Variação da temperatura do solo em diferentes sistemas de manejo e níveis de
compactação durante o ciclo do milho
Rodrigues, M. F.1; Kaiser, D. R.2; Albuquerque, J. A.3; Kunz, M.4; Reinert, D. J.5.; Reichert, J. M.6
1
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, CEP: 97105900, e-mail:
[email protected], (Apresentadora); 2UFSM, e-mail:
[email protected]; 3Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), e-mail:
[email protected]; 4UFSM, e-mail: [email protected]; 5UFSM, e-mail:
[email protected], 6 UFSM, e-mail: [email protected].
Introdução
A temperatura do solo é fundamental para o crescimento e desenvolvimento das plantas,
pois afeta os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no solo, tais como: germinação de
sementes, crescimento aéreo e de raízes, nutrientes e atividade microbiana (GUPTA, et al., 1984). É
determinada pela intensidade e duração da radiação solar, sendo que a localização geográfica, a
declividade, a precipitação, períodos secos e ação antrópica, além do nível de cobertura, conteúdo de
água, composição e densidade do solo (KAISER et al., 2002HILLEL, 1998) são elementos que
interferem na temperatura e fluxo de calor no solo.
A amplitude térmica do solo pode ser minimizada com o manejo e o grau de cobertura do
solo, capaz de proteger e limitar a incidência de energia solar. Ainda, os resíduos vegetais deixados na
superfície do solo, em sistemas conservacionistas, servem como atenuadores da amplitude térmica,
pois alteram o balanço de radiação devido à diferença no coeficiente de reflexão e, a conseqüente
redução na taxa de aquecimento do solo e na oscilação da temperatura ao longo do tempo (SALTON,
1995; PEZZOPANE, 1996). Contudo, a compactação do solo pode afetar o fluxo de calor no perfil do
solo, devido ao aumento na densidade do solo e à proximidade entre partículas, que favorece a
condutividade térmica do solo. A umidade do solo influencia na temperatura do solo, principalmente
na determinação da quantidade de calor utilizado no processo de evaporação da água nele existente.
O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito de diferentes sistemas de manejo e níveis
de compactação na temperatura do solo durante o ciclo do milho.
Material e Métodos
O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da Universidade
Federal de Santa Maria, em Santa Maria-RS. O clima da região, segundo a classificação de Köepen, é
subtropical úmido, tipo “Cfa”. O solo é classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico
(Embrapa, 1999) (Typic Hapludalf), com valores médios iguais a 106 g kg-1 de argila, 240 g kg-1 de
silte e 654 g kg-1 de areia (classe textural franco arenosa) até profundidade de 30 cm.
A área utilizada para o experimento vinha sendo cultivada no sistema de semeadura direta
desde o ano de 2004. Antes de ser incorporada ao sistema produtivo, essa área foi mantida em pousio
por 15 anos com predominância de gramíneas nativas. O delineamento experimental foi em blocos ao
acaso com três repetições. O experimento consistiu de sistemas de manejos e níveis de compactação
com os tratamentos: plantio direto (PD); plantio direto com tráfego adicional por 2 passadas
sobrepostas de uma pá carregadeira de 8,5 toneladas (PDc), Subsolagem até 35 cm de profundidade
(Sub) e preparo convencional com lavração até 35 cm de profundidade e gradagem superficial (PC).
A umidade volumétrica do solo foi monitorada com a técnica da Reflectometria no domínio
do tempo (TDR-100 da Campbel Scientific) nas camadas de 0 a 5, 5 a 10 e 10 a 20 cm.
A temperatura do solo foi monitorada com sensores do tipo termopar de cobre-constantan,
instalados 25 dias após a semeadura da cultura do milho (DAS), a 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm de
profundidade. Os sensores de termopares foram conectados a um multiplexador (AM25T da Campbel
Scientific) sendo o controle e o registro das leituras feito por um armazenador eletrônico de dados
(Datalogger). Instalou-se também um pluviômetro para o registro das precipitações. Os termopares e o
pluviômetro, conectados ao datalogger, possibilitaram o registro dos dados de temperatura e
precipitação em intervalos de 30 min. Os dados de radiação solar foram obtidos na estação
meteorológica automática, da Universidade Federal de Santa Maria.
Os dados foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk para verificar a distribuição de
normalidade. Procederam-se a análise de variância e a comparação de médias utilizando-se o teste de
Tukey a 5 % de probabilidade.
Resultados e discussão
O regime térmico do solo (Figura 1) foi influenciado pela sua densidade (Ds) (Figura 5), pois a
Ds afeta a proporção volumétrica das fases sólida, líquida e gasosa do solo. Os tratamentos SUB e PC,
com menor Ds, apresentaram as maiores amplitudes térmicas devido ao maior espaço aéreo, à baixa
capacidade de conduzir calor e ao efeito isolante do ar. Kaiser et al. (2002) e Silva et al. (2006)
também verificaram que solos com elevado espaço aéreo apresentam maior oscilação de temperatura.
As menores amplitudes térmicas foram em PD e PDc, devido a proximidade entre as
partículas sólidas e a presença de palha em superfície. Os resíduos culturais em superfície protegem o
solo do aquecimento excessivo e da perda de água (HILLEL, 1998), devido à refletividade da radiação
solar e baixa condutividade térmica. Somando-se a isso, a proximidade de partículas da fase sólida do
solo proporciona maior capacidade de transferência do saldo de radiação para os níveis inferiores do
solo, fazendo com que o mesmo se aqueça e se resfrie de forma mais lenta. Furlani at al. (2008)
também atribuiu as menores temperaturas e amplitude térmica aos resíduos presentes no solo, que
diminuem a perda de água por evaporação, devido à reflexão e à absorção de energia solar incidente.
32
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
31
2,5 cm
PDc
PD
PC
SUB
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
20
30
40
50
60
70
80
90
100
DIAS APÓS A SEMEADURA
110
120
130
140
150
32
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
31
7 cm
PDc
PD
PC
SUB
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
20
30
40
50
60
70
80
90
100
DIAS APÓS A SEMEADURA
110
120
130
140
150
140
150
32
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
31
15 cm
PDc
PD
PC
SUB
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
20
30
40
50
60
70
80
90
100
DIAS APÓS A SEMEADURA
110
120
130
120
110
Precipitação
PRECIPITAÇÃO (mm)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DIAS APÓS A SEMEADURA
100
110
120
130
140
150
Figura 1. Temperatura do solo nas profundidades de 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm, para os diferentes
manejos e níveis de compactação, e precipitação, durante o ciclo da cultura do milho.
Aos 30 DAS verificou-se uma situação de elevada umidade e radiação solar (Figura 2). Na
profundidade de 2,5cm, as maiores oscilações e temperaturas foram para o SUB, sendo semelhante ao
PC. O PDc, com maior teor de umidade apresentou menor oscilação térmica ao longo do dia. Já, o PC,
com menor umidade, apresentou grande variação de temperatura, principalmente nas horas de maior
radiação solar (Figura 2). A maior amplitude térmica, a 7,0 cm de profundidade foi para o PC, nos
períodos de maior radiação, devido ao baixo teor de umidade. Aos 15,0 cm de profundidade do solo, a
variação da temperatura apresentou-se reduzida, sendo que a diferença entre tratamentos foi percebida
no início do dia.
Em um estudo realizado por Dalmago et al. (2004), verificou-se maior aquecimento do solo no
sistema de preparo convencional, para as profundidades de 2,5 cm e 10,0 cm e, o crescimento das
plantas favoreceu a redução da amplitude térmica a 10 cm, em todos os sistemas de manejo.
50
50
30 DAS - 2,5 cm
40
ns
ns
ns
ns
ns
35
ns
ns
ns
30
ns
ns ns ns
ns ns ns ns ns ns
25
ns
ns ns
Umidade volumétrica
PDc = 0,25 a
PD = 0,20 ab
SUB= 0,20 ab
PC= 0,16 b
20
15
PC
PDC
PD
SUB
40
35
30
25
Umidade volumétrica
PDc= 0,25 a
PD= 0,22 a
SUB= 0,24 a
PC= 0,22 a
20
15
10
10
0
50
2
4
6
8
10
12
14
HORA
16
18
20
22
24
0
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
30 DAS
3500
RADIAÇÃO SOLAR (kJm2)
Umidade volumétrica
PDc= 0,26 a
PD= 0,24 a
SUB= 0,24 a
PC= 0,21 a
PC
PDC
PD
SUB
35
4
4000
15 cm
40
2
HORA
30 DAS
45
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
30 DAS - 7,0 cm
45
ns ns ns
PC
PDC
PD
SUB
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
45
30
25
20
15
Radiação solar
3000
2500
2000
1500
1000
500
10
0
0
2
4
6
8
10
12
HORA
14
16
18
20
22
24
0
2
4
6
8
10
12
HORA
14
16
18
20
22
24
Figura 2. Temperatura do solo nas profundidades de 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm, para os diferentes
manejos e níveis de compactação, e radiação solar, aos 30 DAS.
Uma situação de elevada radiação solar e baixa umidade foi verificada 40 DAS (Figura 3), onde
o SUB apresentou a maior amplitude térmica nas horas de maior insolação para a camada superficial.
De acordo com Pezzopane et al. (1996), isto pode ser explicado pelo balanço de energia, onde parte da
radiação líquida é gasta no processo de evaporação e, com o solo seco, essa radiação é consumida pelo
fluxo de calor sensível e pelo aquecimento do solo. Além disso, a transferência de calor para as
camadas mais profundas do solo é menos eficiente, pois o menor teor de água reduz também a sua
condutividade térmica.
50
40
35
*
*
30
ns ns
25
40 DAS - 7 cm
45
PC
PDC
PD
SUB
ns
ns ns ns
ns ns ns ns ns ns
* ns
ns
* ns
ns
ns ns
ns ns
Umidade volumétrica
PDC= 0,21 a
PD= 0,16 abc
SUB= 0,18 ab
PC= 0,12c
20
15
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
50
40 DAS - 2,5 cm
45
PC
PDC
PD
SUB
40
Umidade volumétrica
PDc= 0,23 a
PD= 0,19 ab
SUB= 0,22 ab
PC= 0,16 b
35
ns ns ns ns ns
ns ns
* ns
ns
ns ns ns
*
ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns
30
25
20
15
10
10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0
2
4
6
8
10
HORA
14
16
18
20
22
24
14
16
18
20
22
24
4000
50
40 DAS
40 DAS - 15 cm
PC
PDC
PD
SUB
40
35
ns
30
25
ns ns
ns
ns ns ns
ns ns ns ns ns ns ns ns ns
ns
ns ns ns ns
ns
ns ns
Umidade volumétrica
PDc= 0,25 a
PD= 0,23 a
SUB= 0,23 a
PC= 0,18 a
20
15
RADIAÇÃO SOLAR (kJm 2)
3500
45
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
12
HORA
Radiação solar
3000
2500
2000
1500
1000
500
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0
2
4
6
8
10
HORA
12
HORA
Figura 3. Temperatura do solo nas profundidades de 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm, para os diferentes
manejos e níveis de compactação, e radiação solar, 40 DAS.
A menor amplitude térmica ocorreu 54 DAS, onde foi registrada baixa radiação solar e elevado
teor de umidade no solo (Figura 4), devido à precipitação nesse período (Figura 1). Porém observou-se
uma elevação de temperatura a 2,5 cm de profundidade, nas horas de maior insolação. Esse resultado
corrobora com Furlani et al. (2008), que atribuíram a menor amplitude térmica ao maior teor de
umidade, para ambos os tratamentos.
50
PC
PDC
PD
SUB
40
35
30
ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns
25
* ns ns
ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns
ns
20
15
PC
PDC
PD
SUB
40
Umidade volumétrica
PDc= 0,32 a
PD= 0,30 a
SUB= 0,26 b
PC= 0,30 a
35
30
*
* ns *
*
*
*
*
*
25
*
ns ns ns ns ns ns
* ns
ns ns ns ns ns ns
20
15
10
10
0
2
4
6
8
10
12
14
HORA
16
18
20
22
24
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
14
16
18
20
22
24
HORA
4000
50
54 DAS
54 DAS - 15 cm
PC
PDC
PD
SUB
40
Umidade volumétrica
PDc= 0,31 a
PD= 0,28 ab
SUB= 0,25 ab
PC= 0,23 b
35
30
ns ns ns ns ns
ns ns ns ns ns ns ns ns ns ns
ns ns ns ns ns ns ns
ns ns
25
20
15
RADIAÇÃO SOLAR (kJm 2)
3500
45
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
54 DAS - 7 cm
45
Umidade volumétrica
PDc= 0,34 a
PD=0,31 ab
SUB= 0,25 c
PC= 0,27 bc
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
TEMPERATURA DO SOLO (°C)
50
54 DAS - 2,5 cm
45
Radiação solar
3000
2500
2000
1500
1000
500
10
0
0
2
4
6
8
10
12
HORA
14
16
18
20
22
24
0
2
4
6
8
10
12
HORA
Figura 4. Temperatura do solo nas profundidades de 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm, para os diferentes
manejos e níveis de compactação, e radiação solar, aos 54 DAS.
O comportamento da temperatura do solo, nas situações de umidade e radiação referidas aos 30,
40 e 54 DAS, foi recorrente durante todo o ciclo da cultura do milho, representado na Figura 1, onde a
baixa Ds aliada ao reduzido teor de umidade e a elevada radiação solar proporcionaram as maiores
temperaturas e as maiores amplitudes térmicas.
DENSIDADE DO SOLO (Mg m-3)
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
PROFUNDIDADE (m)
0
*
*
0,1
*
*
0,2
0,3
PDc
PD
SUB
PC
ns
Figura 5. Densidade do solo, em profundidade, para os sistemas de manejo.
Conclusões
O revolvimento do solo (PC e SUB) proporcionou as maiores temperatura e amplitude térmica
no solo, a 2,5 cm, 7,0 cm e 15,0 cm de profundidade. A temperatura do solo foi influenciada pelo nível
de compactação e pelo teor de umidade do solo durante o ciclo da cultura do milho, tendo incremento
com o aumento da radiação solar, para todos os tratamentos. A cobertura do solo é uma forma
alternativa no manejo da temperatura do solo. O teor de água do solo na camada de 0 a 10 cm de
profundidade foi superior no sistema plantio direto aos 30, 40 e 54 DAS.
Literatura Citada
DALMAGO,G.A.;BERGAMASCHI, H.; COMIRAN, F.;. BIANCHI, C.A.M.; BERGONCI J.I. Soil
temperature in maize crops as function of soil tillage systems. In: ISCO 2004, 23., Brisbane, 2004.
Resumos expandidos. Brisbane, ISCO, 2004. 4p.
FURLANI, C. E. A.; GAMERO, C. A.; LEVIEN, R.; SILVA, R. P. & CORTEZ, J. W. Temperatura
do solo em função do preparo do solo e do manejo da cobertura de inverno. R. Bras. Ci. Solo, v.32, p.
375-380, 2008.
GUPTA, S. C.; LARSON, W. E.; ALLMARES, R. R. Predicting soil temperature and soil heat flux under
different tillage-surface residue conditions. Soil Sci. Soc. Am. J., v.48, p. 223-232, 1984.
HILLEL, D. Enviromental soil physics. New York, Academic Press, 1998. 771p.
KAISER, D.R.; STRECK, C.A.; REINERT, D.J.; REICHERT, J.M.; SILVA, V.R.; FERREIRA, F. &
KUNZ, M. Temperatura do solo afetada por diferentes estados de compactação. In: REUNIÃO
BRASILEIRA DE MANEJO E CONSERVAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA. 14., Cuibá, 2002. Anais.
Cuibá, 2002. 4p.
PEZZOPANE, J. E. M.; CUNHA, G. M.; ARNSHOLZ, E. & COSTALONGA, M. J. Temperatura do
solo em função da cobertura morta por palha de café. R. Bras. Agrometeorologia, v.4, n.2:7-10,
1996.
SALTON, J.C. & MIELNICZUK, J. Relações entre sistemas de preparo, temperatura e umidade de
um Podzólico Vermelho-Escuro de Eldorado do Sul (RS). R. Bras. Ci. Solo, v.19, p.313-319, 1995.
SILVA, V. R.; REICHERT, J. M.; REINERT, D. J. Variação na temperatura do solo em três sistemas
de manejo na cultura do feijão. R. Bras. Ci. Solo, v. 30, p. 391-399, 2006.