados referentes à temperaturade superfície e índices de vegetação para espacializarinformações sobre a umidade da superfície e sua relação com oestado da degradação ambiental cujo principal objetivo foiaplicar e adaptar o índice de umidade do solo (IUS), a um modeloempírico para determinação da umidade do solo, visando aoestudo de regiões degradadas da caatinga e com isto foipossível: espacializar o IUS, estabelecer graus de desertificação,delimitar a área em processo de desertificação, mapear o efeitode borda do núcleo de desertificação do Seridó e verificarpossíveis relações do IUS com parâmetros de água no solo.

MATERIAL E MÉTODOS

Área de estudoA região selecionada para o estudo abrange municípios

situados entre os Estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte(Figura 1). A área compreende o total de 31 municípios, em que15 pertencem ao estado da Paraíba e 16 ao estado do Rio Grandedo Norte. Este Núcleo de Desertificação tem altitude que variade 200 a 700 m (Costa et al., 2001).

Um dos grandes impactos neste núcleo é o processo dedesmatamento indiscriminado visando sobretudo à extraçãode lenha para a alimentação dos fornos das inúmeras olarias ecerâmicas instaladas na região. A vegetação da região écaracterizada como caatinga hiperxerófila na qual podem serdistinguidos, pelo menos, três padrões de densidade: caatingadensa, caatinga semidensa e caatinga aberta (Accioly et al.,2001). São característicos arbustos e árvores de até 2 m dealtura em especial em áreas em que já ocorreu plantio de algodãoe atualmente ocorre exploração da madeira. O estrato mais baixoé formado por pereiro (Aspidosperma pyrifolium), faveleira(Cnidoscolus quercifolius), catingueira (Poincianellapyramidalis) e vários cactus (Facheiroa squamosa, Pilosocereusgounellei), enquanto o estrato mais alto apresenta poucasumburanas (Myracrodruon urundeuva). Nas regiões maisdegradadas ocorrem áreas com cobertura vegetal pouco densa,predominantemente de porte baixo e áreas abertas com formase dimensões variadas, com presença de sulcos e voçorocas.Os dados climáticos são caracterizados por uma precipitaçãomédia anual de 497 mm, velocidade dos ventos para uma alturade 10 m na faixa de 32,8 m s-1, podendo variar de 2,5 a 46 m s-1,e a temperatura de 20 a 32 °C.

Os solos dominantes na região, conforme o SistemaBrasileiro de Classificação do Solo (EMBRAPA, 2006),pertencem às classes dos Luvissolos Crômicos (TC),Planossolos Nátricos (SN), Neossolos Litólicos (RL);Neossolos Regolíticos (RR) e em baixas proporções, a dosArgissolos Vermelho-Amarelos (PVA), Argissolos Vermelhos(PV), Argissolos Amarelos (PA), Cambissolos Háplicos (CX) eNeossolos Flúvicos (RY). Onde ocorrem os Luvissolos e solosassociados tem-se especialmente um nível de erosão laminaracentuado e, em sulcos, esses últimos, em diversasprofundidades. A Figura 2 mostra o arranjamento espacial dasprincipais classes de solo para uma área do núcleo quecompreende cinco municípios.

Obtiveram-se, também, informações sobre retenção deumidade e disponibilidade hídrica de solos de uma área daregião do Seridó, para posterior comparação com o índice deumidade do solo e verificação de correlação entre osparâmetros. As análises foram realizadas segundometodologias da Embrapa (EMBRAPA, 1997).

Processamento dos dadosPara a modelagem do índice de umidade do solo – IUS,

utilizaram-se imagens LANDSAT-TM5 do ano de 2002,referentes à estação seca. As órbitas-ponto foram utilizadas:215/64, 215/65, 216/64 e 216/65 e realizado um recorte para aárea de estudo.



Figura 1. Localização geográfica do núcleo de desertificação do Seridó

Figura 2. Mapa em que são destacadas as subordens de solos dominantes nos municípios de Parelhas, Ouro Branco,Jardim do Seridó, Santana do Seridó, no estado do Rio Grande do Norte, e São José do Sabugi, no Estado da Paraíba.Mapa adaptado de Silva et al. (2002)



Todas as imagens foram registradas no sistema de referênciaSAD-69, projeção UTM, utilizando-se um polinômio desegunda ordem e amostragem, pelo método de vizinho maispróximo. A precisão no registro foi da ordem do subpixel. Acorreção atmosférica seguiu o método do histograma (pixelmais escuro). Após se efetuar a correção realizou-se a conversãodos níveis de cinza (NC) das imagens para eflectância. Otrabalho foi realizado em duas etapas, em que na primeira osvalores de NC foram convertidos à radiância espectral na bandai (Li em W m-2 sr-1 m-1) através dos valores de radiância mínima(Limin ) e máxima (Limax) para a banda considerada, obtidos apartir da calibração absoluta de pós-lançamento do sensorLandsat 7 ETM+. A Eq. 1 converte os valores de NC emradiância (Allen et al., 2002):

iiminimax

i NC255

LLL

em que:NCi - Nível de cinza na banda i

Valores de Limin e de Limax para as imagens do Landsat 7ETM+ foram extraídos do Handbook do Landsat 7.

Uma vez convertidos os valores de NC em radiância, apróxima etapa foi a remoção do efeito de primeira ordem daatmosfera, para o que se utilizaram os valores mínimos deradiância, dados por alvos escuros. Os valores de L para essesalvos podem ser atribuídos ao somatório do sinal de ruído doinstrumento com a fração da energia refletida pela atmosfera,que atinge diretamente o sensor para a banda considerada(“path radiance”).

A conversão de radiância para reflectância é dada pela Eq. 2(Allen et al., 2002):

θcosEsundLπρ 2

i

2ic

i

em que:Lic - radiância corrigida na banda i, W m-2 sr-1 m-1

d - distância Sol-Terra, unidade astronômicaEsuni - irradiância solar no topo terrestre (W m-2 m-1) para a

banda i - ângulo solar zenital

Após a determinação da reflectância para cada imagemrealizou-se a espacialização do NDVI, de acordo com a Eq. 3:

REDNIR

REDNIR

ρρρρNDVI

em que:NIR - reflectância no infravermelhoRED - reflectância no vermelho

Para modelagem da LST calculou-se a radiância na bandado termal e sua espacialização foi efetivada pela Eq. 4, seguinte(Bastiaanssen & Bakker, 2000):

0,25

TM6

/ε1

L61,6ln

1260LST

em que:LTM6 - radiância na banda termal; - emissividade

A partir da determinação da temperatura da superfície emradiância aplicou-se a equação do índice de umidade do solo(IUS). O índice IUS tem valores de 0, para superfícies maissecas, e 1, para superfícies mais úmidas (Zhan et al., 2004). OIUS foi calculado diretamente da temperatura da superfície pelaEq. 5:

minmax

maxLST LSTLST

LSTLSTIUS

donde:LSTmax e LSTmin são os valores máximo e mínimo da

temperatura da superfície para a região de estudo. LST édeterminada pela Eq. 4, para cada pixel.

O IUS também foi derivado do índice de vegetação (NDVI)adaptado da equação do IUS e derivado da temperatura dasuperfície.

A equação do IUS derivado do índice de vegetação (NDVI)foi modelada por meio da Eq. 6:

minmax

maxNDVI NDVINDVI

NDVINDVI1IUS

A constante 1 refere-se à inversão dos valores pois, quantomaior o valor do NDVI maior também o índice de umidade dasuperfície (Wang et al., 2010).

O NDVImax e o NDVImin se referem aos valores de máximo emínimo de NDVI que ocorram na região de estudo. O NDVI naEq. 6 é o valor calculado em cada pixel.

Neste estudo se utilizou o IUS médio gerado a partir doIUSLST e do IUSNDVI conforme a Eq. 7:

2IUSIUSIUS NDVILST

sendo:IUSLST o índice de umidade do solo derivado da temperatura

da superfície e IUSNDVI o índice de umidade do solo derivadodo índice de vegetação (NDVI).

Após a determinação das imagens do NDVI e LST realizou-se o mosaico das mesmas para se determinar os IUSLST e IUSNDVIe o IUS final.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)




Na Figura 3 se tem a imagem do IUS médio do solo. Percebe-se que no perímetro que delimita a região do Seridó existemáreas nas quais domina o IUS menor que 0,15. Nesta região adegradação da caatinga é intensa, com existência de diversasformas de erosão laminar e em sulcos. Em geral, o IUS variou de0 para as áreas desertificadas e com queimadas, até 0,57 paraáreas com vegetação densa. Yichang et al. (2010) mapearamvalores de umidade do solo variando de 0 a 0,21 em uma áreacom a maior parte da cobertura vegetativa variando de 27 a 36%.

Além dos municípios pertencentes à região do núcleo dedesertificação do Seridó, também se evidencia a degradaçãoem outros municípios circunvizinhos do Rio Grande do Norte eda Paraíba, corroborando com resultados de Candido et al.(2002). Por conseguinte, os resultados sugerem que seriafundamental observar a evolução da degradação na região,conforme estudo realizado por Wang et al. (2010) que verificaramo impacto da mudança do uso e cobertura do solo na umidadeem uma bacia hidrográfica, através do modelo Temperatura-Vegetação utilizando 34 pontos de validação. Esta análise seriasugerida em relação ao avanço da desertificação,particularmente por meio da dinâmica de borda referente aosparâmetros biofísicos modelados e se verificando sua influênciano avanço do risco à desertificação, através de comparaçõesespaço-temporal, conforme metodologia aplicada por Lopes etal. (2009). Por meio deste estudo se verificam áreas degradadasno município de Patos e circunvizinhos e no município deSantana dos Matos.

Para um pixel localizado na região, conforme Figura 4A, ovalor do IUS foi igual a 0,123, numa área em que os solos seencontram bastante erodidos, de modo que já se percebe aexposição do substrato rochoso.

Obteve-se, para um pixel correspondente à vegetação tipocaatinga hiperxerófila (savana estépica arborizada) e conformevisto na Figura 4B, o valor do IUS de 0,403, ocorrido nomunicípio de Equador, RN.

Este valor revela a influência da vegetação nas condições deumidade do solo e sua relação direta com o IUS. Resultadossemelhantes obtiveram Wang et al. (2010) ao utilizar o NDVI e LSTpara estimar a umidade do solo. Apesar da relação é notória anecessidade de calibração do modelo com dados de campo eposteriores análises estatísticas para verificar coeficientes dedeterminação, além de possibilidades de se relacionar o modelo coma paisagem, particularmente com os tipos de solo existentes na região.

Os resultados evidenciam que, entre os municípios da regiãodo Seridó, os mais atingidos pela degradação são: São Mamede,Várzea, Santa Luzia, Juazeirinho, Seridó, Cubati e São José doSabugi, pertencentes ao estado da Paraíba, e Ipueira, São Joãodo Sabugi, Ouro Branco, Jardim do Seridó, Jardim de Piranhas,Santana do Seridó, São Fernando, Parelhas, São José do Seridóe Caicó, pertencentes ao estado do Rio Grande do Norte.Percebe-se, pela Figura 3, que os municípios de Patos, Quixaba,São José do Bonfim e Santo André se encontram com uma áreado município comprometida com a degradação, tal como osmunicípios de Santana dos Matos, São Rafael, Itajá, Paraú eCampo Grande, pertencentes aos estados da Paraíba e RioGrande do Norte, respectivamente.

Figura 3. Mapa do índice de umidade do solo (IUS) para o núcleo de desertificação do Seridó (Paraíba e Rio Grande doNorte)



do Seridó a vegetação natural já não consegue se recompor,permanecendo com porte pequeno e de forma raleada, deixandoáreas expressivas da superfície do solo expostas aos processoserosivos.

A partir da espacialização do IUS pode-se comparar osvalores do índice com os dados físicos dos solos, a partir deamostras coletadas no ano de 2001. Os dados comparadoscom o IUS foram: água retida a 1,5 MPa, 0,003 MPa e águadisponível referentes a nove perfis de solo (Tabela 1).Segundo Mello et al. (2005), algumas variáveis, como aquantidade de areia, de argila e de matéria orgânica,influenciam na umidade do solo e também na respostaespectral da superfície (Ben-Dor et al., 2002; Selige et al.,2006; Lagacherie et al., 2008). Entretanto, a maior variação naumidade do solo ocorre entre 0 e 5 cm (Dallacort et al., 2010),que ainda observaram que os coeficientes de variação nacamada de 0 a 20 cm são sempre superiores aos da camadasubsequente, conforme resultados de Araújo et al. (2001).Wang et al. (2007) realizaram correlações lineares bivariadasentre o NDVI e o conteúdo volumétrico de água no solo,encontrando coeficiente de correlação entre 0,51 a 0,84. AFigura 5 mostra as relações dos parâmetros físicos com oIUS.

Procurou-se mostrar, nos gráficos a seguir, possíveisrelações do IUS com parâmetros de retenção de água nosolo.

Verifica-se, de acordo com a Figura 5, que o índice de umidadedo solo não tem qualquer relação direta com a água retida a 1,5MPa, 0,003 MPa e água útil, conforme sugerem os coeficientes(R2) praticamente nulos; desta forma, o conhecimento de umparâmetro nada contribui para a previsão de outro e, portanto,o IUS poderá apenas ter relação com respostas da superfíciereferentes à reflectância em relação ao NDVI e emitância quantoà temperatura da superfície, conforme Figura 6, e com oconteúdo volumétrico de água no solo, conforme concluíramWang et al. (2007).

De acordo como a Figura 6, observa-se boa correlação doíndice de umidade médio com os parâmetros NDVI e LST comcoeficiente determinístico de 0,90 e 0,87, respectivamente. Estarelação mostra uma medida significativa da intensidade derelação entre os parâmetros, denotando uma relação de causae efeito entre os parâmetros, em função das mudanças dasuperfície.

A.

B.

Figura 4. Paisagens da região. A) Área degradada nomunicípio de Santana do Seridó. B) Foto da caatingahiperxerófila (savana estépica arborizada) no Municípiode Equador

Na região do Seridó não somente as condições naturaisfavorecem a degradação ambiental (clima e solos) mas,particularmente, as atividades antrópicas vigentes na região.Nos citados municípios ocorre devastação da caatinga parautilização da lenha em olarias e atividades de mineração alémde ter havido, no passado, o cultivo da cultura do algodão quenão oferecia proteção aos solos. Em consequência, as causasnaturais somadas às antrópicas têm levado à degradaçãoambiental, particularmente a erosão dos solos, conforme vistona Figura 4A. Destaca-se que em áreas expressivas da região

Perfil Horizonte 1,5 MPa 0,003 MPa Água Útil Data IUS A A 5,1 09,4 4,3 11/10/2001 0,165

B A 5,4 11,0 5,6 11/10/2001 0,199 C Bt 5,4 10,4 5,0 11/10/2001 0,123 D A 5,5 12,4 6,9 11/10/2001 0,165 E A 2,7 06,2 3,5 10/10/2001 0,129 F A 6,3 13,1 6,8 11/10/2001 0,159 G A 1,2 02,6 1,4 11/10/2001 0,185 H A 2,2 05,8 3,6 10/10/2001 0,143 I A1 2,5 05,5 3,0 11/10/2001 0,151

Tabela 1. Dados de retenção de umidade e disponibilidade hídrica referentes a nove perfis de solo da região do Seridó evalores do IUS



CONCLUSÕES

1. O índice de umidade do solo variou com a paisagemindicando uma relação direta com a densidade de vegetaçãorelacionada com o NDVI.

2. Verifica-se que ocorre uma degradação intensa nosmunicípios vizinhos ao Núcleo, resultando no aumento da áreada região de desertificação do Seridó.

3. O índice de umidade do solo adaptado neste trabalho,não possui relação direta com a retenção de umidade a 1,5MPa, 0,003 MPa e água útil, mas apenas com características dapaisagem.

4. O sensoriamento perfaz uma ferramenta que podedeterminar índices importantes para avaliar áreas em processode degradação e sua quantificação.

LITERATURA CITADA

Accioly, L. J. de O.; Oliveira, M. J. A. de; Silva, F. H. B. B. da;Avaliação de Mudanças no Albedo do Núcleo deDesertificação do Seridó através de Imangens Landsat TM.In: congresso Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 10, 2001,Foz do Iguaçu. Anais do X Simpósio Brasileiro deSensoriamento Remoto, São José dos Campos: INPE, 2001,p. 549-556, 2001.

Allen, R. G.; Tasumi, M.; Trezza, R.; Waters, R.; Bastiaanssen,W. SEBAL (Surface Energy Balance Algorithms for Land).Advance Training and Users Manual – IdahoImplementation, version 1.0. Idaho: University of Idaho,2002. 97p.

Araújo, E. C. B. de; Aguiar, J. V. de; Costa, R. N. T. Calibraçãode um modelo de umidade para um solo aluvial sem coberturavegetal. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.5, p.444-449, 2001.

Ávila, L. F.; Mello, C. R. de; Silva, A. M. da. Continuidade edistribuição espacial da umidade do solo em BaciaHidrográfica da Serra da Mantiqueira. Revista Brasileirade Engenharia Agrícola e Ambiental, v.14, p.1257-1266,2010.

Bastiaanssen, W.; Bakker, M. Use of satellite data in agriculturalwater management. Embrapa Semiárido. Petrolina: 2000.81p.

Baup, F.; Mougin, E.; Rosnay, P. de; Timouk, F.; Chênerie, I.Surface soil moisture estimation over the AMMA Saheliansite in Mali using ENVISAT/ASAR data. Remote Sensingof Environment, v.109, p.473-481, 2007.

Ben-Dor, E.; Patkin, K.; Banin, A.; Karnieli, A. Mapping ofseveral soil properties using DAIS-7915 hyperspectralscanner data–a case study over clayey soils in Israel.International Journal of Remote Sensing, v.23, p.1043-1062,2002.

Candido, H. G.; Barbosa, M. P.; Silva, M. J. da. Avaliação dadegradação ambiental de parte do Seridó Paraibano. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.6, p.368-371, 2002.

A.

B.

C.

Figura 5. Relação entre o IUS e os parametros água retida.A) a 0,003 MPa; B) a 1,5 MPa; e C) água disponível

Figura 6. Relação entre o IUS e os parâmetros: A) NDVIe B) LST

B.

A.



Costa, T. C. e C. da; Accioly, L. J. de O.; Oliveira, M. A. J. de;Burgos, N.; Silva, F. H. B. B. da. Mapeamento da fitomassada caatinga do núcleo de desertificação do Seridó, Peloíndice de área de planta (IAP) e o índice de vegetação dadiferença Normalizada (NDVI), obtido com dados do sensorlandsat 7 TM. In: congresso Brasileiro de SensoriamentoRemoto, 10, 2001, Foz do Iguaçu. Anais do X SimpósioBrasileiro de Sensoriamento Remoto, São José dos Campos:INPE, 2001, p. 1563-1573. 2001.

Das, N. N.; Mohanty, B. P.; Temporal dynamics of PSR-basedsoil moisture across spatial scales in an agriculturallandscape during SMEX02: A wavelet approach. RemoteSensing of Environment, v.112, p.522-534, 2008.

Dallacort, R.; Freitas, P. S. L. de; Faria, R. T. de; Gonçalves, A.C. A.; Jácome, A. G.; Rezende, R. Soil water balance simulatedby CROPGRO-Drybean model for edaphoclimatic conditionsin Maringá Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.14, p.351-357, 2010.

Eltahir, E. A. B. A soil moisture rainfall feedback mechanism 1.Theory and observations. Water Resources Research, v.34,p.765-776, 1998.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ).Manual de métodos de análise de solos. 2.ed. rev. atual. Riode Janeiro: Embrapa Solos, 1997. 212p.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ).Sistema brasileiro de classificação de solos. 2. ed. Rio deJaneiro: Embrapa Solos, 2006. 306p.

Hassan, Q. K.; Bourque, C. P. A.; Meng, F. R.; Cox, R. M.A wetness index using terrain-corrected surface temperatureand normalized difference vegetation index derived fromStandard MODIS Products: An evaluation of its use in ahumid forest-dominated region of eastern Canada. Sensors,v.7, p.2028-2048, 2007.

Katra, I.; Blumberg, D. G.; Lavee, H.; Sarah, P. Topsoil moisturepatterns on arid hillsides - Micro-scale mapping by thermalinfrared images. Journal of Hydrology, v.334, p.359-367. 2007.

Kurc, S.A.; Benton, L.M. Digital image-derived greenness linksdeep soil moisture to carbon uptake in a creosotebush-dominated shrubland. Journal of Arid Environments, v.74,p.585–594, 2010.

Lagacherie, P.; Baret, F.; Feret, J. B.; Madeira Netto, J.; Robbez-Masson, J. M. Estimation of soil clay and calcium carbonateusing laboratory, field and airborne hyperspectralmeasurements. Remote Sensing of Environment, v.112, p.825-835. 2008.

Lopes, H. L.; Candeias, A. L. B.; Accioly, L. J. de O.; Sobral, M.do C. M. Modelagem de parâmetros biofísicos paradesenvolvimento de algoritmo para avaliação eespacialização de risco a desertificação. Boletim de CiênciasGeodésicas, v.15, p.652-668, 2009.

Lopes, H. L.; Candeias, A. L. B.; Accioly, L. J. O.; Sobral, M. doC. M.; Pacheco, A. P. Parâmetros biofísicos na detecção demudanças na cobertura e uso do solo em baciashidrográficas. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola eAmbiental, v.14, p.1210–1219, 2010.

Mello, C. R. de; Oliveira, G. C. de; Ferreira, D. F.; Lima, J. M. de;Lopes, D. Modelos para determinação dos parâmetros daequação de van Genuchten para um Cambissolo. RevistaBrasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.9, p.23-29, 2005.

Sánchez, N.; Martínez-Fernández, J.; Calera, A.; Torres, E.;Pérez-Gutiérrez, C. Combining remote sensing and in situsoil moisture data for the application and validation of adistributed water balance model (HIDROMORE). AgriculturalWater Management, v.98, p.69-78, 2010.

Selige, T.; Böhner, J.; Schmidhalter, U. High resolution topsoilmapping using hyperspectral image and field data inmultivariate regression modelling procedures. Geoderma,v.136, p.235-244, 2006.

Silva, F. H. B. B da.; Burgos, N.; Accioly, L. J. de O.; Costa, T. C.C. da; Oliveira, M. A. J. de. Caracterização dos recursosnaturais de uma área piloto do núcleo de desertificação doSeridó, Estados do Rio Grande do Norte e Paraíba - Escala1:100.000. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, Boletim dePesquisa 04/2002. 55p.

Sun, D.; Pinker, R. T. Case study of soil moisture effect on landsurface temperature retrieval. IEEE Geoscience and RemoteSensing Letters, v 1, p.127-130, 2004.

Vivoni, E. R.; Gebremichael, M.; Watts, C. J.; Bindlish, R.;Jackson, T. J. Comparison of ground-based and remotelysensed surface soil moisture estimates over complex terrainduring SMEX04. Remote Sensing of Environment. v.112,p.314-325, 2008.

Wang, H.; Li, X.; Long, H.; Xu, X.; Bao, Y. Monitoring theeffects of land use and cover type changes on soil moistureusing remote-sensing data: A case study in China’sYongding River basin. Catena, v.82, p.135-145, 2010.

Wang, X.; Xie, H.; Guan, H.; Zhou, X. Different responses ofMODIS-derived NDVI to root-zone soil moisture in semi-arid and humid regions. Journal of Hydrology, v.340, p.12-24, 2007.

Yichang, W.; Fang, Z.; Liping, Z.; Lingling, K.; Xiaoqiang, L.Estimating soil moisture in semi-arid region by remote sensingbased on TM data. IEEE Transactions on Geosciences andRemote Sensing, v.1, p.1-5, 2010.

Zeng, Y.; Feng, Z.; Xianga, N. Assessment of soil moistureusing Landsat ETM+ temperature/vegetation index insemiarid environment. IEEE Transactions on Geosciencesand Remote Sensing, v.6, p.4036-4039, 2004.

Zhan, Z.; Qin, Q.; Wang, X. The application of LST/NDVI indexfor monitoring land surface moisture in semiarid area. IEEETransactions on geosciences and Remote Sensing, v.3,p.1551-1554, 2004.

981Ensaios estáticos e cinemáticos de receptores de GPS


1 ESALQ/USP, Av. Pádua Dias 11, CEP 13418-900 , Piracicaba, SP. Fone (19)34478502. E-mails: [email protected]; [email protected]

Ensaios estáticos e cinemáticos de receptores de GPS

Thiago M. Machado1 & José P. Molin1

RESUMOOs sistemas de navegação global por satélites, em especial o GPS, mais completo e conhecido, temmultiplicado suas aplicações no meio agrícola. O desempenho de receptores, no entanto, não édevidamente conhecido entre os usuários; assim, este trabalho visou avaliar receptores com distintasconfigurações e o uso de correções diferenciais por meio de ensaios estáticos e cinemáticos; no primeirocaso foram avaliados, concomitantemente, oito receptores ativando ou não as correções diferenciaisWAAS e EGNOS, além de sinais privados específicos para alguns desses receptores; também se testaramintensidades de filtragem disponíveis em alguns dos receptores. No ensaio cinemático utilizaram-se doisreceptores de navegação fixados sobre a cabine de um trator, tendo como referência um receptor GPSRTK. Na primeira avaliação os resultados mostraram que as correções WAAS e EGNOS não adicionamqualidade ao posicionamento na região de Piracicaba, SP. As correções diferencias privadas via satélitedemonstraram ser mais acuradas que os demais sistemas avaliados. O ensaio sob condição cinemática,com GPS RTK de referência, permitiu o cálculo de erros no sentido perpendicular ao percurso, indicandoser de fácil execução.

Palavras-chave: agricultura de precisão, correções diferenciais, RTK

Static and cinematic tests of GPS receivers

ABSTRACTThe global navigation satellite systems, especially the GPS, well known and totally implemented, havebeen intensively used in agriculture. The performance of receivers, however, is not properly disseminatedamong the users, so the aim of this work is to evaluate receivers with distinct configurations and the useof differential corrections through static and cinematic tests. In the first case eight receivers were testedactivating or not the differential corrections WAAS and EGNOS, besides specific augmentation signals forsome of the receivers and filtering intensities available for some of the receivers. In the cinematic conditiontwo navigation receivers were mounted on the top of a tractor cab and tested using a GPS RTK receiveras reference. In the first evaluation the results showed that WAAS and EGNOS corrections do not addquality to the positioning in the Piracicaba, SP region. The private differential corrections by satellite weremore accurate than the other systems tested. The test under cinematic condition, using a GPS RTKreceiver as reference allowed the easy computation of the errors in the perpendicular of travel direction.

Key words: precision agriculture, differential corrections, RTK





982 Thiago M. Machado & José P. Molin


INTRODUÇÃO

Os Sistemas de Navegação Global por Satélites (SNGS), ou“Global Navigation Satellite Systems” (GNSS) foramdesenvolvidos, inicialmente, para fins bélicos e resultaram emmétodos de localização que estão influenciando erevolucionando inúmeras atividades e setores da economia,dentre eles a agricultura. Um dos principais componentes doGNSS é o “Global Positioning System” (GPS), desenvolvidopelos Estados Unidos e que se encontra em plena operação;outro é o “Global’naya Navigatsionnay Sputnikovaya Sistema”(GLONASS), da Rússia; há ainda, o sistema Galileo, projetadopela “European Space Agency” (ESA), da União Européia, e osistema chinês, denominado Compass, ambos em construção(Wolfgang & Baumann, 2000).

Em função da sua disponibilidade, o GPS tem sido o maisutilizado e passou a representar uma ferramenta comcontribuições inovadoras na agricultura. Nesse caso, é utilizado,comumente, em atividades que demandam posicionamento comdistintos níveis de acurácia para diferentes aplicaçõesassociadas às investigações georreferenciadas e intervençõeslocalizadas, as quais visam ao máximo aproveitamento dosrecursos e insumos e minimização de efeitos indesejáveis aoambiente dando sustentação às técnicas conhecidas comoAgricultura de Precisão (Motomiya et al., 2009). O GPS tambémpassou a ser intensamente utilizado como recurso de orientaçãoe guia para veículos agrícolas (Bergtold et al., 2009; Silva et al.,2011), aviões agrícolas (Smith & Thomson, 2005), como sensorde velocidade em veículos agrícolas (Molin et al., 2005), nomonitoramento de transporte e logística da produção agrícola(Devlin et al., 2007), na automação como em robôs agrícolas(Nørremark et al., 2008), dentre outros.

A carência de informações técnicas sobre o desempenhode receptores de GNSS tem gerado dúvidas entre os usuários,especialmente sobre qual categoria de receptor utilizar paraaplicações específicas. Observa-se a ausência de metodologiascom base em princípios estatísticos robustos para avaliaçãoda qualidade dos resultados de posicionamento para diferentescategorias de receptores e em diferentes condições de trabalhoe aplicações, especialmente naquelas que contemplamcondições cinemáticas, comuns na agricultura.

A utilização de receptores de navegação autônomos temsido intensificada e muitos os utilizam com o sinal “Wide AreaAugmentation System” (WAAS) ativado, esperando temmelhor acerto no posicionamento, porém sequer se sabe seeste sinal que estão recebendo é WAAS ou é do “EuropeanGeostationary Navigation Overlay Service” (EGNOS), poisambos operam na mesma frequência. Esses sistemas decorreção com sinais abertos, portanto sem custo para o usuário,transmitidos via satélites de comunicação, tem ação sobreterritórios definidos; também existem sistemas semelhantesporém privados e com custo para o usuário. No entanto, emlocais para os quais tais sinais são destinados, sua efetividadeé comprovada. Em ensaios estáticos e cinemáticos comdiversos receptores, na Flórida, EUA, Min et al. (2008)comprovaram a efetividade tanto do sinal WAAS como dosinal de correção diferencial da Guarda Costeira (“Coast GuardBeacon”) na redução do erro de posicionamento.

Utilizando um sinal aberto (WAAS) e um privado(OmniSTAR) em ensaio estático com vários receptores de GPS,Sullivan et al. (2001) observaram que as correções funcionambem e podem ser usadas em AP. Cappelli et al. (2006) ensaiaramreceptores L1, C/A de uso agrícola e receptores código C/Ausados para navegação, em modo estático, utilizando correçõesdiferencias em tempo real e observaram que há diferença deacurácia e precisão entre os receptores e o uso da correçãodiferencial permitiu um aumento significativo em ambas.

Os fabricantes de receptores de GPS utilizados em AP,quando muito, disponibilizam relatórios do desempenho deseus receptores no modo estático, porém os desempenhosobtidos em ensaios estáticos nem sempre são indicativo dedesempenho cinemático (Stombaugh et al., 2002).

Autores têm avaliado o desempenho de receptores de GNSScom as antenas montadas sobre veículos utilizando, via deregra, um receptor de GPS RTK como referência para o cálculodos erros (Ehsani et al., 2003). Nessas condições, Molin &Carrera (2006) avaliaram quatro receptores com três velocidadesde deslocamento e observaram que velocidades menoresresultaram em erro maior, quando os receptores estavamconfigurados para coletar dados com base em intervalos detempo. Chosa et al. (2006) desenvolveram uma plataformacircular de ensaio cinemático para receptores de GPS RTK,mensurando a variação de velocidade e o erro do ângulo detrajetória, tendo como referência um detector magnético depulsos. Observa-se que a mensuração de erro deposicionamento em modo cinemático é mais difícil que em modoestático, uma vez que as variáveis que afetam o desempenhocinemático dos receptores GPS são de mais difícil controle(Buick, 2002).

Considera-se que existe a necessidade premente de seoferecer informação confiável aos usuários de GNSS para acorreta seleção entre as soluções de mercado. Da mesma forma,observa-se que não há informação suficiente entre os usuáriosa respeito dos sinais diferenciais públicos; sendo assim, opresente trabalho tem o objetivo de discorrer sobremetodologias para ensaios estáticos e cinemáticos dereceptores de GNSS, avaliando o desempenho de receptoresque utilizam o sistema GPS em ambiente agrícola. Para tanto,numa primeira etapa o trabalho aborda a avaliação deconfigurações, sintonizações de correções diferenciais emensuração da variação dos erros em ensaios estáticos e, emuma segunda etapa, aborda o cálculo dos erros em receptoresde navegação em modo cinemático, tendo como referência umreceptor RTK.

MATERIAL DE MÉTODOS

Na primeira etapa, o local escolhido para realização do ensaiofoi uma torre livre de impedimentos físicos, localizada noDepartamento de Engenharia de Biossistemas da EscolaSuperior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, ESALQ/USP, emPiracicaba, SP (coordenadas 22° 42' 41" S e 47° 37' 50" W). Paraobtenção das posições e cálculo dos erros uma estruturametálica foi construída em formato de cruz, afixada na laje deconcreto, sobre a referida torre, com o total de nove marcos



distanciados 0,50 m um do outro (Figura 1). A estrutura foigeorreferenciada por dois receptores L1/L2 Hiper GGDTopcon® geodésicos, com acurácia de 0,003 m + 1 ppm,coletando dados com máscara de elevação de 15º, durante1:30 h, com intervalo amostral de 15 s e pós-processados.

2n

1i

__EPjEPij

1-n11σ

A raiz quadrada média do erro (RMS) indica a acurácia, hajavista que não utiliza a média, resultando no erro absoluto emrelação à referência, representando 68% de uma distribuição.

n

EPRMS

n

1i

2

O erro circular provável (CEP) indica um limite que contém50% de todos os erros em uma distribuição circular.

22 σNσE1,18CEP

E - desvio padrão na coordenada EN - desvio padrão na coordenada N

Os dados experimentais foram coletados em coordenadasgeográficas (latitude e longitude) e transformados paracoordenadas planas UTM (Universal Transversa de Mercator)utilizando-se o datum WGS-84. Para o cálculo dos erros dasaltitudes geométricas utilizou-se, como referência, a altitudeestabelecida pelo receptor L1/L2 geodésico. Em cada um dosnove pontos se tem as coordenadas geográficas e a altura. Oserros negativos para a altitude se referem a valores abaixo daaltura de referência e erros positivos são superiores à altura dereferência.

Nos ensaios se utilizou receptores L1 código C/Acomumente empregados em atividades agrícolas: TrimbleAG132 (AG132), versão do firmware 3.00, 12 canais e frequênciade atualização de 1 Hz; SatLoc SLXg (SLXg), 12 canais efrequência de 5 Hz; OmniStar TM 7000L (OTM), 8 canais efreqüência de 1 Hz; GreenStar John Deere (JD), 10 canais efreqüência de 1 Hz; e Raven 115 (R115), 10 canais e freqüênciade 10 Hz). Também foram empregados receptores código C/Ausados para navegação: Garmin Legend (L), Garmin Vista (V),Garmin Vista CX (CX), todos com 12 canais e 0,5 Hz.

Para a coleta de dados dos receptores L1 código C/Acomputadores portáteis ou de mão foram utilizados com oprograma SST Field Rover II, versão 7.13 (SST DevelopmentGroup®) e para os receptores código C/A, a própria memóriainterna para armazenamento dos dados. Utilizou-se intervalode tempo de coleta de 15 s para todos os receptores.

Segundo Souza et al. (2005), a coleta de dados em diasconsecutivos deve contemplar os mesmos efeitos e apresentaro mesmo padrão quando a geometria do levantamentopermanece inalterada. Como o período orbital é deaproximadamente 12 h siderais, a posição dos satélites se repete,a cada dia, 4 min antes que a do dia anterior (Wolfgang &Baumann, 2000), os tratamentos foram executados em diasconsecutivos, adiantados de 4 min em cada dia, conformeapresentado na Tabela 1.

Figura 1. Receptores utilizados no ensaio dispostos sobrea estrutura em cruz acima de uma torre

Obtiveram-se os valores de acurácia a partir das Eqs. de 1 a6 (Buick, 2002; Ehsani et al., 2003; Stombaugh et al., 2005). Oerro médio (N – E), ou média dos erros nas direções norte – sule leste – oeste, é:

rXXiEE YrYiEN

EEEME ENEMN

em que:EE - erro na coordenada leste, mEN - erro na coordenada norte, mXi - valores das coordenadas leste, mXr - coordenada real leste, mYi - valores das coordenadas norte, mYr - coordenada real norte, mEME - erro médio na coordenada leste, mEE - média dos erros leste, mEMN - erro médio na coordenada norte, mEN - média dos erros norte, m

O erro de posição – EP, é:

EMNEMEEP 22

O desvio padrão (1 e 2) indica que 68 e 95% de todos oserros ocorreram dentro dos limites de ± 1s e ± 2s,respectivamente, representando a precisão, pois usa a diferençade erro de posição e a média do erro de posição e resulta naindicação de espalhamento médio das coordenadas obtidasao longo do período de coleta, ou seja:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)



Quanto às configurações dos receptores, alguns possuemregulagem da intensidade de filtragem, outros possuem opçõespara sintonização de correções diferenciais pagas (SF1 e SF2)e livres (WAAS e EGNOS). Os satélites geoestacionários parasintonização das correções diferenciais públicas escolhidospara o ensaio, foram AOR-E (EGNOS) e Telesat (WAAS), devidoàs suas áreas de abrangência e resultados obtidosanteriormente (Machado et al., 2007). As configurações doreceptor AG132 foram para a coleta de dados em forma estáticacom o filtro em intensidade normal de filtragem, filtro comintensidade máxima de filtragem e filtro desativado.

O receptor AG132, na configuração padrão, tem o filtroativado no modo normal de intensidade, com o qual foiexecutado o ensaio do dia 17.04.2008 (Tabela 1). O receptor JDutilizou as correções diferenciais SF1 e SF2; os demaisreceptores utilizaram as correções diferencias EGNOS e WAAS,exceto os receptores OTM e SLXg e AG132.

A escolha do início de coleta foi definida por sorteio; antesdo horário de início das coletas os receptores de GPS eramligados com 30 min de antecedência para verificação deprováveis erros de armazenamento e configuração. O intervaloentre um tratamento e outro era de 4 h e durante esse intervaloos dados eram descarregados em um microcomputadorutilizando o software Microsoft ActiveSync® 3.1 e analisadospara verificação de possíveis erros no salvamento dos arquivosou perda de dados.

A avaliação do desempenho de receptores de GPS códigoC/A utilizando receptor GPS RTK como referência, em condiçãocinemática, foi realizada em percursos de um trator simulando aoperação de plantio mecanizado de cana-de-açúcar para duasfileiras com espaçamento de 1,50 m, resultando em passadasespaçadas 3,00 m, a uma velocidade média de 1,94 m s-1 emlavoura localizada no município de Barrinha, SP (coordenadas21º 12’ S e 48º 08’W), pertencente à Usina São Martinho.

Coletaram-se dados entre os dias 23 e 24.04.2007 e osequipamentos avaliados foram dois receptores GPS de

navegação marca Garmin, modelos V e CX, que utilizam ocódigo C/A com frequência de atualização de 0,50 Hz. O tratorestava equipado com piloto automático e a referência depercurso foi dada pelo receptor RTK L1/L2, marca Trimble®,modelo AgGPS RTK, com frequência de atualização de dadosde 5 Hz, com correção a partir de uma estação base modelo 450Trimble®, configurada para fazer correções via rádio a cadasegundo. A base estava localizada a 8 km da área selecionada.A coleta de dados foi realizada a cada 0,50 m, ou 2 s, priorizandosempre o menor intervalo. O datum configurado em todos osreceptores foi o WGS-84.

O total de percursos paralelos foi de 13 passadas em cadadia, com comprimento individual de 1150 m; no primeiro dia,com o início do ensaio às 12:35 h, a frequência de coleta dosreceptores V e CX, foi de um ponto a cada 10 s e no segundodia, de um ponto a cada 5 s, tendo início às 9 h e 52 min. Devidoa problemas operacionais, não foi possível, nesse caso, seguiro critério de adiantamento de 4 min entre os dias de coleta dedados.

Obtiveram-se os erros perpendiculares aos trajetos do tratorpor meio de uma planilha eletrônica desenvolvida por Molin etal. (2011) e os cálculos de indicadores de acurácia foram obtidosda mesma forma que na etapa anterior.


A variação média do “Position dilution of precision” (PDOP)e do número de satélites do dia 15.04.2008 a 20.04.2008 foimonitorada a partir da estação base GPS instalada no Centrode Informática do campus Luiz de Queiroz - CIAGRI, decoordenadas 22º 42’ 37.8505"S e 47º 38’ 06.2757"W e estárepresentada na Figura 2. Observa-se que não houve maioresvariações, especialmente durante o dia.

Tabela 1. Descrição do arranjo dos tratamentosenvolvidos no ensaio de caracterização de desempenhoestático de receptores de GPS

Início Fim Receptor

Correções diferenciais

Data (h)

JD SF1* 15.04.2008 19:00 15:00 R115 WAAS 15.04.2008 19:00 15:00 JD SF2* 16.04.2008 18:56 14:56 R115 EGNOS 16.04.2008 18:56 14:56 OTM SC* 16.04.2008 18:56 14:56 CX EGNOS 16.04.2008 18:56 14:56 L EGNOS 16.04.2008 18:56 14:56 V EGNOS 16.04.2008 18:56 14:56 JD SC 17.04.2008 18:52 14:52 SLXg SC 17.04.2008 18:52 14:52 R 115 SC 17.04.2008 18:52 14:52 AG 132 SC 17.04.2008 18:52 14:52 CX SC 17.04.2008 18:52 14:52 L SC 17.04.2008 18:52 14:52 V SC 17.04.2008 18:52 14:52 AG 132 SF 18.04.2008 18:48 14:48 AG 132 FEM* 19.04.2008 18:44 14:44

* SF1 - correção diferencial StarFire 1; SF2 - correção diferencial StarFire 2; SC - sem correçãodiferencial; SF - Sem filtro; FEM - Filtro estático máximo

PDO

PN

sats

Figura 2. Variação média do PDOP e do número desatélites do dia 15.04.2008 a 20.04.2008 em Piracicaba,SP

A dispersão de coordenadas de todos os receptores utilizadosna primeira etapa, em condição estática, é representada na Figura3. As coordenadas em UTM foram deduzidas de 229758 m nosentido L-O e 7485999 m no sentido N-S, para se obtercoordenadas com valores numéricos menores; para se converteressas coordenadas para seus valores originais, basta somar essasconstantes às coordenadas cartesianas do gráfico. A quantidadede pontos e diversidade de receptores não permite identificação



detalhada, porém é possível observar a maior dispersão de algunsdeles. Exemplos são as correções diferenciais EGNOS e WAASque, ativadas no receptor R115, apresentaram uma dispersãomaior de dados em relação ao receptor sem correção diferencial.O receptor OTM apresentou erros pontuais, sempre no mesmolocal, da mesma forma que os receptores V e L sem correçãodiferencial; isto se deve à sua resolução limitada (número decasas decimais no campo segundos), dando a falsa impressãode serem dados com baixa variabilidade, em virtude doposicionamento aproximado e agrupado (Buick, 2002). O receptorJD, quando com a correção diferencial SF1 ou SF2, apresentoudados com alta concentração no marco de referência emcomparação com os dados sem correção diferencial.

Apresentam-se, na Tabela 2, os indicadores de acurácia. Osvalores RMS dos erros variaram de 0,15 a 10,76 m e 1s variaramde 0,04 a 7,51 m, sendo que os maiores valores RMS e 1s foramobservados com o receptor L com o sinal EGNOS ativado. Osmenores erros, tanto relativos como absolutos, foram doreceptor JD, com o sinal SF2. O receptor CX, que utiliza códigoC/A, demonstrou desempenho surpreendente em relação aosreceptores que utilizam portadora L1 com código C/A,resultando em erros menores que todos os receptores L1/CAsem uso de correções diferenciais.

Cappelli et al. (2006), que desenvolveram seu trabalho naregião de Campinas, SP, encontraram acurácia, denominadoerro absoluto (EA), variando de 1,80 a 3,70 m e desvio padrãode 1,08 a 2,11 m, usando receptores semelhantes aos usadosnesta avaliação. No trabalho de Stombaugh et al. (2002), nosEstados Unidos, em avaliação estática de receptores de GPS,os valores de RMS variaram de 0,99 a 3,49 m.

Todos os receptores sintonizados com as correçõesdiferenciais WAAS e EGNOS, exceto o receptor CX,apresentaram aumento nos valores de EP e RMS, que sãoindicativos de exatidão, se comparados com os mesmosreceptores sem sinal de correção; já os indicadores de dispersão1s, 2s e CEP de todos os receptores com as correções WAASe EGNOS, apontaram aumento nos erros. Segundo Machadoet al. (2007), avaliações estáticas de receptores GPS realizadasna região de Piracicaba, SP, mostram que a acurácia com asintonização do sistema EGNOS foi inferior àquela semcorreção diferencial e que os sinais diferenciais EGNOS eWAAS se mostraram pouco confiáveis e não recomendáveispara a região, devido à dificuldade de sintonia e recepção. Deacordo com Sullivan et al. (2001), em avaliação de váriosreceptores de GPS usados em agricultura, alguns sintonizadoscom sinal WAAS, em um ensaio de longa duração, resultaramem valores RMS inferiores a 1,00 m. O trabalho foi conduzidonos Estados Unidos, em que o sistema WAAS efetivamenteestá disponível sendo que, embora seja sintonizado no Brasil,não atende à nossa região por não dispor de estações terrestreslocais. O uso das correções diferencias SF1 e SF2 proporcionou

* EP - Erro de posição, 1s e 2s - desvio padrão, RMS - raiz quadrada média, E – erro na coordenada leste, N - erro na coordenada nor te

Erros (m) Receptor Correção diferencial

*EP RMS 1 2 E N (E) (N) CEP L Não 2,11 02,49 1,02 02,04 1,11 1,52 1,07 0,89 2,26 L EGNOS 7,27 10,46 7,51 15,03 4,22 5,43 4,69 6,34 8,30 V Não 2,76 03,11 1,44 02,88 1,80 1,86 1,16 1,29 2,11 V EGNOS 6,90 10,04 7,29 14,59 3,71 5,21 4,83 6,05 9,37 CX Não 0,85 01,02 0,56 01,13 0,41 0,62 0,31 0,62 0,80 CX EGNOS 0,81 01,02 0,61 01,23 0,43 0,58 0,36 0,63 0,86 R115 Não 2,02 02,39 1,27 02,55 1,23 1,37 1,01 1,12 1,83 R115 EGNOS 3,66 05,15 3,62 07,24 1,78 2,70 1,73 3,62 4,59 R115 WAAS 2,85 03,56 2,12 04,42 1,53 2,04 1,42 2,03 2,96 OTM Não 1,62 01,92 1,03 02,06 0,83 1,10 0,91 0,97 1,62 AG132 Não 1,34 01,80 1,20 02,40 0,54 1,13 0,37 1,23 1,38 AG132-SF Não 1,15 01,77 1,34 02,68 0,73 0,73 0,67 1,28 1,66 AG132-FEM Não 1,24 01,70 1,16 02,32 0,66 0,90 0,62 1,13 1,50 SLXg Não 1,68 01,55 0,65 01,30 0,83 1,04 0,67 0,79 1,24 JD Não 1,83 02,19 1,20 02,40 0,80 1,46 0,67 1,26 1,64 JD SF1 0,51 00,57 0,25 00,51 0,39 0,28 0,26 0,18 0,57 JD SF2 0,14 00,15 0,04 00,08 0,07 0,10 0,06 0,04 0,08

Figura 3. Dispersão dos dados de posição de todos osreceptores avaliados em relação aos marcos de referência(nove, em cruz)

Tabela 2. Síntese dos indicadores de desempenho de todos os receptores avaliados em condição estática



melhoria na acurácia em relação aos demais receptores; já oaumento na intensidade de filtragem do receptor AG132 - FEMresultou em diminuição dos valores de 1s, 2s e RMS. Os valoresde EP e CEP mostraram não seguir tendência quanto ao aumentoda intensidade de filtragem. Stombaugh et al. (2002), testandoo uso de filtro em ensaio estático de receptor de GPS,encontraram valores de RMS de 0,99 m e sem filtro o RMSoscilou para 1,06 m.

Os erros norte - sul foram maiores que leste – oeste namaioria dos receptores; somente o receptor JD, com correçãoSF1 apresentou erros no sentido leste - oeste maiores e oreceptor AG132 - SF indicou erros de mesma magnitude nasduas direções. O desvio padrão foi maior na direção leste -oeste somente nos receptores L sem correção e JD com SF1 eSF2. No restante dos receptores o desvio padrão na direçãonorte - sul foi maior que a direção leste – oeste e a explicaçãopode estar no fato de que há diferença entre “east dilution ofprecision” (EDOP) que é a diluição da precisão na direção E eo “north dilution of precision” (NDOP), que é a diluição daprecisão da direção N, principalmente em regiões de médialatitude (Buick, 2002).

Os erros de altura entre todos os receptores variaram de -24,61 m a +26,10 m, com uma média de erro oscilando de 2,64 a14,73 m entre os receptores (Tabela 3). O receptor JD, semcorreção, resultou no maior erro (14,73 m) em relação à altitudede referência; já com as correções diferenciais SF1 e SF2, estemesmo receptor indicou as menores variações de altura. O maiordesvio padrão (9,85 m) foi do receptor R115 com a ativação dosinal EGNOS, que também obteve o maior coeficiente devariação (1,75 %). O receptor SLXg resultou no menor erro,entre todos (2,64 m). Alguns dos receptores, em combinaçãocom o coletor e o programa de coleta de dados, apresentaramvariação nos intervalos de coleta, não seguindo rigorosamenteaquele intervalo programado. Esta informação é apresentadade forma sintética na Tabela 4, mostrando a variação do desviodo intervalo de tempo de coleta de dados (ms), durante as 20 h

de ensaio para todos os receptores avaliados; este fato adicionauma variável quando se deseja avaliar o desempenho dessesreceptores, não sendo possível, para alguns deles, a fixaçãoexata do intervalo de coleta. Todos os receptores foramconfigurados para taxa de coleta a cada 15 s mas nos arquivosse encontraram erros de atraso variando de 857 a 1999 ms, commédia de 1311 m, em cada intervalo de 15 s da taxa de coleta,com média de hora em hora.

Tabela 3. Desempenho dos receptores na determinaçãoda altitude geométrica ou elipsoidal, nas avaliaçõesestáticas

* CV - Coeficiente de variação, 1s e 2s - desvio padrão

Erros 1 2 CV Receptores

Correção diferencial mínimo médio máximo (m) (%)

L Não -4,71 03,64 07,10 4,90 09,80 0,87 L EGNOS 0,96 06,09 16,57 4,35 08,70 0,71 V Não -6,96 04,62 14,08 4,90 09,80 0,87 V EGNOS -3,71 06,55 12,37 4,02 08,04 0,71 CX Não -4,60 04,11 9,78 3,39 06,78 0,60 CX EGNOS 1,46 05,07 10,30 2,19 04,38 0,38 R115 Não -1,51 04,30 14,71 4,93 09,86 0,87 R115 EGNOS -24,61 05,65 15,02 9,85 19,70 1,75 R115 WAAS -16,28 05,76 13,81 6,75 13,50 1,19 OTM Não 1,43 04,68 09,03 2,20 04,40 0,39 AG 132 Não 1,69 04,11 06,15 2,60 05,20 1,47 AG132-FEM Não -2,18 03,94 08,83 2,55 05,10 0,45 AG 132-SF Não -1,39 04,74 09,27 2,84 05,68 0,50 SLXg Não -2,19 02,64 06,33 2,20 04,40 0,39 JD Não 9,00 14,73 26,10 4,46 08,92 0,77 JD SF1 2,24 03,48 04,69 0,75 01,50 0,13 JD SF2 3,36 03,67 03,90 0,16 00,32 0,02

Tabela 4. Descrição dos erros de tempo entre os intervalosde coleta dos receptores GPS avaliados estaticamente

Erros (ms) Receptor Correção

diferencial Mínimo Médio Máximo

(ms) CV (%)

R 115 Não 0710 0900 2250 326,00 36,00 R 115 EGNOS 0679 0887 3549 629,00 71,00 R 115 WAAS 0655 1132 3565 721,00 64,00 OTM Não 0884 0918 0947 016,92 01,84 AG 132 Não 1990 1999 2000 02,62 00,13 AG 132-SF Não 1990 1998 2000 003,16 00,16 AG 132-FEM Não 1971 1991 2000 010,42 00,52 JD Não 0978 0995 1000 005,89 00,59 JD SF1 0978 0990 1000 009,01 00,90 JD SF2 0973 0992 1000 007,67 00,77 SLXg Não 0959 0977 1000 012,42 01,27

* CV - Coeficiente de variação, s - coeficiente de variação

O receptor que teve o maior erro médio foi o AG132, com1999 ms e o menor erro foi do receptor R115 sem correçãodiferencial, com 857 ms. O receptor R manteve o erro estável amaior parte do tempo mas com picos de erro chegando a 3565ms. Com a ativação das correções WAAS e EGNOS o receptorR aumentou este descompasso em relação ao mesmo receptorsem correção diferencial. As correções SF1 e SF2 resultaramno menor erro de intervalo de tempo de coleta em relação aoreceptor sem correção diferencial.

Os receptores da marca Garmin utilizam um sistema dearquivamento dos dados, diferente dos demais. Eles guardamos arquivos em uma memória interna, não apresentando errosde tempo de intervalo de coleta. Os receptores L1, código C/A,não possuem memória interna, necessitando de coletor dedados.

Esses erros de atraso na coleta de dados podem ocorrerdevido ao programa que atua no computador de mão e que,quando registra os dados pelo tempo programado, coleta asentença do arquivo NMEA quando ela não está no início,tendo que esperar a atualização da sentença seguinte parafazer arquivamento dos dados, evento que pode ser notadopelo fato do receptor R trabalhar em frequência de atualizaçãomais elevada (10 Hz) e apresentar o menor erro entre osintervalos de coleta quando comparado com o restante dosreceptores que trabalham com frequência de 1 Hz; portanto,em receptores que trabalham com frequências mais elevadas, oprograma de coleta de dados tem que esperar menos pelo inícioda nova sentença.

Com relação à segunda etapa do trabalho, em testespreliminares ligando os receptores de GPS diretamente em umcomputador com o software Microsoft Windows HyperTerminal®, verificou-se que os tempos das sentenças deatualizações de dados tinham erros inconstantes e que a



frequência de atualização dos receptores era de 0,5 Hz, enquantoo receptor RTK trabalhava em 5 Hz; assim, não foi possível osincronismo do tempo para o cálculo em duas dimensões, lestee norte; portanto, os erros obtidos foram apenas de paralelismo.Durante a realização dos ensaios o HDOP variou de 0,80 a 1,00no dia 23.04 mas no dia 24.04.2007 se manteve constante em1,00; referidos dados foram fornecidos pelo receptor RTK.

A Tabela 5 apresenta os resultados dos indicadores dedesempenho dos receptores de GPS avaliados (EM, RMS,1,2). Com o aumento na frequência de coleta de dados houvediminuição no EMP e RMS, que são indicadores de exatidão, e1, 2, que indicam a dispersão dos dados. O receptor CX obteveos menores erros nas duas frequências ensaiadas, em relaçãoao receptor V. Ehsani et al. (2003), nos Estados Unidos eutilizando um receptor RTK como referência, testaram váriosmodelos de receptores da mesma marca daqueles aqui utilizadose outros da mesma categoria, em cima da cabine de umacaminhonete, encontrando RMS variando de 0,70 a 1,30 m e de0,10 a 0,15 m; em uma plataforma circular de ensaio Stombaughet al. (2002), também nos Estados Unidos, encontraram,trabalhando com receptores da mesma categoria, RMS variandode 0,72 a 3,31 m e Stombaugh et al. (2005), em uma pista deensaio, avaliaram um receptor semelhante tendo o RMSvariando 0,85 a 3,00 m nos percursos retos da pista de ensaio.

causando, por vezes, a sua degradação. A utilização dascorreções diferenciais privadas via satélite proporcionoudiminuição nos erros de posicionamento.

2. O uso de receptores de GPS para determinação de altitudedeve ser ponderado, tal como a finalidade e a resoluçãonecessárias para determinadas atividades.

3. O aumento na frequência de coleta de dados nosreceptores de GPS código C/A e utilizando receptor RTK comoreferência, em condição cinemática, resultou em diminuiçãodos erros de posicionamento.

4. O ensaio sob condição cinemática, com GPS RTK dereferência, permitiu o cálculo de erros no sentido perpendicularao percurso, indicando ser de fácil execução.

LITERATURA CITADA

Bergtold, J. S.; Raper, R. L.; Schwab, E. B. The economic benefitof improving the proximity of tillage and planting operationsin cotton production with automatic steering. AppliedEngineering in Agriculture, v.25, p.133-143. 2009.

Buick, R. GPS guidance-making an informed decision. In:Conference on Precision Agriculture, 3., 2002, Madison.Abstracts... St Joseph: ASA/CSSA/SSSA, 2002. p.1979-2004.

Cappelli, N. L.; Umezu, C. K.; Silveira, A. C.; Garcia, A. P.Desempenho comparativo entre receptores GPS. RevistaBrasileira de Agroinformática, v.8, n.1 , p.63-77, 2006.

Chosa, T.; Omine, M.; Itani, K. Dynamic performance of globalpositioning system velocity sensor for extremely accuratepositioning. Biosystems Engineering, London, v.97, n.1, p.3-9, 2007.

Devlin, G. J.; McDonnell, K. P.; Ward, S. M. Performanceaccuracy of low-cost dynamic non-differential GPS onarticulated trucks. Applied Engineering in Agriculture, v.23,p.273-279. 2007.

Ehsani, M. R.; Sullivan, M. D.; Zimmerman, T. L.; Stombaugh,T. Evaluating the dynamix accuracy of low cost GPS receivers.2003. ASABE, St. Joseph, Meeting Paper N º 031014, 2003.

Machado, T. M.; Povh, F. P.; Molin, J. P. Acurácia e avaliaçãodo funcionamento das correções diferenciais waas e egnosna região de Piracicaba, SP. In: Congresso Brasileiro deEngenharia Agrícola, 35, 2007, Bonito. Anais... Jaboticabal:SBEA, 2007. CD-ROM

Min, M.; Ehsani, R.; Salyani, M. Dynamic accuracy of GPSreceivers in citrus orchards. Applied Engineering inAgriculture, v.24, p.861-868. 2008.

Molin, J. P; Carreira, P. T. Metodologia para ensaios cinemáticosde receptores de GNSS utilizando um GPS RTK comoreferência. Revista Brasileira de Agroinformática, v.8, p.53-62, 2006.

Molin, J. P.; Povh, F. P.; Paula, V. R.; Salvi, J. V. Método deavaliação de equipamentos para direcionamento de veículosagrícolas e efeito de sinais de GNSS. Engenharia Agrícola,v.31, p.121-129, 2011.

Molin, J. P; Souza, A. B. M.; Fontana, G.; Nagumo, G. K. Análisecomparativa de sensores de velocidade de deslocamentoem função da superfície. Engenharia Agrícola, v.25, p.768-773, 2005.

Tabela 5. Indicadores de desempenho dos receptoresde GPS código C/A avaliados utilizando receptor RTKcomo referência em condição cinemática

Erros *EMP RMS 1 2

Receptor

Intervalo de coleta

(s) (m) V 10 2,98 1,58 0,73 1,46 CX 10 2,80 1,47 0,34 0,68 V 05 1,70 0,96 0,73 1,46 CX 05 1,57 0,84 0,30 0,60

* EMP - Erro médio de paralelismo, RMS raiz quadrada média, 1 e 2s - desvio padrão

Os receptores de navegação avaliados cinematicamente,mostraram que podem ser usados para determinadas aplicaçõesagrícolas, como monitoramento de produtividade, cálculo deárea para fins gerenciais e outras atividades que requeremacurácia de 1,00 a 3,00 m (Buick, 2002). Não são indicados,porém, para orientação de veículos agrícolas (barra de luz) querequerem acurácia da ordem de 0,30 m, bem como controle detráfego, que necessita de acurácia da ordem de 0,02 a 0,04 m.

A metodologia utilizando RTK como referência mostrou-sede fácil manuseio e de rápida manipulação e processamentodos dados, mas não permite calcular os erros na direção dodeslocamento. Para futuros trabalhos deve-se trabalhar dealguma forma para sincronizar os tempos dos receptores aserem ensaiados com o receptor de GPS RTK e fazer ensaioscom diversas frequências de coleta, tendo como variáveis adistância e o tempo.

CONCLUSÕES

1. As correções diferenciais EGNOS e WAAS na região dePiracicaba, SP, não melhoram a acurácia do posicionamento,



Motomiya, A. V. A.; Molin, J. P., Chiavegato, E. J. Utilização desensor óptico ativo para detectar deficiência foliar denitrogênio em algodoeiro. Revista Brasileira de EngenhariaAgrícola e Ambiental. , v.13, p.137-145, 2009.

Nørremark, M.; Griepentrog, H. W.; Nielsen, J.; Søgaard, H. T.The development and assessment of the accuracy of anautonomous GPS-based system for intra-row mechanicalweed control in row crops. Biosystems Engineering, v.101,p.396-410. 2008.

Silva, C. B.; Moraes, M. A. F. D.; Molin, J. P. Adoption and useof precision agriculture technologies in the sugarcaneindustry of São Paulo state, Brazil. Precision Agriculture,v.12, p.67-81, 2011.

Smith, L. A.; Thomson, S. J. GPS position latency determina-tion and ground speed calibration for the SATLOC AirstarM3. Applied Engineering in Agriculture, v.21, p.769-776.2005.

Souza, E. M.; Polezel, W. G. C.; Monico, J. F. G. Avaliação donível de multicaminho no posicionamento relativo GPS esua atenuação através da análise de multiresolução. Boletimde Ciências Geodésicas, v.11, p.221-234. 2005.

Stombaugh, T.; Cole, J.; Shearer, S.; Koostra, B. A Test facility forevaluating dynamic GPS accuracy. In: European Conferenceon Precision Agriculture, 6, 2005, Berlin. Abstracts… St. Joseph:Wageningen Academic Publishers, 2005. p.605-612.

Stombaugh, T.; Shearer, S.; Fulton, J. Standards for comparisonof GPS receiver performance. In: Conference on PrecisionAgriculture, 3, 2002, Madison. Abstract… St. Joseph: ASA/CSSA/SSSA, 2002. p.1049-1059.

Sullivan, M.; Ehsani, M. R.; Walker, J. T.; Levison, P.; Lang, L.Accuracy and availability of WAAS for precision agriculture.2001. ASABE, St. Joseph, Meeting, 2001. Paper Nº 01-1155

Wolfgang, L.; Baumann, S. Global navigation satellite systems.Computers and Electronics in Agriculture, v.25, p.67-85. 2000.

Documents

Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental