Solos estudo e aplicações, Notas de estudo de Engenharia Agrícola

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SOLOSSOLOS

Estudo e AplicaçõesEstudo e Aplicações

Paulo Roberto Megna Francisco

Roseilton Fernandes dos Santos

Adriana de Fátima Meira Vital

Rivaldo Vital dos Santos

(Organizadores)

SOLOSSOLOS

Estudo e AplicaçõesEstudo e Aplicações

1.a Edição

Campina Grande-PB

Realização

Apoio

EPGRAF

1.a Edição Campina Grande-PB 2018

APRESENTAÇÃO

Educação, Ciência, Tecnologia, Inovação e a Cultura Empreendedora tornaram-se forças econômicas, sociais e políticas essenciais para acelerar o desenvolvimento e transformação nas sociedades humanas. Deles dependem a eficiência produtiva, competitividade, renda, trabalho, qualidade de vida e bem-estar social. Mais que uma acumulação quantitativa de riqueza, o uso do conhecimento tecnológico, científico e das habilidades, instrumentos e competências produtivas transformam qualitativamente as sociedades e nações. O estudo e a caracterização dos parâmetros físicos, químicos e pedológico do solo constituem uma metodologia de trabalho essencial na realização de levantamentos das composições vegetais, que ocorrem numa determinada área, que associado a conservação da biodiversidade, especificamente do bioma caatinga, se constituem um dos maiores desafios do conhecimento científico brasileiro, juntamente com a formação e o fortalecimento de pesquisadores na área. A presente obra tem a intenção de divulgar trabalhos e pesquisas relacionadas aos solos, seus estudos e aplicações, como também incentivar os futuros engenheiros, pesquisadores, professores e pesquisadores a darem continuação em suas pesquisas com inovação, e posterior divulgação de seus trabalhos. Diante destes desafios na melhoria do conhecimento, desejamos uma boa leitura a todos, com acréscimo do conhecimento.

Flávio Pereira de Oliveira Dr. Prof. DSER/CCA/UFPB Areia, abril de 2018

Capítulo 1

A CARACTERÍSTICAS FÍSICO-HÍDRICOS DO SOLO DA CULTURA DO CAJUEIRO ANÃO-

PRECOCE NA REGIÃO SEMIÁRIDA

Silvanete Severino da Silva^1 Roberto Vieira Pordeus^2 José Dantas Neto^3 Claúdia Facini Reis^4 Juarez Paz Pedroza^5 Joaquim Odilon Pereira^6

(^1) Doutoranda em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Paraíba, Brasil, [email protected] (^2) Professor da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Departamento de Ciências Ambiental, Mossoró-RN, [email protected] (^3) Professor da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, PB, [email protected] (^4) Biológa, PhD em Engenharia Agrícola, Universidade Estadual do Oeste, Cascavel, PR. [email protected] (^5) Professor da Universidade Federal de Campina Grande, Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, Campina Grande-PB, [email protected] (^6) Professor da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Departamento de Ciências Ambiental, Mossoró-RN, [email protected]

Introdução O cajueiro ( Anacardium occidentale L.) é uma planta largamente adaptada no nordeste do Brasil, por se tratar de uma planta economicamente viável nas diversas condições climáticas (SILVA et al., 2012). Segundo Araújo et al. (2014), a expansão dessa cultura em região semiárida se sustenta pela utilização de programas de melhoramento genético, como os clones de caju da espécie anão-precoce. As espécies melhoradas garantem maior aproveitamento, visto que podem obter máxima produtividade até mesmo para plantio comercial de sequeiro no semiárido. A produção de clones de caju é recomendada para o mercado de amêndoa, sendo o também bastante utilizado os falsos frutos na indústria de polpa de frutas. No Piauí o clone de caju anão-precoce BRS 226, também chamado de Planalto, surpreendeu com produções de até 800 kg de castanhas por hectare (EMBRAPA, 2014). O produto principal é a castanha do caju que possui grande aceitação no mercado externo. Nos últimos anos a produção caiu em virtude das chuvas abaixo da média histórica. Somente no Ceará, principal produtor brasileiro, possui área colhida de 376.0 mil ha-^1 , com produção de 30.763 toneladas, isto, com precipitações negativa, porém garantindo exportação da amêndoa de US $ 103 milhões de dólares (CONAB, 2017). Esses resultados corroboram com Carvalho et al. (2010); Sousa et al. (2010); Mion et al. (2012), ao afirmarem que a água, os nutrientes e os fatores de produção, são os que mais restringem a produção e consequentemente a renda (ABF, 2017). Em 2009, a área plantada com cajueiro no Brasil era de 775.225 hectares, enquanto em 2016 esse espaço foi reduzido para 594.936 hectares, queda de quase 24%. No Ceará, maior Estado produtor do País, a redução foi de pouco mais de 4%, mas no Piauí a diferença foi de quase 55% a menos (ABF, 2017). Nos últimos anos foram feitos diversos estudos sobre o seu crescimento (SILVA et al., 2013), diferentes regimes hídricos (MOREIRA & COSTA, 2013), salinidade (ALVES et al., 2013), com água de esgoto doméstico tratado (COSTA et al., 2012), porém há pouca informação quando se trata das características físicos-hídricas do solo sob a influência da cultura do cajueiro anão-precoce. As características físicas e hídricas do solo variam de acordo com as particularidades da região, entretanto, o manejo adequado ao solo facilita na melhoria de sua condição. Nesse sentido, solos quando manejados por diferentes preparos alteram-se em profundidade, aumentam a capacidade de armazenamento de água no solo, condutividade hidráulica entre outros parâmetros (SILVA et al., 2017). Segundo Vasconcelos et al. (2014), a incorporação de matéria orgânica ao solo na forma de resíduos orgânicos melhora as propriedades físico-hídricas do solo. O conhecimento das alterações ocorridas nas propriedades dos solos em função do uso e o seu manejo admite importância prática, pois o entendimento dessas transformações pode fornecer elementos para a produção de culturas com

Figura 3. Instalação do experimento em Santana do Matos: implantação das mudas (A); avaliação para determinação do diâmetro da copa (B); produção inicial do caju (C); e produção seis anos após a instalação.

Antes do plantio das mudas de cajueiros, e no ano de 2013, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas de solo nas profundidades de 0-0,20; 0,20-0,40; e 0,40-0,60 m, com seis repetições, totalizando 18 amostras para cada época. O material coletado foi conduzido ao laboratório da Universidade Federal Rural do Semi-Árido Campus Mossoró, onde foram determinadas às propriedades físicas e químicas do solo (Tabela 1), conforme a metodologia descrita pela EMBRAPA (2011). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao caso, com duas diferentes épocas, três profundidades e seis repetições.

Tabela 1. Características física do solo Podzólico Vermelho amarelo Tb sob a cultura do cajueiro anão- precoce na região semiárida, Santana dos Matos – RN

Classificação

Época 1 Época 2 Profundidade (m) Profundidade (m) 0 – 0,20 0,20 – 0,40 0,40 – 0,60 0 – 0,20 0,20 – 0,40 0,40 – 0, Areia Grossa 0,41 0,42 0,40 0,42 0,61 0, Areia Fina 0,10 0,12 0,15 0,26 0,22 0, Areia Total 0,51 0,54 0,55 0,68 0,83 0, Silte 0,05 0,06 0,06 0,05 0,08 0, Argila 0,44 0,40 0,39 0,27 0,09 0,

Em cada avaliação foram realizadas as seguintes determinações: curva de retenção de água da água no solo, densidade do solo (DS), porosidade total (PT), granulometria (macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), e densidade das partículas). A porosidade total (PT), em m^3 m-3, foi obtida pela relação entre a densidade do solo (DS) e a densidade de partículas (DP), conforme a equação 1.

A. B.

C. D.

𝑝

) (Eq. 1)

Para a determinação da densidade do solo DS (kg dm-3), amostras indeformadas obtidas através do amostrador tipo Uhland, com anéis volumétricos em aço inox com 300mm de altura e 200mm o diâmetro. A micro porosidade Mi (m^3 m-3) foi obtida pelo teor de água retido no potencial matricial (- 0,006 MPa), conforme (DANIELSON & SUTHERLAND, 1986). Enquanto que a macroporosidade Ma (m^3 m-3) foi determinada pela diferença entre a porosidade e a microporosidade. A capacidade de campo (m^3 m-3), foi obtida como o teor de água retido no potencial matricial (-0,01 MPa), o ponto de murcha permanente (m^3 m-3), para o potencial de -1,5 MPa e a capacidade de água disponível foi realizada pela diferença entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente (PORTUGAL et al., 2010), isto é, ponto máximo e mínimo de armazenamento de água no solo. A condutividade hidráulica saturada (KS) e os parâmetros da curva de retenção da água no solo em cada área foram definidos pelo ensaio de infiltração, realizados em todas as profundidades (HAVERKAMP et al., 1994), em que, foi calculado o tempo de infiltração no solo, variando o volume entre 70 a 250 mL, conforme a taxa de infiltração. A infiltração acumulada é obtida razão entre o volume acumulado e a área do infiltrômetro de anel simples, a qual corresponde a 0,018 m². Os dados foram submetidos à análise de variância e quando os dados foram significativos (teste F), realizou-se à análise de regressão utilizando-se o software SISVAR (FERREIRA, 2014), com base na significância dos coeficientes de regressão a 1 e 5% de probabilidade e maior coeficiente de determinação (R^2 ); realizado com auxílio de planilhas eletrônicas do Excel.

Resultados e Discussão A densidade do solo (DS) foi significativamente maior na primeira época, enquanto que, a densidade das partículas (Dp) não apresentou diferença significativa no intervalo das épocas estudadas Tabela 2. O aumento de DS ao longo do tempo ocasionou redução da porosidade total (PT) para todas as profundidades.

Tabela 2. Densidade do solo (DS), densidade das partículas (Dp), porosidade total (PT) e macro (Ma) e micro (Mi) porosidade do solo Podzólico Vermelho amarelo Tb sob a cultura do cajueiro anão-precoce na região semiárida, Santana dos Matos – RN Atributos Profundidade (m) Época 1 Época 2

Ds (kg dm-^3 )

0 - 0,20 1,02b 1,27a 0,20-0,40 1,18b 1,32a 0,40-0,60 1,14b 1,30a

Dp (kg dm-^3 )

0 - 0,20 2,62a 2,67a 0,20-0,40 2,65a 2,69a 0,40-0,60 2,59a 2,65a

PT (m^3 m-^3 )

0 - ,020 0,610a 0,527b 0,20-0,40 0,621a 0,522b 0,40-0,60 0,622a 0,526b

Ma (m^3 m-^3 )

0 - 0,20 0,456a 0,375b 0,20-0,40 0,346a 0,276b 0,40-0,60 0,217b 0,284b

Mi (m^3 m-^3 )

0 - 0,20 0,146a 1,64a 0,20-0,40 0,166a 0,188a 0,40-0,60 0,134a 0,234b *Valores seguidos da mesma letra na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5%.

Por outro lado, a macroporosidade (Ma) reduziu nas duas primeiras camadas. Os resultados corroboram com Portugal et al. (2010), quando estudou as propriedades físicas e químicas de um Latossolo em áreas de sistemas produtivos. Os autores afirmam que a porosidade ideal se encontra a 0,50 m^3 m-3^ para que o solo apresente uma boa infiltração, retenção de água, aeração e crescimento radicular das plantas para o seu bom desenvolvimento. Observa-se que, a porosidade na Época 2 ficou bastante próximas nas três profundidades, estando no estado ideal para o desenvolvimento das atividades biológicas do solo.

Ao comparar os valores da água retida na capacidade de campo (CC) e capacidade de água disponível (CAD) no solo para as plantas, observa-se redução e que os valores não diferem entre si pelo teste. De certa forma, os resultados se explicam pelas condições climáticas das épocas que foram coletadas as amostras. Em que, à Época 1, apesar de não ter a cultura do cajueiro implantada, havia presença de vegetação nativa. Por outro lado, na Época 2, o solo estava extremamente seco, em virtude das baixas chuvas na região.

Conclusão A cultura do cajueiro anão-precoce influenciou nos atributos físicos do solo, em que, houve aumento da densidade do solo, proporcionando redução na porosidade total e na macroporosidade na Época 2. Quanto à classificação do solo, houve diferença entre as frações areia, silte e argila no espaço temporal. Os resultados evidenciaram que a porosidade se manteve na média nas três diferentes profundidades após a instalação do cajueiro anão-precoce.

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O cultivo do algodoeiro herbáceo ( Gossypium hirsutum ) se constituiu uma atividade de grande importância socioeconômica para a região Nordeste, principalmente no semiárido, permitindo renda ao produtor, seja na oferta de matéria prima para a indústria têxtil e oleaginosa, seja na geração de empregos e renda, onde foi explorada por pequenos e médios agricultores. A produção de algodão ainda poderá vir a ser uma atividade importante para agricultura familiar no semiárido, devido suas características de resistência à seca (CARMONA et al., 2005). O algodão é uma planta de origem tropical e é cultivado economicamente em países subtropicais acima da latitude de 30ºN até 30ºS. É considerada uma planta com elevada capacidade de resistência à seca, apesar de apresentar metabolismo fotossintético do tipo C3. Este considerado ineficiente, pois apresenta uma elevada taxa de fotorrespiração, ocasionando uma redução substancial do coeficiente fotossintético, o que, segundo Beltrão (2006) pode comprometer cerca de 38% da fotossíntese (ROSOLEM, 2007). Seu crescimento é marcado por uma complexa morfologia, em que órgãos vegetativos e reprodutivos se desenvolvem simultaneamente, dificultando o monitoramento do seu crescimento em resposta a alterações climáticas. Para alcançar altas produtividades e qualidade de fibra o algodoeiro requer boa disponibilidade de água e temperaturas adequadas, sendo imprescindível a avaliação das condições de solo, temperatura e pluviosidade antes do plantio (TENNAKOON & MILROY, 2003). De acordo com Jacomine et al. (1975), o algodoeiro não tolera solos ácidos devendo se proceder calagem em solos com pH abaixo de 5,3. Tolera, entretanto alcalinidade até pH 8. A faixa mais indicada para seu cultivo está entre 5,5 e 7,0. O elemento mais exigido pela cultura é o fósforo, seguindo em menor escala pelo nitrogênio e o potássio. Vale ressaltar que solos muito ricos em matéria orgânica provocam um grande desenvolvimento vegetativo da planta, com prejuízo para a produção de fibra. Ainda de acordo com os autores, o algodoeiro herbáceo é planta relativamente exigente, preferindo solos de fertilidade média a alta, profundos ou de profundidade mediana, suficiente para o perfeito desenvolvimento da sua raiz pivotante. Pode ser cultivado em solos de textura variada, desde arenosos até argilosos, devendo sempre se levar em consideração que a planta se desenvolve melhor em solos com média a alta capacidade de retenção de água disponível as plantas. Os solos muito arenosos apresentam baixa capacidade de retenção de água e os argilosos, em regiões de alta pluviosidade, podem prejudicar a cultura por encharcamento. Solos com drenagem má ou imperfeita por camada impermeável ou lençol freático alto são impróprias para o algodoeiro. A topografia acidentada é um dos fatores limitantes para a lavoura algodoeira, que pelo seu sistema de cultivo, exigindo tratos culturais frequentes para a eliminação de ervas daninhas, favorece grandemente à erosão. As áreas de relevo movimentado e muito susceptíveis à erosão são, portanto, impróprias. Além do mais, a topografia fortemente ondulada não permite a mecanização da quais depende o sucesso econômico da cultura. Foram consideradas próprias para o cultivo do algodoeiro herbáceo em áreas com relevo de plano a ondulado, admitindo declividades máximas de 10% para solos arenosos e 20% para solos argilosos de boas condições físicas (JACOMINE et al., 1975). Este trabalho objetiva resgatar em meio digital, informações do Zoneamento Agropecuário da Paraíba referente à cultura do algodão herbáceo, reelaborando os mapas temáticos a partir dos dados interpretativos apresentados no boletim técnico, além de propor uma reclassificação e mapeamento do potencial produtivo das terras da Paraíba para esta cultura.

Material e Métodos A área de estudo compreende o Estado da Paraíba que apresenta uma área de 56.372 km² e está localizado entre os paralelos 6°02’12” e 8°19’18”S, e meridianos de 34°45’54” e 38°45’45”W (FRANCISCO, 2010). O clima é caracterizado por temperaturas médias elevadas, variando entre 22 a 30oC, uma amplitude térmica anual muito pequena, em função da baixa latitude e da altitude com elevação quase sempre inferiores a 700m. A precipitação varia entre 400 a 800mm anuais, nas regiões interiores semiáridas, e no Litoral mais úmido, onde pode ultrapassar os 1.600mm (VAREJÃO-SILVA et al., 1984). O uso atual e a cobertura vegetal caracterizam-se por formações florestais definidas como caatinga arbustiva arbórea aberta, caatinga arbustiva arbórea fechada, caatinga arbórea fechada, tabuleiro costeiro, mangues, mata-úmida, mata semidecidual, mata atlântica e restinga (PARAÍBA, 2006). Os solos da área de estudo apresentados na Figura 2, estão descritos no boletim do Zoneamento Agropecuário do Estado da Paraíba (PARAÍBA, 1978), e diferem pela diversidade geológica, pedológica

e geomorfológica; como também pelos atributos dos solos relacionados a morfologia, cor, textura, estrutura, declividade, pedregosidade dentre outros, como observou Francisco (2010).

Figura 1. Hipsometria do Estado da Paraíba. Fonte: Francisco et al (2014).

Figura 2. Solos do Estado da Paraíba. Fonte: Francisco et al. (2013).

projeção UTM/SAD69, que contém o mapa digital de solos do Plano Estadual de Recursos Hídricos (PARAÍBA, 2006), atualizado em seus limites conforme (IBGE, 2009). Para representação do mapa de classe de capacidade de uso da terra, adotou-se a interpretação realizada no Zoneamento Agropecuário do Estado da Paraíba (PARAÍBA, 1978) atribuindo-se às classes de capacidade de uso as cores da legenda conforme o manual de Lepsch et al. (1996). No estabelecimento do potencial pedológico aplicado no zoneamento da cultura do algodão herbáceo (PARAIBA, 1978), as terras foram classificadas de acordo com o grau de adaptabilidade ao desenvolvimento da cultura, para um nível de manejo desenvolvido. Neste é admitido à aplicação mais ou menos intensiva de capital e um razoável nível de conhecimentos técnico especializado, para a melhoria das condições dos solos e das culturas, que incluem tração motorizada e técnicas de correção e adubação recomendadas pela pesquisa agrícola. Na interpretação para a cultura do algodão herbáceo (Figura 4) as terras foram agrupadas em Classes de Aptidão, subdivididas em Categorias, procurando-se representar conjuntamente as potencialidades das associações dos solos, componentes de cada uma das unidades de mapeamento.

Figura 4. Aptidão Edáfica dos solos do Estado da Paraíba para a cultura do algodão herbáceo. Fonte: Adaptado de Paraíba (1978).

Sendo assim, foram descritas:

• Aptidão Plena (Categoria 1): áreas com classes e/ou associações de classes de capacidade de uso, que são próprias à cultura com limitações nula à ligeira de utilização, impostas pelas características dos solos, topografia e erosão. Estas correspondem as terras do grupo A: as subclasses II2 a II7, III1 a III15. E do grupo B: as subclasses II8, III16 e III18.
• Aptidão Plena (Categoria 1a): áreas com associações de classes de capacidade de uso com dominância de terras próprias para culturas, que apresentam limitações ligeiras de utilização, impostas pelas características dos solos, topografia e erosão. Correspondem ao Grupo C do potencial das terras: as subclasses III30, III32 a III42. E do grupo C1: as subclasses II9, III19, III20, III22, III25 a III28.
• Aptidão Plena (Categoria 1b): áreas com classes e/ou associações de classes de capacidade de uso representada por solos aluvionais, apropriados para as culturas com problemas moderados e/ou

complexos de drenagem. Correspondem ao grupo E do potencial das terras, que compreende terras das subclasses II1, III10, III21, III31 e III105.

• Aptidão Moderada (Categoria 2): áreas com classes de capacidade de uso com limitações moderadas para utilização com a cultura, devido as características de fertilidade e/ou topografia. Correspondem ao grupo D1 do potencial das terras, correspondendo as subclasses: IV1 a IV5, IV9 e IV10.
• Aptidão Moderada (Categoria 2a): áreas com associações de classes de capacidade de uso do grupo D1 do potencial das terras. Correspondendo as subclasses: IV6, IV7, IV11 a IV21.
• Aptidão Moderada (Categoria 2b): áreas com classes de capacidade de uso com fortes limitações para utilização com a cultura devido às características de drenagem e associações de classes de terras inaptas para a cultura. Correspondem ao grupo D2 do potencial das terras. Compreendendo as subclasses: IV85, IV86, IV89 a IV104.
• Aptidão Moderada (Categoria 2c): áreas com classes de capacidade de uso com limitações severas para utilização com a cultura devido às características de drenagem imperfeita e associações de classes de terras inaptas para a cultura. Correspondem ao grupo F do potencial das terras. Compreendendo as subclasses: III17, III24, III29, IV22 a IV80.
• Aptidão Restrita (Categoria 3): áreas com classes de capacidade de uso com fortes limitações para utilização com a cultura, devido as características de baixa fertilidade do solo e/ou da drenagem excessiva. Correspondem aos grupos D2 do potencial das terras, as subclasses IV81 a IV84; ao grupo F, a subclasse IV8 e ao grupo G1, a subclasse VI9.
• Classe I (Inapta): áreas impróprias para a exploração com a cultura, sendo representada por classes de capacidade de uso ou associações de classes cujas características dos solos e/ou topografia apresentam restrições severas para utilização, correspondendo as demais categorias do Potencial das Terras. Como forma final de apresentação, foi reelaborado o mapa do potencial pedológico para cultura do algodão herbáceo, seguindo a padronização de classes proposta por Marques et al. (2012). Nesta proposta, adotada em trabalho semelhante para o Estado de Alagoas, as classes de aptidão acima foram reagrupadas em cinco classes, de acordo com a seguinte correspondência: Potencial pedológico Muito Alto = Classe 1 (Aptidão Plena); Alto = Classe 1a e 1b (Aptidão Plena); Médio = Classe 2, 2a, 2b e 2c (Aptidão Moderada); Baixo = Classe 3 (Aptidão Restrita); Muito Baixo = Classe I (Inapta).

Resultados e Discussão O mapa de Potencial pedológico para a cultura do algodão herbáceo é apresentado na Figura 5, onde pode se observar que não foi identificada a classe de terras com Potencial Muito Alto para a cultura do algodão (Tabela 2).

Tabela 2. Distribuição das classes do potencial pedológico da cultura do algodão herbáceo

Classes do Potencial Pedológico (^) (km (^2) ) Área (%)

Muito Alta 0,0 0, Alta 5.693,6 10, Média 19.448,3 34, Baixa 507,4 0, Muito Baixa 30.722,7 54, Total 56.372,0 100,

Resultado similar foi obtido por Marques et al. (2012) realizando o zoneamento do potencial pedológico do algodão herbáceo para o Estado de Alagoas. Este dado é compatível com o resultado do mapeamento da classificação da capacidade de uso das terras realizado pelo Zoneamento do Estado (PARAÍBA, 1978), uma vez que, não foi identificada nenhuma unidade da classe I de capacidade de uso (Tabela 2), ou seja, terras sem nenhuma limitação dentre os seus atributos, ao desenvolvimento da cultura. As terras com o potencial pedológico da classe Alta, para a cultura do algodão herbáceo Tabela 2, têm uma área de ocorrência de 5.661,87 km^2 , o que representa 10,04% da área do Estado. Como pode se observar na Figura 5, grande parte das terras desta classe ocorrem sobre Argissolos Vermelho Amarelo textura média, quase sempre eutróficos, e em relevo plano a ondulado (Figura 2),