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QUALIDADE FÍSICA DO SOLO CAPACITAÇÃO PROFISSIONAL ACERCA DA AVALIAÇÃO FÍSICA DO SOLO POR MEIO DA DETERMINAÇÃO DO INTERVALO HÍDRICO ÓTIMO Atributos físicos do solo e sua relação com a produção das culturas Wininton Mendes da Silva Acadêmico de Agronomia Departamento de Agronomia - Cáceres

O QUE É SOLO ? Depende !!! O seu conceito se ajusta conforme a área de conhecimento e de aplicação. Para um engenheiro de minas trata-se do detrito que cobre as rochas ou minerais a serem explorados, portanto deve ser eliminado. Para o engenheiro civil que irá construir uma estrada, será o material que irá ser compactado. Já para o agricultor, que depende dele, sua importância está relacionada com sua capacidade produtiva.

Distribuição percentual ideal dos componentes de um solo Vieira (1988)

Propósitos do manejo do solo sobre suas características fisicas 1- Fornecimento de ambiente favorável a cultura “Solo produtivo é aquele que além de ser fértil, oferece às plantas condições para seu desenvolvimento” 2- Conservação do solo - Uso de práticas para evitar a erosão e seus efeitos 1- Em resumo, o solo produtivo é aquele capaz de gerar vida na forma de biomassa vegetal. 2- outro proposito do manejo do solo sobre as caracteristicas fisicas, é o de conservação do solo, ai o produtor deve pensar no uso de praticas para evitar a erosão do solo e seus efeitos. Dentro deste proposito as praticas conservacionistas devem pensar em atender os seguintes requesitos: -> manter material organico em superficie – reduz impacto das gotas de chuvas e conseguentemente o processo inicial de erosão por salpicamento, alem de aumentar a infiltração de agua e diminuir escoamento superficial. -> melhorias na agregação- sinomimo de melhoria da estrutura do solo, o que melhora a dinamica da agua no solo, maior retenção de agua (mais agua disponivel para as plantas). -> 1- assim, com relação aos ambientes favoraveis. Os fatores fisicos mais importantes considerados no manejo do solo para a maioria das regioes brasileiras sao a umidade, aeração, a densidade, a agregação (que afeta a resistencia a penetração do sistema radicular das plantas) e temperatura. 1- “Solo produtivo é aquele que além de ser fértil, oferece às plantas as condições necessárias para absorver os nutrientes, que pode fornecer água e ar nas quantidades requeridas e tem condições de suportar as plantas, notadamente em épocas adversas do ano, via penetração de um adequado sistema radicular em profundidade”. 2-conservação do solo melhorias na agregação promovendo melhorias a estrutura do solo, com maior infiltração e retenção de agua no solo estabilidade dos agregados com consequente diminuição no processo dispersivo do solo (solo com estrutura mais resistente) maxima infiltração de agua diminuindo o movimento superficial de água, que causa a erosão laminar que è o inicio do processo erosivo. Manter material orgânico em superfície Promover melhoria em termos de agregação Máxima infiltração de água Estabilidade dos agregados

Propósitos do manejo do solo sobre suas características fisicas 3- Conservação da água Via práticas de manejo que diminua a perda água; Maior retenção de água no solo;  Possibilitem um máximo de água disponível para as plantas e microorganismos. 3 – diminua perda de agau seja por esorrimento superficial ou por evaporação

AGRICULTURA INTENSIVA X DEGRADAÇÃO FÍSICA DO SOLO Por exemplo: Latossolos na região dos Cerrados. A figura acima representa a limitação dos latossolos na regiao do cerrado. Atualmente estes solos não apresentam limitações quimicas com o tempo de uso do solo, porem antigamente, na decada de 60, por exemplo, estes solos apresentavam serias limitações quimicas, pois era fruto de uma exploração agricola nomade, onde os produtores se instalvam, exploravam toda a capcidade produtiva do solo e abriam outras areas para cultivo. - Atualmente com o advento de fertilizantes quimicos que recuperam a fertilidade do solo, a grande limitação do solo com o tempo de uso é as propriedades fisicas, devido ao grande trafico de maquinas fruto do processo de produção da agricultura intensiva. Figura 1. Representação das limitações do solo causadas pelo manejo nas práticas agrícolas.

Relação Física do solo X Produtividade de culturas é complexa. ATRIBUTOS FÍSICOS X PRODUTIVIDADE Relação Física do solo X Produtividade de culturas é complexa. Russel (1952) afirmou: “Existe uma idéia sobre a importância das propriedades físicas do solo no crescimento de plantas, mas qualitativas e de dados científicos”. Vinte um anos após Low (1973) escreveu: “Tentativas tem sido feitas no sentido de correlacionar, quantitativamente, produtividade de culturas e a estrutura do solo. Entretanto, essas tentativas tem sido infrutíferas”.

ATRIBUTOS FÍSICOS X PRODUTIVIDADE LETEY (1985), dividiu os atributos físicos do solo relacionados a produtividade de culturas em duas categorias: 1- Atributos diretamente relacionados: (água, oxigênio, resistência do solo à penetração e temperatura); Afetam processos fisiológicos (fotossíntese e o crescimento radicular e foliar) 2- Atributos indiretamente relacionados: (textura, densidade do solo, agregação e porosidade do solo). Afetam a produtividade das culturas devido a influência sobre a retenção de água, aeração, temperatura e resistência do solo à penetração das raízes. Letey em 1985 conseguiu materializar a ideia de avaliar quantitativamente a influencia das propriedades fisicas do solo sobre o desenvolvimento das plantas, atraves de funcões de pedotranferencia que conseguiu delimitar o intervalo onde a agua e o ar do solo oferecia limitações ao desenvolvimento das plantas. Kay (1990)  sugeriu a integração dos atributos físicos do solo que influenciam, diretamente, o crescimento de plantas em um único parâmetro para quantificar a qualidade física do solo.

Requerimento das culturas em termos de condições físicas do solo Depende das necessidades específicas das culturas Depende do efeito do estágio de crescimento das plantas Depende do efeito do clima Regiões de elevada temperatura (maior evaporação), exigem maior aprofundamento do sistema radicular das plantas na busca de água. Depende do efeito da localização da área na paisagem Para atender as necessidades de qualquer cultura o solo necessita apresentar: O requerimento das culturas em termos de condições fisicas do solo depende: Das necessidades especificas das culturas, culturas com sistema radicular mais agressivo não tem muita restrição de crescimento em solos compatados. Do efeito do estagio de crescimento das plantas: Plantas mais novas requerem melhor condições fisicas do solo, ou solo que promova menor resistencia ao desenvolvimento das raizes. do efeito do clima depende do efeito de localização na paisagem: areas de morros (altos declives) devem apresentar solo com maior capacidade de infiltração e retenção de agua, evitando a erosão e aumentando a agua disponivel para as plantas. logo, para atender as necessidades das culturas o solo precisa apresentar as seguintes caracteristicas: - Melhores condiç~eso de aeração e agua disponivel. - Melhores condições possíveis de aeração e água disponível - Solo com boa agregação - Melhor distribuição de poros - Menor resistência a penetração em profundidade

Intervalo Hídrico Ótimo Intervalo Hídrico Ótimo (IHO) - é considerado um indicador de qualidade estrutural do solo que integra num só número os fatores físicos que estão diretamente relacionados com o desenvolvimento das plantas. Tais fatores são: Disponibilidade de água (água no solo a tensões entre a capacidade de campo e ao ponto de murcha permanente); Aeração (porosidade de aeração superior a 10%); Resistência do solo à penetração (Teor de água no solo onde a resistência mecânica do solo é inferior a 2 MPa (Taylor et al., 1966)) O IHO, um indicador da qualidade fisica e estrutural do solo para o crescimento das plantas, é definido por uma faixa de conteudo de agua do solo no qual as limitações ao crescimento das plantas em função da disponibilidade de agua, da aeração, da resistencia do solo à penetração sa minimas. (Silva & Kay, 1994).

Intervalo Hídrico Ótimo Figura 2. Relação entre a umidade do solo e os fatores físicos do solo que limitam o crescimento das plantas. Silva et al. (1994)

ATRIBUTOS FÍSICOS Atributos físicos importantes para avaliação do IHO Textura - designa a classe textural do solo; Estrutura – é a forma como se arranja as partículas elementares do solo Densidade do aparente – influenciado pela textura e estrutura Porosidade – influenciada pela densidade e tem influencia sobre a taxa de retenção de água no solo. Curva de Retenção da água no solo – Define o conteúdo de água disponível para a planta; Resistência a penetração do solo – Fator de impedimento mecânico para o desenvolvimento das raízes. textura – estrututa – densidade de particulas – apresenta caracteristicas fisicas mto estaveis e são importantes para a classificação dos solo

TEXTURA DO SOLO Distribuição quantitativa das partículas do solo quanto ao tamanho Tabela 1. frações granulométricas do solo segundo SBCS Fração Diâmetro médio (mm) Matações >200 Calhaus 200-20 Cascalho 20-2 Areia 2-0,05 Silte 0,05-0,002 Argila <0,002

IMPORTÂNCIA DA TEXTURA Pode ser utilizado como índice do grau de intemperização do solo Relação silte/argila: Abaixo de 0,15 - solo muito intemperizado Utilizada na classificação de solos pela detecção de gradiente textural entre horizontes diagnóstico Influencia o manejo da fertilidade do solo Influencia no estabelecimento de práticas conservacionistas - estimativa da permeabilidade e resistência à erosão

ESTRUTURA DO SOLO Definição: Arranjamento das partículas do solo e do espaço poroso entre elas; incluindo ainda o tamanho, forma e arranjamento dos agregados formados quando partículas primárias se agrupam, em unidades separáveis. Tem relação direta com a produção das culturas Importância da estrutura: - Aeração - Armazenamento e circulação de água - Penetração de raízes - Disponibilidade de nutrientes - Atividades macro e micro biológicas - Temperatura do solo a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados.

TIPOS DE ESTRUTURA a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados.

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. RIOS, 2007

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. RIOS, 2007

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. RIOS, 2007

ESTRUTURA E AGREGAÇÃO DO SOLO Fatores que afetam a formação dos agregados: • Cátions • Matéria orgânica • Sistema de cultivo • Microrganismos Fatores destrutivos dos agregados: • Impacto das gotas de chuva • Preparo excessivo do solo • Temperatura que pode causar oxidação da matéria orgânica a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Ca em quantidades adequadas flocula a argila FATORE QUE AFETAM ESTRUTURA DO SOLO Cations – cations são responsaveis pelo balanço de cargas no solo, Ca em quantidades adequadas promove floculação Materia organica – MO libera em sua decomposição acidos humicos e acidos organicos que tem papel cimentante no solo sistema de cultivo e sistema radicular – sistemas de cultivo que preservem a MO no solo são candidatos a terem uma boa estrutura. Já o sistema radicular da planta libera exudatos que tambem promove a agregação do solo Microorganismo – durante a decomposição de materiais organicos especificos. produzem enzimas que provem a agregação do solo. fatores destrutivos agregados 21

DENSIDADE APARENTE Ds=Ms/Vt Ms = solo seco em estufa (24 h,105°C) Objetivo: Avaliar a estrutura do solo pela relação entre massa e volume de solo. Ds=Ms/Vt Ms = solo seco em estufa (24 h,105°C) Vt = volume de solo (V sólidos + V poros) a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Tanto a Ds quanto a Dp não consideram a massa da água, por ser variável e não caracterizar o solo 22

DENSIDADE APARENTE Arenoso 1,3-1,6 Siltoso 1,1-1,5 Argiloso 0,9-1,1 Valores médios de densidade do solo para as principais classes texturais dos solos Brasileiros. CLASSE TEXTURAL DENSIDADE DO SOLO (g cm-3) Arenoso 1,3-1,6 Siltoso 1,1-1,5 Argiloso 0,9-1,1 a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 23

DENSIDADE APARENTE IHO é bastante sensível a variações da densidade do solo. (a) (b) Assim, alterações nos valores de densidade do solo reduzem o conteudo de agua disponível para a cultura As quatro umidades limitantes, isto é, a umidade do solo na capacidade de campo (qCC), a umidade do solo no ponto de murcha permanente (qPMP), a umidade do solo equivalente a resistência à penetração igual a 2 MPa (qRP) e a umidade do solo equivalente a porosidade de aeração igual a 10% (qAR) Figura 3. Variação do conteúdo de água (q) com a densidade do solo (Ds) nos níveis críticos da capacidade de campo (CC), ponto de murcha permanente (PMP), porosidade de aeração (PA) e resistência à penetração (RP) nos dois solos Silva et al. (1994) 24

DENSIDADE APARENTE Tratamento Altura da planta Área foliar Atributos de crescimento do trigo de inverno, cultivado em um solo sob diferentes níveis de compactação. Tratamento Altura da planta Área foliar Matéria seca cm mm2/planta mg/planta T1* 32.3 a 2635 a 167 a T2 28.7 b 2137 b 123 b T3 27.3 c 1873 b 125 b T4 32.8 a 2505 a 163 a a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. As quatro umidades limitantes, isto é, a umidade do solo na capacidade de campo (qCC), a umidade do solo no ponto de murcha permanente (qPMP), a umidade do solo equivalente a resistência à penetração igual a 2 MPa (qRP) e a umidade do solo equivalente a porosidade de aeração igual a 10% (qAR) T1 = solo não compactado (ds = 1,3 kg.dm-3)    T2 = solo uniformemente compactado (ds = 1,8 kg.dm-3)    T3 = solo compactado a 1,8 kg.dm-3 somente na camada de 10-12 cm de profundidade e    T4 = solo compactado a 1,8 kg.dm-3  somente na camada de 18-20 cm de profundidade ** Médias seguidas de mesma letra, na vertical, não diferem entre si, ao nível de 5%, pelo teste F. Wilhelm & Mielke, 1998 25

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. FURLANI et al., 2007 26

Propriedade física muito alterada pelo manejo POROSIDADE DO SOLO Objetivo: Avaliar a quantidade e a natureza dos poros existentes no solo. Propriedade física muito alterada pelo manejo Classificação detalhada do sistema poroso a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 27

Quanto > agregação > estruturação > porosidade POROSIDADE DO SOLO IMPORTÂNCIA: • Estudos envolvendo armazenamento de água e difusão gases • Desenvolvimento de sistema radicular das plantas • Investigações de resistência mecânica dos solos Solo “ideal”: 1/3 macroporos e 2/3 microporos (aeração suficiente, permeabilidade, retenção de água) Aeração ótima: 20-30% agregados de 2-3 mm MO: aumenta a porosidade e reduz a Da (> vazios) Quanto > agregação > estruturação > porosidade a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. LEONE et al., 2007 28

POROSIDADE DO SOLO A porosidade é função: Estrutura do solo; Textura do solo; Estrutura do solo; Matéria orgânica do solo. Solos arenosos = Menor porosidade total; tendem a arranjar numa disposição piramidal. Solos argilosos = Formação de agregados, maior porosidade. a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 29

POROSIDADE DO SOLO A porosidade do solo afeta o desenvolvimento das plantas por não suprir a demanda de O2 das raízes. Porosidade mínima limitante (a) (b) Figura 3. Relação entre porosidade de aeração (PA) e (a) crescimento de plantas e (b) umidade. 30

CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO Objetivo: Obter informações sobre disponibilidade de água para as culturas e energia com que a água está retida no solo, podendo através dela determinar a distribuição do tamanho de poros do solo (macro e microporosidade). (a) (b) curva de retenção é utilizada para iformar a disponibillidade de agua para as culturas e a energia com que ela está retida no solo, podendo ainda atraves dela determina a macro e microporosidade do solo. Figura 4. Curva de retenção de água no solo (a) e curva de crescimento de plantas em função da disponibilidade de água no solo (b). 31

CURVA DE RETENÇÃO DA ÁGUA NO SOLO A curva de retenção é influenciada por: Textura Densidade do solo Porosidade do solo Cada solo apresenta uma relação entre a umidade volumétrica e o potencial matricial, característica determinada pela textura e estrutura do solo (Reichardt, 1990). a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Para altos teores de umidade, nos quais fenômenos capilares são de importância na determinação de potencial matricial, a curva característica depende do arranjo e das dimensões dos poros. O potencial matricial é o resultado da ação das forças capilares e de adsorção, devido à interação entre a água e as partículas sólidas, que é função da matriz do solo. Estas forças atraem e "fixam"a água no solo, diminuindo sua energia potencial com relação à água livre. São fenômenos capilares que resultam da tensão superficial da água e de seu ângulo de contato com as partículas sólidas. Cada solo apresenta uma relação entre a umidade volumétrica e o potencial matricial, característica determinada pela textura e estrutura do solo (Reichardt, 1990) 32

RESITÊNCIA DO SOLO À PENETRAÇÃO Objetivo: avaliar a resistência mecânica que um solo apresenta à penetração de uma haste, simulando a força necessária para que uma raiz penetre no solo. A metodologia consiste aplicar, através de aparelhos específicos como penetrômetros e penetrógrafos, uma força/pressão ao solo e quantificá-la. a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Causa sérios danos ao desenvolvimento das culturas porque impede o crescimento das raizes. 33

RESITÊNCIA DO SOLO À PENETRAÇÃO a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. (Tormena et al., 2002) Figura 4. Resistência do solos à penetração na profundidade 0-40 cm em um solo sob três sistemas de cultivo. 34

1,82 MPa 2,40 MPa 4,25 MPa 3,87 MPa Beulter et al., 2004. 35

COMPACTAÇÃO DO SOLO Definido como o efeito da compressão do solo, a partir de forças mecânicas, causando um decréscimo no volume do solo ocupado pelos poros, com conseqüente aumento da densidade do solo. O aumento da densidade do solo ocasiona: Aumento da resistência do solo à penetração Redução da porosidade Redução da permeabilidade Reduz da disponibilidade de nutrientes e água a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 36

Solid Void COMPACTAÇÃO DO SOLO a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Solid Void 37

COMPACTAÇÃO DO SOLO a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 38

COMPACTAÇÃO DO SOLO a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 39

DETERMINAÇÃO COMPACTAÇÃO DO SOLO A campo: - Análise visual do perfil do solo (subjetiva) - Penetrômetro de impacto ou Penetrógrado (precisa) Em laboratório: - Penetrógrafo de Bancada a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. Penetrógrafo de bancada Penetrômetro Penetrógrafo 40

Análise de compactação visual do perfil do solo Rodado Trator a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 41

Análise de compactação visual do perfil do solo Grade aradora a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 42

Análise de compactação visual do perfil do solo Enxada rotativa a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 43

Análise de compactação visual do perfil do solo Arado de disco a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 44

Análise de compactação visual do perfil do solo Arado aiveca a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 45

Análise de compactação visual do perfil do solo Escarificador a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. SILVA et al., 2007 46

OBRIGADO PELA ATENÇÃO !!! a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 47

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 48

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 49

a estrutura do solo pode ser medida pela estabilidade dos agregados. 50