UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
Programa de Pós-Graduação em Sistemas de
Produção Agrícola Familiar
Tese
Avaliação de cenários hidroagrícolas em
sistemas de produção de base familiar na região
do Extremo Oeste Catarinense
Clístenes Antônio Guadagnin
Pelotas, 2013
CLÍSTENES ANTÔNIO GUADAGNIN
Engenheiro Agrônomo
AVALIAÇÃO DE CENÁRIOS HIDROAGRÍCOLAS EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO
DE BASE FAMILIAR NA REGIÃO DO EXTREMO OESTE CATARINENSE
Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Sistemas de Produção Agrícola
Familiar, da Universidade Federal de Pelotas,
como requisito parcial à obtenção do título de
Doutor em Agronomia.
Orientador: Dr. Edgar Ricardo Schöffel
Pelotas, 2013
Dados de catalogação na fonte:
(Gabriela Machado Lopes - CRB: 10/1842)
G897a Guadagnin, Clístenes Antônio
Avaliação de cenários hidroagrícolas em sistemas de
produção de base familiar na região do Extremo Oeste
Catarinense / Clístenes Antônio Guadagnin; orientador
Edgar Ricardo Schöffel - Pelotas, 2013.
86 f. : il.
Tese (Doutorado). Programa de Sistemas de Produção
Agrícola Familiar, Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel.
Universidade Federal de Pelotas. Pelotas, 2013.
1. Água disponível 2. Armazenamento de água no solo
3. Propriedades físicas 4. Agrometeorologia 5. Época de
semeadura I. Schöffel, Edgar Ricardo (orientador) II.Título.
CDD 551.48
Banca Examinadora:
Edgar Ricardo Schöffel (Presidente)
Eng. Agrônomo, Dr., Universidade Federal de Pelotas, Pelotas/RS, Brasil
Ana Cláudia Rodrigues de Lima
Eng. Agrícola, Ph.D, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas/RS, Brasil
Helvio Debli Casalinho
Eng. Agrônomo, Dr., Universidade Federal de Pelotas, Pelotas/RS, Brasil
Ivan Luiz Zilli Bacic
Eng. Agrônomo, Ph.D, EPAGRI/CIRAM, Florianópolis/SC, Brasil
Aos meus amores, Cristina, Giulianne e Lucas
por todo carinho, dedicação e incentivo.
DEDICO
Agradecimentos
À EPAGRI - Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa
Catarina por oportunizar a promoção do desenvolvimento pessoal e profissional.
À Universidade Federal de Pelotas pela oportunidade de realizar o curso de
Pós-Graduação em Sistemas de Produção Agrícola Familiar.
À EMBRAPA pela concessão da bolsa de estudos.
Aos meus pais Edmundo e Fidelia, aos irmãos Demétrio, Firléia, Rosane e
familiares, aos sogros Iodomi (in memorian) e Reiko Ide e aos integrantes de nossas
famílias pelo incentivo, carinho e apoio em todos os momentos e trajetórias.
Aos pesquisadores da Epagri Ivan Luiz Zilli Bacic, Milton da Veiga e Angelo
Mendes Massignam pela amizade, orientação, profissionalismo e eterna disposição
para colaborar, revisar, sugerir, melhorar e construir sempre.
Aos colegas extensionistas e a todos profissionais da Epagri pela
competência, amizade, apoio e diversas contribuições para esse estudo.
Aos agricultores familiares da região do Extremo Oeste Catarinense e aos
verdadeiros amigos e amigas, em especial ao grande amigo Técnico Agrícola
Adriano Canci, pela parceria, estímulo e compartilhamento de saberes.
Aos Professores Edgar Ricardo Schöffel, Eloy Antonio Pauletto, Luís Carlos
Timm e Vitor Emanuel Quevedo Tavares pela amizade, orientação e ensinamentos.
Aos colegas de curso e a todos que contribuíram de diversas formas, através
de ações,
ou simplesmente por
sua positividade,
para a construção e
desenvolvimento de mais uma etapa da minha vida, a mais sincera gratidão.
“Saber muito não lhe torna inteligente. A inteligência se
traduz na forma que você recolhe, julga, maneja e,
sobretudo, onde e como aplica esta informação”.
Carl Seagan
Resumo
GUADAGNIN, Clístenes Antônio. Avaliação de cenários hidroagrícolas em
sistemas de produção de base familiar na região do Extremo Oeste
Catarinense. 2013. 86f. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em
Sistemas de Produção Agrícola Familiar. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
A agricultura familiar do Extremo Oeste Catarinense se caracteriza por diversificados
sistemas de integração lavoura-pecuária, combinando diferentes usos e manejos em
distintas classes de solos. Estes sistemas podem provocar alterações nas
propriedades físico-hídricas e influenciar a qualidade física do solo e o
armazenamento de água disponível para as plantas. Nesta região os períodos de
deficiência hídrica frequentemente reduzem a produtividade do milho, principal
cultura de importância socioeconômica. O estudo justifica-se em função da demanda
definida em 2009 pela Epagri – UGT9 na área de gestão de recursos hídricos com
ênfase em metodologias de captação, armazenamento, utilização/reuso da água na
agricultura. O objetivo do trabalho foi gerar informações sobre as alterações nas
propriedades físico-hídricas do solo nos diversificados sistemas de produção da
região e avaliar os impactos da deficiência hídrica sobre a redução de produtividade
do milho. Neste sentido avaliaram-se os efeitos de diferentes usos e manejos nas
classes predominantes de solos sobre o armazenamento de água facilmente
disponível e estimou-se a redução de produtividade devido à deficiência hídrica
através de simulações de épocas de semeadura. A pesquisa foi desenvolvida em 36
estabelecimentos de agricultores familiares da região do Extremo Oeste
Catarinense. Amostras de solo de cada classe e sistema de uso e manejo foram
coletadas em quatro estabelecimentos, em quatro camadas (0-0,10, 0,10-0,20, 0,200,40 e 0,40-0,60 m), totalizando 144 amostras (3 solos x 3 usos e manejos x 4
camadas x 4 estabelecimentos), seguindo um delineamento fatorial. Através do
modelo ISAREG calculou-se o balanço hídrico decendial baseado na metodologia
Penman-Monteith/FAO, e estimou-se a redução de produtividade do milho para o
período 1989/90 a 2010/11, simulada para dezenove datas de semeadura e três
ciclos de maturação. Os resultados obtidos permitem concluir que: as alterações nas
propriedades físico-hídricas devido aos usos e manejos não comprometeram a
qualidade física dos solos da região do Extremo Oeste Catarinense; os manejos em
cultivo mínimo, semeadura direta e uso de pastagem perene não afetaram o
armazenamento de água facilmente disponível, porém as variações foram
influenciadas pelas classes de solos; o conteúdo médio de armazenamento de água
facilmente disponível foi 31,4 e 49,6% superior no Cambissolo, respectivamente em
relação ao Latossolo e Nitossolo no manejo em cultivo mínimo; o modelo ISAREG
estimou uma redução de produtividade média de 25,1%; a maior redução ocorre na
semeadura de agosto e a menor nas semeaduras entre janeiro e fevereiro, com
variação de até 3,9% entre os ciclos de maturação avaliados; o modelo ISAREG é
apropriado para estimar a redução de produtividade, porém superestima seu valor
quando a razão Etr Etc-1 é maior que 0,8; há 50% de probabilidade de ocorrer
redução de 25% na produtividade de milho nas épocas avaliadas na região do
Extremo Oeste Catarinense.
Palavras-chave: água disponível, armazenamento de água no solo, propriedades
físicas, agrometeorologia, épocas de semeadura
Abstract
GUADAGNIN, Clístenes Antônio. Evaluation of scenarios hydro-agricultural in
family-based agriculture systems in the Western Region of Santa Catarina
State, Brazil. 2013. 86f. Thesis (Doctoral in Agronomy) – Graduate Program in
Agricultural Family Production Systems. Federal University of Pelotas, Pelotas.
The family-based agriculture in the Western region of Santa Catarina State is
characterized by a diversity of integrated crop-livestock systems, combining different
uses and managements in a complex set of soil types. These systems can changes
in their physical and hydrological properties and influence its physical qualities,
including the capacity to storage of water available to crops. In the studied region,
periods of water deficiencies frequently reduce the productivity of maize, the crop of
major socioeconomic importance. This study complies a priority demand set in 2009
by Epagri – UGT9 in the field of water resources management, focusing methods of
catchment, storage and use of water in agriculture. Our goals were to analyze the
changes in the soil's physical and hydrological properties in several production
systems and the effects of water limitation on maize production. We analyzed the
effect of land uses and management in the commonest soil types and on the readily
available water storage and estimated the reduction in productivity due to water
limitation in simulations, considering different seeding seasons. We conducted the
research in 36 family-based properties in the West region of Santa Catarina State.
We collected soil samples of three classes, in three land uses and management
types, four properties and four soil layers (0-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.40 e 0.40-0.60
m), totaling 144 samples, following a factorial design. We used the software ISAREG
to calculate the water balance according to the Penman-Monteith/FAO methodology
and estimated the loss of maize productivity for the seasons 1989/90 to 2010/11,
simulating 19 different seeding dates and three different maturation cycles. We
concluded that (1) the changes in the soil's physical and hydrological properties due
to the land uses and management didn't impair the physical quality of the soils in the
region; (2) the managements of minimum tillage, direct seeding and permanent
pastures didn't affected the readily available water storage; (3) that, otherwise, the
variations in water storage were influenced by the soil classes; (4) the mean content
of readily available water storage was 31.4 and 49.6% higher in Cambissoils,
comparing respectively with Latossoils and Nitossoils in the minimum tillage system;
(5) the ISAREG model estimated a mean reduction of maize productivity of 25.1%;
(6) the highest loss was for August seeding and the lowest for seeding in January
and February, varying up to 3.9% among maturation cycles evaluated; (7) the
ISAREG model was appropriate to estimate the loss in productivity, but
overestimates the loss when Etr / Etc-1 rate is greater than 0.8; (8) there is a 50%
probability of maize productivity losses of 25% in the evaluated seasons for the
western region of Santa Catarina.
Key words: available water,
agrometeorology, sowing dates
soil
water
storage,
physical
properties,
Lista de Figuras
METODOLOGIA GERAL
Figura 1
Figura 2
Localização espacial da região do Extremo Oeste
Catarinense...............................................................................
31
Mapa de solos da região do Extremo Oeste
Catarinense...............................................................................
33
CAPÍTULO 1
Figura 1
Armazenamento de água facilmente disponível (AFD) na
camada 0-0,60 m em classes de solos sob Cultivo Mínimo
(CM), Semeadura Direta (SD) e Pastagem Perene (PP).
Região
do
Extremo
Oeste
Catarinense,
2011...........................................................................................
53
CAPÍTULO 2
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Produtividade média de milho na região do Extremo Oeste
Catarinense no período de 1990-2011.....................................
59
Redução de produtividade média estimada pelo modelo
ISAREG para três grupos de maturação de milho cultivado
em Cambissolo sob semeadura direta, em 19 épocas de
semeadura, no período de 1990-2011 na região do Extremo
Oeste Catarinense....................................................................
62
Redução de produtividade média estimada pelo modelo
ISAREG para cada ano agrícola em diferentes épocas de
semeadura de milho cultivado em Cambissolo sob
semeadura direta, no período de 1990-2011 na região do
Extremo Oeste Catarinense. Dados médios para três ciclos
de maturação de milho..............................................................
64
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Relação entre a redução de produtividade com base em
dados do IBGE e a razão (ETr Etc-1) para safras da cultura de
milho cultivado em Cambissolo sob semeadura direta, no
período de 1990-2011 na região do Extremo Oeste
Catarinense. Valores médios de 19 épocas de semeadura e
três ciclos de maturação de milho.............................................
65
Relação entre a redução de produtividade com base em
dados do IBGE e a redução de produtividade estimada pelo
modelo ISAREG para safras da cultura de milho cultivado em
Cambissolo sob semeadura direta, no período de 1990-2011
na região do Extremo Oeste Catarinense. Valores médios de
19 épocas de semeadura e três ciclos de maturação de
milho..........................................................................................
67
Probabilidade de ocorrência de redução de produtividade
estimada pelo modelo ISAREG para safras da cultura de
milho cultivado em Cambissolo sob semeadura direta, no
período de 1990-2011 na região do Extremo Oeste
Catarinense. Valores médios de 19 épocas de semeadura e
três ciclos de maturação de milho.............................................
68
Lista de Tabelas
METODOLOGIA GERAL
Tabela 1
Distribuição dos solos na região do Extremo Oeste
Catarinense...............................................................................
35
CAPÍTULO 1
Tabela 1
Tabela 2
Tabela 3
Tabela 4
Efeitos dos usos e manejos em Cultivo Mínimo (CM),
Semeadura Direta (SD) e Pastagem Perene (PP) sobre a
densidade
do solo (Ds),
porosidade total (Pt),
macroporosidade
(Ma),
mesoporosidade
(Me),
microporosidade (Mi), água facilmente disponível (AFD),
matéria orgânica (MO) e resistência à penetração (RP) de
três classes de solos sob diferentes usos ou manejos. Região
do Extremo Oeste Catarinense, 2011.......................................
48
Efeitos dos usos e manejos, solos e a interação destes sobre
a água facilmente disponível. Região do Extremo Oeste,
2011...........................................................................................
51
Significância dos contrastes entre os sistemas de uso e
manejo e as classes de solo sobre a AFD. Região do
Extremo Oeste, 2011.................................................................
51
Contribuição de cada variável, baseada na covariância, sobre
a água facilmente disponível. Região do Extremo Oeste
Catarinense, 2011.....................................................................
52
Sumário
Resumo .............................................................................................................
6
Abstract .............................................................................................................
7
Lista de Figuras..................................................................................................
8
Lista de Tabelas.................................................................................................
10
1 INTRODUÇÃO GERAL...................................................................................
13
2 REVISÃO DE LITERATURA..........................................................................
15
15
2.1 Sistemas de uso e manejo...........................................................................
15
2.2 Qualidade física do solo...............................................................................
16
2.3 Alterações em propriedades físico-hídricas.................................................
17
2.4 Armazenamento de água no solo................................................................
21
2.5 Deficiência hídrica e redução de produtividade na cultura do milho............
23
2.6 Modelos de simulação de balanço hídrico...................................................
27
3 METODOLOGIA GERAL................................................................................
30
3.1 Caracterização da Área de Estudo..............................................................
30
3.2 Solos da região do Extremo Oeste Catarinense..........................................
33
3.3 Sistemas de uso e manejo do solo na região do Extremo Oeste
Catarinense..................................................................................................
35
3.4 Dados
Meteorológicos
da
região
do
Extremo
Oeste
Catarinense............................................................................................
36
3.5 Propriedades físico-hídricas dos solos do Extremo Oeste Catarinense......
37
3.5.1 Coleta e preparo de amostras..................................................................
37
3.5.2 Granulometria...........................................................................................
38
3.5.3 Densidade do solo....................................................................................
39
3.5.4 Macroporosidade, mesoporosidade, microporosidade e porosidade total
39
3.5.5 Resistência à penetração..........................................................................
40
3.5.6 Curva característica de água no solo........................................................
40
3.5.7 Armazenamento de água facilmente disponível.......................................
41
3.6 Modelo ISAREG...........................................................................................
41
CAPÍTULO 1 - EFEITOS DE DIFERENTES SISTEMAS DE USO E MANEJO
NAS PROPRIEDADES FÍSICO-HÍDRICAS DE SOLOS DO
EXTREMO OESTE CATARINENSE………..........……………............
43
Introdução...........................................................................................
43
Materiais e métodos............................................................................
45
Resultados e discussão......................................................................
47
Conclusões..........................................................................................
53
CAPÍTULO 2 - IMPACTO DA DEFICIÊNCIA HÍDRICA NA REDUÇÃO DE
PRODUTIVIDADE DO MILHO NO EXTREMO OESTE DE SANTA
CATARINA....................................................................................
54
Introdução...........................................................................................
54
Materiais e métodos............................................................................
58
Resultados e discussão ......................................................................
61
Conclusões.........................................................................................
69
DISCUSSÃO GERAL........................................................................................
70
CONCLUSÕES GERAIS...................................................................................
72
REFERÊNCIAS..................................................................................................
73
1 INTRODUÇÃO GERAL
Os problemas de pesquisa que geraram este estudo relacionam-se com
questões de relevante importância para a região do Extremo Oeste Catarinense: os
sistemas de uso e manejo das principais classes de solos da região promovem
alterações sobre as suas principais propriedades físico-hídricas, interferem na
qualidade do solo e afetam o armazenamento de água disponível; os frequentes
períodos de deficiência hídrica induzem a redução da produtividade do milho, cultura
de maior importância socioeconômica regional. A definição do tema de pesquisa
justifica-se em função da demanda definida em 2009 pela Epagri – UGT9 na área de
gestão de recursos hídricos com ênfase em metodologias de captação,
armazenamento, utilização/reuso da água na agricultura.
A região do Extremo Oeste Catarinense é constituída de 21 municípios
pertencentes à microrregião de São Miguel do Oeste, cuja caracterização
socioeconômica tem como base a agricultura familiar. O setor agropecuário
apresenta
diversificados
sistemas
de
produção
agrícola
que
contribuem
significativamente na dinâmica econômica regional e estadual, destacando-se na
bovinocultura de leite como a quinta bacia leiteira do país, além da significativa
importância das cadeias produtivas do setor agroindustrial da suinocultura e
avicultura. As culturas de milho e soja se inserem nestas cadeias, pois tem elevada
demanda interna devido à produção insuficiente frente ao crescente consumo dos
produtos. A cultura do milho ocupa a maior área cultivada e produção agrícola entre
as culturas de importância econômica, seguida pela soja, fumo, trigo, feijão,
mandioca e pastagens anuais cultivadas (EPAGRI/CEPA, 2012).
Os tipos de usos e manejos dos solos da região constituem usos de
pastagens perenes associados às lavouras manejadas em semeadura direta ou
cultivo mínimo, conduzidos em sistemas de integração lavoura-pecuária em áreas
com a ocorrência predominante de Cambissolos, Latossolos e Nitossolos.
14
Esses sistemas geram impactos sobre as propriedades físico-hídricas dos solos que
podem comprometer o armazenamento de água do solo e a sua disponibilidade para
as plantas (FIDALSKI et al., 2008; DALMAGO et al., 2009). As complexas interações
dinâmicas entre os diferentes usos e manejos de solos com propriedades físicohídricas como a densidade do solo, resistência do solo à penetração, volume de
poros e a capacidade de armazenamento de água, em função do grau de alteração
estrutural provocado, podem comprometer a qualidade física do solo (SPERA et al.,
2010; MOREIRA et al., 2012; VEIGA et al., 2012; ROSSETTI; CENTURION, 2013).
A produção agrícola na região do Extremo Oeste Catarinense é realizada em
diferentes épocas de semeadura, basicamente em condições de sequeiro. A
ocorrência de períodos de deficiência hídrica, como a estiagem entre os anos de
2011 e 2012, gerou significativa redução de produtividade do milho, severas perdas
econômicas, problemas de abastecimento de água e declaração de situação de
emergência em mais de cento e cinquenta municípios do Estado de Santa Catarina
(EPAGRI/CEPA, 2012). A disponibilidade hídrica é um dos principais fatores para a
expressão do potencial de produção das culturas nas diversas regiões do mundo,
principalmente para o milho (BERGAMASCHI et al., 2004; NIED et al., 2005;
MASSIGNAM, 2005; NANGOI, 2010; WAGNER et al., 2013). As oscilações nas
safras de milho estão frequentemente associadas à disponibilidade de água,
especialmente no período crítico da cultura que vai do pendoamento ao início do
enchimento de grãos (BERGAMASCHI et al., 2004; NIED et al., 2005).
O objetivo geral deste estudo foi gerar informações para a melhoria do uso
da água na agricultura no contexto dos diversificados sistemas de produção de base
familiar e das condições edafoclimáticas na região do Extremo Oeste Catarinense.
Desse modo, o trabalho foi elaborado na forma de dois capítulos. No primeiro
analisaram-se os efeitos de diferentes sistemas de uso e manejo sobre as
propriedades físico-hídricas de solos da região de estudo. O tema abordado no
segundo capítulo foi o impacto da deficiência hídrica na redução de produtividade do
milho para a região.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Sistemas de uso e manejo
Os usos e manejos do solo devem manter as propriedades físicas do solo o
mais próximo possível das condições originais em que se encontrava na natureza
para assegurar a qualidade física do solo e a sustentabilidade do sistema produtivo.
Nesse sentido, os manejos conservacionistas como a semeadura direta se
aproximam em alguns aspectos das condições naturais, mas não reproduzem as
condições das coberturas naturais originais de mata, cerrado ou campos nativos
(FUENTES-LLANILLO et al., 2006). Os diversificados sistemas de uso e manejo do
solo objetivam minimizar os efeitos da degradação da sua estrutura, que por
consequência influenciam a compactação e a restrição à infiltração de água, os
quais podem comprometer o desenvolvimento do sistema radicular das plantas e a
produtividade das culturas (ROSSETI; CENTURION, 2013).
A semeadura direta realizada com a mínima mobilização e sem o preparo
prévio do solo, sobre a palha originada de resíduos culturais, caracteriza o Sistema
de Plantio Direto (SPD). No Estado de Santa Catarina, atinge 100% da área
cultivada com soja, 90% da área com trigo e 80% da área com milho e feijão. O SPD
é praticado em diversas escalas de produção de grãos, principalmente entre o
Planalto e o Extremo Oeste Catarinense, regiões nas quais a produtividade
aumentou em média 10% em relação ao manejo convencional e os custos de
produção diminuíram porque não ocorrem as operações de aração e gradagens. Na
safra agrícola 2010/2011 o SPD abrangeu mais de um milhão de hectares
cultivados, com acréscimo de R$ 247,8 milhões na renda bruta da produção
estadual de grãos, devido à melhoria nas condições físicas e químicas do solo,
redução da evaporação da água e do processo erosivo nas lavouras (VEIGA, 2013).
16
O manejo do solo em cultivo mínimo com o uso do escarificador é
caracterizado por mobilizar o solo em menor intensidade do que o arado de discos e
grade pesada. O escarificador é um equipamento normalmente composto de
ponteiras estreitas (4 a 8cm de largura), espaçadas de 25 a 32cm. Os
escarificadores equipados com hastes que formam com a superfície do solo um
ângulo ao redor de 20º a 25º propiciam força de tração baixa, penetração fácil e
movimentação adequada no solo. Para o adequado preparo do solo necessita ser
operado em solo com teor de umidade equivalente ao ponto de friabilidade e
dispensa a gradagem de nivelamento do solo quando adaptado com pentes de
discos ou rolo destorroador (FERREIRA et al., 2000).
O uso de pastagens anuais no inverno, manejadas sob pastejo direto, em
alternância com a semeadura direta de culturas para produção de grãos no verão,
caracterizam o sistema de integração lavoura-pecuária (SILP), muito difundido no
Sul do Brasil (VEIGA et al., 2012). Independentemente do sistema de uso e manejo
do solo associado ao SILP, o controle da pressão de pastejo e da taxa de lotação
animal em função da produção e do manejo adequado de pastagens proporciona a
manutenção e melhoria da qualidade física do solo (FIDALSKI et al., 2008).
2.2 Qualidade física do solo
A avaliação da qualidade do solo é destinada a fornecer uma melhor
compreensão e consciência de que os recursos do solo são corpos vivos com
propriedades físicas, processos biológicos e químicos, e realizando serviços
ecossistêmicos essenciais (KARLEN et al., 2003). A qualidade do solo foi definida
por Doran e Parkin (1994) como a aptidão do mesmo funcionar dentro dos limites
de um ecossistema natural ou manejado para sustentar a produtividade de plantas e
animais, manter ou aumentar a qualidade do ar e da água e promover a saúde das
plantas, dos animais e dos homens. Do ponto de vista técnico, um sistema de
manejo deve contribuir para a manutenção ou melhoria da qualidade do solo e do
ambiente, bem como para a obtenção de rendimentos adequados das culturas em
longo prazo (SPERA et al., 2010).
A qualidade física do solo é estabelecida através de indicadores que se
relacionam com as suas propriedades físicas, principalmente a densidade do solo,
distribuição do tamanho dos poros, infiltração da de água do solo e resistência à
17
penetração (LANZANOVA et al., 2007; MOREIRA et al., 2012; ROSSETTI;
CENTURION, 2013). Estas propriedades físicas devem ser condizentes com as
condições estruturais que estabelecem um adequado funcionamento físico do solo.
Assim, fatores relacionados com o solo (textura) e com o manejo (matéria orgânica e
estrutura), que influenciam a distribuição do tamanho de poros, refletem alterações
sobre as propriedades físicas e, portanto, na qualidade física do solo (MAIA, 2011).
A qualidade do solo, do ponto de vista físico, conforme Reichert et al. (2003)
está associada àquele solo que: a) permite a infiltração, retenção e disponibilização
de água às plantas, córregos e subsuperfície; b) responde ao manejo e resiste à
degradação; c) permite as trocas de calor e de gases com a atmosfera e raízes de
plantas; e d) possibilita o crescimento das raízes. Para os mesmos autores quando
empregamos a expressão qualidade do solo, estamos nos referindo à capacidade
física do solo em sustentar o pleno desenvolvimento de plantas.
As propriedades físicas mais amplamente utilizadas na quantificação da
qualidade física do solo são a densidade e a porosidade do solo (FIDALSKI et al.,
2008). Entretanto, conforme Lanzanova et al. (2007), a infiltração de água no solo é
considerada uma avaliação adequada para estimar sua qualidade física e estrutural,
sendo fortemente influenciada pelo grau de compactação do solo, diminuição da
porosidade, tamanho e continuidade de poros. Segundo Rossetti e Centurion (2013),
sabendo-se, porém, que o cultivo inadequado do solo altera os atributos físicos em
relação ao solo não cultivado, surge a necessidade de se quantificar e qualificar as
condições estruturais do solo para, desta forma, obter informações sobre a eficácia
do manejo do solo e suas influências na produtividade da cultura agrícola.
2.3 Alterações nas propriedades físico-hídricas do solo
A relação dos diferentes usos e manejos de solos com as complexas
interações dinâmicas entre a densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt),
macroporos (Ma), mesoporos (Me) e microporos (Mi) e o armazenamento de água
facilmente disponível (AFD) e resistência à penetração (RP) podem expressar
alterações na qualidade física do solo (SPERA et al., 2010; VEIGA et al., 2012;
ROSSETI; CENTURION, 2013).
As alterações em propriedades físico-hídricas em função dos sistemas de
uso e manejo do solo destacam as vantagens de manejos conservacionistas como a
18
semeadura direta quanto aos teores de matéria orgânica do solo (MOS), na
estabilidade dos agregados, na compressibilidade e na condutividade hidráulica,
mas revelam limitações quanto à Ds e RP, enquanto o cultivo mínimo baseado na
escarificação demonstra eficiência na velocidade de infiltração, na condutividade
hidráulica e na RP (FUENTES-LLANILLO et al., 2006).
No sistema plantio direto (SPD), a possibilidade de compactação da camada
superficial do solo tem sido apontada como um dos fatores de redução da qualidade
física. Contudo, a utilização do SPD normalmente propicia o incremento de MOS e o
desenvolvimento de um sistema poroso contínuo e estável, que atenuam os
impactos negativos da compactação. Independentemente dos limites críticos de RP,
verificou-se que a qualidade física de um Latossolo Vermelho não é limitante à
produção de culturas após 30 anos de utilização do SPD (BETIOLI JUNIOR et al.,
2012). O SPD contribui para a redução das perdas de solo, água e nutrientes
provocadas pela erosão hídrica, constituindo o principal tipo de manejo de solo
utilizado na produção de grãos na região Sul do Brasil (TORMENA et al., 2007).
A adoção de semeadura direta em um Argissolo Vermelho em Eldorado do
Sul (RS) aumentou os teores de MOS na camada superficial e a RP em
subsuperfície em relação ao preparo convencional, no qual o revolvimento do solo
não influenciou a Pt e a distribuição do tamanho dos poros, mas aumentou a
condutividade hidráulica saturada em superfície, que por sua vez, não restringi u o
desenvolvimento radicular e também não afetou o armazenamento de AFD entre os
manejos avaliados (SILVA et al., 2005). O preparo escarificado de um Latossolo
Vermelho permitiu maior retenção de água na camada superficial em função do
aumento da Pt, enquanto a maior disponibilidade de água foi verificada em
profundidade, no manejo em plantio direto, quando comparado ao preparo
escarificado e convencional (CASTRO et al., 2010).
Os tipos de manejo que mobilizam o solo, como o cultivo mínimo com
escarificação, promovem alterações na sua estrutura, na qual a magnitude das
mudanças é reduzida ao longo do tempo após a operação e depende da classe do
solo, do método de preparo e do teor de água no solo. Na avaliação dos manejos
em preparo convencional, plantio com escarificação e semeadura direta, em um
Nitossolo Vermelho, após o período de um ano do preparo do solo verificou-se o
aumento da Pt, da Ma e Me, e a redução da Ds na camada superficial (0,00–0,05m),
19
porém esse efeito diminuiu nas avaliações realizadas após nove anos nesses
manejos, devido à reconsolidação natural do solo (VEIGA et al., 2008).
O uso continuado do SILP pode promover alterações nos atributos físicos do
solo e afetar a produtividade das culturas semeadas em sucessão à pastagem. No
SILP, o pisoteio animal pode aumentar a Ds e reduzir a Pt, ambos indicadores do
aumento do estado de compactação, verificado especialmente na camada superficial
do solo (VEIGA et al., 2012). A compactação é caracterizada pela redução do
volume de poros, da taxa de difusão de oxigênio e da água disponível para as
plantas, e pelo aumento da Ds, da RP e da energia de retenção da água no solo,
refletindo a intensidade de preparo do tipo de manejo do solo utilizado, a umidade no
momento das operações, as pressões exercidas, a espessura da camada
mobilizada e o histórico de uso da área (GENRO JÚNIOR et al., 2009).
A degradação da qualidade do solo em SILP foi observada por Lanzanova et
al. (2007) e Fidalski et al. (2008), a partir de índices considerados críticos para a Ds
> 1,4Mg m-3, Pt < 0,50m3 m-3, Ma < 0,10m3 m-3 e RP > 2,0MPa. Esse valor de RP foi
proposto por Taylor et al. (1966) para a camada superficial do solo (< 0,10m),
embora alguns autores admitam RP (> 2,5MPa) em SILP (PETEAN et al., 2010) e (>
3,5MPa) em solos sob semeadura direta (TORMENA et al., 2007).
Na avaliação da qualidade física de Latossolos Vermelhos do Noroeste do
Rio Grande do Sul sob SILP, Collares et al. (2011) verificaram que o pisoteio animal
na camada superficial do solo (0,10m) indicaram aumento da compactação, onde os
valores de Ds estavam acima de 1,4Mg m-3, a Ma abaixo de 0,10m3 m-3 e a RP
acima de 2MPa, indicadores da degradação física do solo e da necessidade de
práticas de manejo adequadas para a recuperação desses solos.
Entretanto, as alterações sobre as propriedades físico-hídricas dos solos
nem sempre atingem índices considerados críticos, que se traduzem em limitações
para o desenvolvimento das raízes e das plantas. Em um Latossolo Vermelho do
Noroeste do Paraná, após oito anos de SILP com semeadura direta, a densidade do
solo, porosidade e a permeabilidade do solo ao ar não confirmaram a hipótese de
que o pisoteio animal reduziu a qualidade física do solo (MOREIRA et al., 2012).
Entretanto, os mesmos autores verificaram que a intensificação de pastejo indicou a
redução da qualidade física do solo na camada até 0,15m devido aos valores
restritivos de RP (entre 2,5 e 4,0MPa), onde este atributo apresentou maior
sensibilidade na detecção de alterações físicas entre os manejos das áreas.
20
Em um Latossolo Vermelho, na região do Cerrado de Minas Gerais,
submetido aos usos e manejos de semeadura direta, preparo convencional do solo,
pastagem e campo nativo, não foram observadas alterações significativas com
relação aos atributos físicos, nos quais todos os sistemas de uso e manejo avaliados
apresentaram valores médios de Ma próximos ou superiores daquele considerado
ideal (0,33m3 m-3). Apenas no campo nativo não ocorreu valores de RP maiores que
2MPa. As maiores variações do índice de sensibilidade (Is), usado para estimar o
grau das alterações dos atributos físicos do solo em função dos diferentes usos
demonstraram, para os atributos capacidade de campo e condutividade hidráulica
saturada, o efeito prejudicial do preparo convencional e uso de pastagem sobre a
estrutura do solo quando comparados à semeadura direta (TORRES et al., 2011).
As pressões
provocadas pelo pisoteio animal pode determinar
a
compactação da camada superficial do solo, no qual alterações dos atributos físicos
como a RP, Ma e condutividade hidráulica saturada foram os indicadores mais
sensíveis de diferentes formas de uso e manejo em um Latossolo Vermelho-Amarelo
do Cerrado Mato-Grossense. Nestes sistemas, as maiores alterações nas
propriedades físico-hídricas do solo ocorreram na área sob plantio direto, porém não
apresentaram índices críticos ao desenvolvimento das plantas e elevaram a
capacidade de armazenamento de água (SILVA et al., 2008).
Na região do Planalto Médio do Rio Grande do Sul, em SILP sob plantio
direto, o aumento da compactação na camada de 0-0,05m foi evidenciado pelo
aumento da Ds. Na camada de 0-0,15m a compactação foi verificada pelo aumento
da Ma e na camada 0-0,20m pela redução da Pt e aumento da RP. Entretanto, o
manejo através de pastejo contínuo não afetou a taxa de infiltração de água no solo
após a cultura do milho, devido ao aporte de MOS e manutenção de resíduos
culturais na superfície do solo (LANZANOVA et al., 2007).
Em um Nitossolo manejado em SILP, a semeadura direta de pastagem de
inverno, independentemente do revolvimento adicional do solo com grade
niveladora, não alterou os atributos físicos do solo, com exceção da RP. Além disso,
não afetaram a fitomassa aérea remanescente da pastagem e o rendimento das
culturas de soja e milho cultivadas em sucessão à pastagem (VEIGA et al., 2012).
Em um Latossolo Vermelho, em Coxilha (RS), após dez anos da implantação de seis
SILP sob plantio direto, verificou-se que apesar dos indícios de compactação, esta
não atingiu níveis considerados críticos ao desenvolvimento dos cultivos, apesar da
21
Ma apresentar, de modo geral, valores abaixo de 0,10m3 m-3, considerado ideal para
o enraizamento e desenvolvimento das plantas (SPERA et al., 2010).
O manejo inadequado das pastagens de inverno associado ao uso de
monoculturas no verão pode limitar o aporte de resíduos vegetais ao solo e reduzir
os estoques de MOS em SILP. Em um Argissolo Vermelho-Amarelo da região do
Planalto Médio Gaúcho, foi necessária a adição de 4,5Mg ha-1 ano -1 de carbono
orgânico através de resíduos vegetais para que se mantivessem os estoques
originais de MOS em campo nativo sob SILP. Nesta condição, os resíduos culturais
da soja no verão foram responsáveis por mais da metade do aporte de carbono
orgânico ao solo, recomendando-se, nesta situação, incluir no manejo de rotação de
culturas espécies para cobertura do solo com alta produção de fitomassa
(NICOLOSO et al., 2008).
A consorciação de espécies de Brachiaria spp. e milho proporcionaram
aumento na Ma do solo na camada de 0,0-0,10m e nas camadas de 0,0-0,10 e 0,200,30m para Pt, nos quais a boa quantidade de palha foi suficiente para manutenção
da estabilidade do manejo em semeadura direta (CHIODEROLI et al., 2012). A
manutenção de resíduos vegetais formadores de palha no manejo de semeadura
direta contribui para o aumento da MOS, que atua como condicionador do solo, com
efeitos favoráveis à maior estabilidade dos agregados, aumento da Pt e redução da
Ds. A palha mantida sobre a superfície do solo com o acúmulo de MOS atua
positivamente sobre a taxa de infiltração e armazenamento de água no solo
(BRAIDA et al., 2010).
2.4 Armazenamento de água no solo
O conhecimento do armazenamento de água no solo e suas relações com
os atributos físicos do solo são de importantes para o manejo do solo, da água e das
culturas, visto que os sistemas de uso e manejo afetam a estrutura do solo e podem
influenciar a disponibilidade de água para as plantas (SILVA et al., 2005). Os solos
funcionam como um sistema complexo que retém e disponibilizam água, ar, calor e
nutrientes para o desenvolvimento vegetal, sendo capaz de proporcionar um
ambiente físico favorável ao crescimento radicular e a maximização da produtividade
das culturas (TORMENA et al., 2002). Neste contexto, estudos avaliaram as
alterações nas propriedades físico-hídricas de solos submetidos a diferentes
22
sistemas de uso e manejo sobre os processos envolvidos no armazenamento de
água e na qualidade física de solos, especialmente em SILP (LANZANOVA et al.,
2007; MOREIRA et al., 2012; VEIGA et al., 2012; JEMAI et al., 2013).
A disponibilidade de água às plantas não está diretamente relacionada à
capacidade de armazenamento de água no solo, visto que o armazenamento
depende da textura, do espaço poroso e da profundidade do solo, enquanto a
disponibilidade às plantas é influenciada pelas propriedades do solo e pela
capacidade de extração de água pelas plantas nos diferentes teores de umidade e
tensões de energia de retenção da água no solo. O maior armazenamento de água
no solo pode não representar maior disponibilidade de água às plantas quando
houver restrições ao desenvolvimento radicular e redução severa na disponibilidade
de água em situação de deficiência hídrica. Assim, as variações no armazenamento
de água disponível relacionam-se à textura, aos sistemas de uso e manejo dos
solos, além da quantidade e distribuição das chuvas (PETRY et al., 2007).
Os impactos favoráveis do plantio direto sobre alguns atributos relacionados
ao armazenamento de água foram verificados, após três e sete anos, em um solo
argiloso do Norte da Tunísia. A melhoria significativa dos teores de água disponível
com a maior retenção de água na camada 0-0,10m, aumento do armazenamento de
água e adequada infiltração de água em profundidade foram atribuídos ao aumento
da matéria orgânica do solo, maior porosidade total e macroporosidade, redução da
densidade do solo e da microporosidade ao longo do tempo em relação ao preparo
convencional do solo (JEMAI et al., 2013).
Em um Argissolo Vermelho em Eldorado do Sul (RS), Dalmago et al. (2009)
verificaram que o armazenamento de água foi 80% maior no sistema de plantio
direto próximo à superfície (2,5cm) e em potenciais matriciais mais elevados, com a
maior disponibilidade de água às plantas em relação ao preparo convencional. Nesta
camada superficial do solo, a mesoporosidade, que é o tamanho de poros
responsável pela retenção da água facilmente disponível às plantas, apresentou
valores mais elevados e variação direta com a densidade do solo no plantio direto,
diferenciando-se significativamente do preparo convencional. Essa tendência,
segundo os mesmos autores, foi atribuída ao maior teor de matéria orgânica nas
camadas superficiais, a maior agregação do solo, estabilidade da estrutura,
agregados mais resistentes e a redução da densidade do solo no plantio direto,
23
enquanto para profundidades maiores (60 e 75cm), a variabilidade natural do solo
explica as variações da mesoporosidade entre os dois manejos avaliados.
A disponibilidade de água para a cultura do milho cultivado em manejos de
semeadura direta e preparo convencional, foi avaliada por Petry et al. (2007) em um
Argissolo Vermelho de Santa Maria (RS). Em dois anos consecutivos de cultivo, os
sistemas de manejo não influenciaram a capacidade de armazenamento e a
disponibilidade de água às plantas de milho, as quais quando submetidas à
deficiência hídrica terminal apresentaram índice de área foliar diretamente
relacionado à extração de água na camada superficial do solo.
A capacidade de armazenamento de água é um indicador sensível para
avaliar os efeitos da intensificação do pastejo em SILP, no qual o controle da taxa de
lotação animal em função da produção de forragem não comprometeu a qualidade
física do solo (FIDALSKI et al., 2008). Nesse sistema, o indicador da capacidade de
armazenamento de água no solo, calculado através da razão entre o conteúdo de
água do solo retido à capacidade de campo no potencial matricial de -10kPa e a
porosidade total do solo,
revelaram que o tratamento da gramínea coastcross
(Cynodon dactylon) com a aplicação de 200kg ha -1 de Nitrogênio anualmente
apresentou a maior capacidade de reter água no solo (0,49), aproximando-se do
índice ideal de 0,66 (adimensional) proposto por Reynolds et al. (2002).
2.5 Deficiência hídrica e redução de produtividade na cultura do milho
As oscilações nas safras de milho nas principais regiões produtoras do Brasil
estão associadas à deficiência hídrica, principalmente no período crítico da cultura
que ocorre entre a polinização, formação do zigoto e desenvolvimento inicial do
grão. Nesse período a razão Etr Etc-1 explica quase 80% das variações na produção
de grãos, que se estabiliza acima de uma razão de 0,7. As reduções de
produtividade do milho são frequentes e intensas no Rio Grande do Sul, apesar da
tendência de aumento de rendimento da cultura decorrentes de avanços
tecnológicos em insumos, melhoramento genético e manejo da cultura, além da
redução
dos
riscos
climáticos
proporcionada
pelo
zoneamento
agrícola
(BERGAMASCHI et al., 2006).
A disponibilidade hídrica é o fator mais importante para a expressão do
rendimento potencial da cultura do milho. Para quantificá-la, a evapotranspiração
24
relativa é um dos indicadores utilizados, definida através da relação entre a
evapotranspiração real (Etr), decorrente da disponibilidade hídrica existente, e a
evapotranspiração da cultura (Etc) da cultura em cada subperíodo do ciclo de
desenvolvimento das plantas. Sequencialmente, a determinação da fração deficitária
de água (FD = 1 – Etr Etc-1) permite a identificação das épocas de semeadura com
menor risco de deficiência hídrica às culturas (NIED et al., 2005).
Nos estudos das relações solo-água-planta-atmosfera e na caracterização
da disponibilidade hídrica um índice amplamente utilizado é a relação Etr Etc -1,
também denominado índice R ou ISNA (Índice de satisfação das necessidades de
água). Esse índice varia entre zero e um, indicando ótima disponibilidade hídrica
quando o valor for igual a um e, consequentemente, quanto mais próximo de zero
maior a deficiência hídrica (LEIVAS et al., 2006). Considerando o valor de R = 0,6
proposto por Silva e Azevedo (1994), como o índice crítico de transição entre as
condições de umidade favoráveis às culturas, os riscos de deficiência hídrica para o
milho, no Rio Grande do Sul, foram classificados por Matzenauer et al. (2002) em
três faixas: áreas de baixo risco (Etr Etc -1 > 0,70); médio risco (0,50 ≤ Etr Etc -1 ≤
0,70) e áreas de alto risco (Etr Etc -1 < 0,50).
O milho é cultivado em todas as regiões do Estado de Santa Catarina, em
diversas condições climáticas e diferentes épocas de semeadura. Entretanto, as
adversidades climáticas são frequentes e geralmente determinam períodos de
deficiência hídrica entre os meses de novembro a janeiro na região do Oeste
Catarinense com elevada redução de produtividade para a cultura. De maneira
geral, as semeaduras do cedo (setembro a meados de outubro) resultam em maior
produtividade de milho, estimulando a floração em momentos de menor risco de
estresse causados pelas altas temperaturas e baixa umidade durante a polinização,
mas é dependente da temperatura do solo para uma rápida germinação e
emergência. Assim, para a região de Chapecó (SC), as semeaduras entre 10 de
setembro e 10 de outubro são as mais produtivas, devendo-se evitar semeaduras a
partir de janeiro devido à queda drástica na produtividade pela redução da radiação
solar e risco de geadas durante o ciclo da cultura (FLESCH; MASSIGNAM, 2000).
A ocorrência de deficiência hídrica é indicada como uma das grandes
causas de variabilidade da redução de produtividade no milho em Santa Catarina.
Em função da estiagem ocorrida na safra 2004/2005 os municípios da região do
Meio Oeste Catarinense apresentaram redução de produtividade no milho que
25
variaram de 40 a 64%, devido às diferenças entre as épocas de semeadura e à
pequena intensidade de precipitações. Nesta safra, a análise das épocas de
semeadura através de modelos de simulação demonstrou a inexistência de
escalonamento das épocas de semeadura em vários municípios, sendo que
naqueles com plantios no mês de dezembro houve maior impacto da estiagem
(MASSIGNAM, 2005).
Em períodos de ocorrência de deficiência hídrica severa em que há
restrições ao desenvolvimento radicular da cultura do milho, a maior capacidade de
armazenamento de água no solo pode não representar aumento da disponibilidade
de água às plantas. Entretanto, o comportamento das plantas cultivadas em
períodos de deficiência hídrica é influenciado pela intensidade com que ocorre esse
déficit e da adaptação das plantas às situações adversas. As plantas desenvolvem
alguns mecanismos fisiológicos que permitem a obtenção de produtividades
satisfatórias, mesmo em situações de deficiência hídrica quando a falta de água
ocorre de maneira gradativa (PETRY et al., 2007).
A avaliação dos riscos climáticos associados às épocas de semeadura da
cultura do milho para Campos Novos (SC) foram analisadas por Massignam (2007).
Nesta região, verificou-se uma pequena diferença na disponibilidade hídrica média
entre dezoito épocas de semeadura simuladas, indicando que a disponibilidade
hídrica não interfere na determinação da época de semeadura para a cultura do
milho. Entretanto, os maiores valores da relação Etr Etc-1 ocorreram no final da
época de semeadura simulada (janeiro), demonstrando uma tendência de
decréscimo da deficiência hídrica a partir das semeaduras do cedo (agosto).
As melhores épocas de semeadura de milho para Campos Novos (SC)
situam-se entre o final de setembro até meados de novembro, condicionando a
decisão do momento da semeadura à ocorrência de temperatura média do ar
próxima ou acima da média climatológica. Essa decisão também deve considerar o
decréscimo da radiação solar que determina uma menor produção de biomassa
devido à diminuição das taxas de fotossíntese, e consequentemente a redução da
produtividade da cultura. O declínio da radiação solar influencia negativamente tanto
as semeaduras do cedo (mês de agosto), na qual afeta o subperíodo da emergência
à floração, como nas semeaduras do tarde (final de dezembro até janeiro) quando
interfere na fase crítica do enchimento de grãos (MASSIGNAM, 2007).
26
Entre os fenômenos climáticos de maior importância no Brasil está o El Niño
Oscilação Sul (ENOS), de ocorrência no Oceano Pacífico Equatorial, relacionado no
Sul do Brasil ao aumento do volume de chuvas. A fase oposta é representada pelas
condições de La Niña, que no Oeste Catarinense registra chuvas de moderada a
forte intensidade, geralmente abaixo da média no bimestre outubro/novembro,
coincidindo com períodos críticos do milho semeado entre agosto/setembro.
Resultados indicaram que o Oeste Catarinense é a região com o maior req uerimento
de irrigação para o milho em anos de La Niña, na qual as reduções de produtividade
por deficiência hídrica tendem a ser menores para semeaduras realizadas a partir de
10 de outubro (MINUZZI; RIBEIRO, 2012).
O milho pertence ao grupo de plantas com metabolismo fotossintético do tipo
C4, caracterizado pelo elevado potencial produtivo. Porém, mesmo em anos de El
Niño, que indicam uma distribuição favorável de chuvas, há risco de redução de
produtividade de milho se ocorrer deficiência hídrica no período crítico da cultura,
que vai do pendoamento ao início do enchimento de grãos. Os componentes da
produção de grãos de milho mais afetados em condições de deficiência hídrica no
período crítico da cultura foram o número de grãos por espiga e o número de
espigas por planta (BERGAMASCHI et al., 2004).
A escolha da época de semeadura do milho é um processo de tomada de
decisão importante que influencia a produtividade da cultura, sendo condicionada
pela disponibilidade hídrica e condições térmicas do solo durante a semeadura. Os
riscos de semeaduras tardias de milho para a região Planalto Catarinense,
simulados através do modelo Ceres-Maize, demonstraram a inviabilidade de
semeaduras após o mês de janeiro devido ao elevado risco de frustração de colheita
com a redução de produtividade de milho, associada principalmente à deficiência
hídrica, às baixas temperaturas, à diminuição da radiação solar e ao alto risco de
geadas (CARDOSO; SOCCOL, 2008).
A maior frequência de deficiência hídrica no município de Santa Maria (RS),
considerando o ciclo total da cultura do milho, ocorre para as épocas de semeadura
de início de outubro à primeira quinzena de dezembro, porém as deficiências mais
acentuadas ocorrem para as épocas de semeadura de início de outubro à primeira
quinzena de novembro. As épocas de semeadura com menores probabilidades de
riscos de deficiência hídrica, durante os subperíodos mais críticos do milho, foram
determinadas entre dezembro à primeira quinzena de janeiro (NIED et al., 2005).
27
A variabilidade de precipitações pluviais na metade sul do Rio Grande do Sul
(sul do paralelo 30ºS) registra normais anuais inferiores a 1.500mm, enquanto a
metade norte possui totais anuais superiores a esse valor. A avaliação dos riscos de
deficiência hídrica apresentou uma maior probabilidade de ocorrência na região da
Campanha, principalmente entre o 2º decêndio de dezembro e o 2º de janeiro. A
menor deficiência hídrica na metade sul foi verificada na região da Depressão
Central do Estado (LEIVAS et al., 2006).
A estimativa da produtividade do milho em Guarapuava (PR) foi afetada pela
distribuição da disponibilidade hídrica ao longo do ciclo fenológico, com
probabilidade média próxima de 50% de redução da produtividade por deficiência
hídrica. Nessa região, indicou-se a data de 10 de novembro para semeadura de
milho por apresentar maior probabilidade de aumento da produção de grãos e menor
risco de deficiência hídrica na fase da antese à fecundação (WAGNER et al., 2013).
Os efeitos das épocas de semeadura do milho safrinha em Londrina (PR) indicaram
aumentos do ciclo de 120 a 140 dias para semeaduras em janeiro e de 160 a 170
dias para semeaduras em abril, com tendência de aumento de falhas no
estabelecimento da cultura devido à deficiência hídrica e risco de geada à medida
que se atrasou a semeadura (CARDOSO et al., 2004).
2.6 Modelos de simulação de balanço hídrico
Os diversos modelos de simulação do balanço hídrico constituem
ferramentas preciosas para a determinação das necessidades de água pelas
culturas, planejamento de projetos de irrigação e avaliação do uso da água na
agricultura (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992). Considerando-se os custos e o tempo
necessários em procedimentos experimentais, predições de balanço hídrico vêm
sendo satisfatoriamente realizadas através de modelos de simulação (LOUZADA,
2004). Os softwares computacionais usados nestas aplicações são programas que
calculam o consumo de água da cultura e de irrigação para diferentes condições de
manejo e padrões de cultivo, permitem avaliar o rendimento e a quebra de
produtividade da cultura a partir de dados do clima, do solo e da cultura (PEREIRA
et al., 2003). Possibilitam, também, a escolha correta da época de semeadura, para
que a cultura não fique exposta a déficits hídricos em momentos cruciais para a
obtenção de boas produções (FRIZZONE et al., 2005; VIVAN, 2010).
28
No oeste do Estado de Santa Catarina, a intensificação da produção agrícola
sem o acompanhamento de práticas adequadas de manejo e de uma sólida
regulamentação da atividade pode levar a sérios problemas ambientais, como os
observados na produção intensiva de suínos que tem causado grande acúmulo de
dejetos e, consequentemente, poluição da água. Os tomadores de decisões
frequentemente questionam os pesquisadores da área de recursos naturais sobre
práticas de manejo e decisões relacionadas à legislação ambiental. Para auxiliar na
resposta à esses questionamentos, modelos de simulação do ambiente podem ser
ferramentas úteis, uma vez que podem ser usados para explorar as consequências
de diversas práticas de manejo (BACIC et al., 2008).
O movimento cíclico do balanço da água no solo inicia com a sua infiltração,
continua com o armazenamento da água na região do sistema radicular das plantas
e termina com sua remoção através da evaporação, da absorção pelas raízes e da
drenagem. A contabilização das entradas e saídas de água que ocorrem num
volume de solo caracteriza a variação do armazenamento de água num determinado
intervalo de tempo onde o solo representa o reservatório de água. As formas de
entrada de água no sistema podem ocorrer através da chuva, orvalho, escoamento
superficial, a ascensão capilar e/ou irrigação. As possíveis saídas de água são
representadas pela evapotranspiração, escoamento subterrâneo e a percolação ou
drenagem profunda. O armazenamento de água no solo pode atuar tanto nas
entradas como nas saídas de água no balanço hídrico (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992).
Diversos modelos foram desenvolvidos para quantificar o balanço hídrico
visando a avaliação do déficit hídrico e as estratégias de irrigação. Estes modelos
podem ser classificados em modelos pedológicos, baseados na determinação dos
teores de água no solo; modelos físicos, que analisam a relação do teor de umidade
com a tensão da água no solo; modelos fisiológicos, que relacionam a deficiência
hídrica do solo com as reações das plantas; modelos irrigacionistas, que utilizam
valores de evapotranspiração determinados por algum método de estimativa, como
Penman-Monteith,
Thorthwaite,
tanque
“Classe
A”
e
outros,
e
modelos
climatológicos, baseados no balanço entre a precipitação e a evapotranspiração da
cultura (VIVAN, 2010).
Os modelos de simulação podem ser basicamente agrupados em modelos
mecanicistas (determinísticos), baseados na simulação do fluxo de água no solo, e
os modelos matemáticos (empíricos), baseados no cálculo direto do balanço hídrico
29
da água do solo (ROSA et al., 2012). Para os mesmos autores, os modelos
mecanicistas são altamente exigentes em termos de dados, particularmente em
relação às propriedades hidráulicas do solo e das culturas, além de informações
nutricionais, geralmente requerem investimento substancial para a aquisição de
dados e necessitam de complexa parametrização e calibração. Exemplos desses
modelos incluem CERES-Maize (JONES; KINIRY, 1986), DSSAT (NIELSEN et al.,
2002), SWAP (VAZIFEDOUST et al., 2008) e AquaCrop (RAES et al., 2009).
Em contraste aos modelos mecanicistas, os modelos matemáticos são
geralmente concebidos para a simulação mais prática da programação de irrigação
que pode ser de natureza empírica. Os modelos matemáticos exigem menos dados
de entrada do solo, tem mais fácil parametrização da cultura, e pode empregar
procedimentos mais simples para estimar a evapotranspiração da cultura, tais como
os modelos de Stewart (STEWART et al., 1977; DOORENBOS; KASSAM, 1979) e
JENSEN (1986). A precisão destes modelos no manejo da irrigação é alta quando
os dados de solo e clima são de boa qualidade. Estes modelos são muito
adequados para a programação de irrigação, além de permitirem avaliar a
deficiência hídrica para se estimar, por exemplo, a redução de produtividade, como
nos modelos ISAREG (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992; LIU et al., 1998), CROPWAT FAO (SMITH, 1989), ISM (GEORGE et al, 2000), BUDGET (RAES et al., 2006), Osiri
(CHOPART et al., 2007) e PILOTE (KHALEDIAN et al., 2009).
O ISAREG é um modelo matemático de simulação do balanço hídrico do
solo, facilmente parametrizado, que requer apenas a caracterização hidráulica
essencial do solo e dados básicos da cultura, além de adotar funções simplificadas
da relação água-rendimento para avaliar os efeitos da deficiência hídrica nas
reduções de produtividade (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992). Apesar da simplicidade
deste modelo em relação aos que exigem parametrizações complexas, o ISAREG
também necessita de validação de seus pressupostos antes de sua utilização
(JOBIM, 2007). O modelo ISAREG foi aplicado com bons resultados para diversas
culturas e ambientes, tanto no âmbito internacional como para as condições da
agropecuária brasileira (PEREIRA et al., 2003; VICTORIA et al., 2005; JOBIM, 2007;
POPOVA; PEREIRA, 2011; CHATERLÁN et al., 2012; GUADAGNIN et al., 2012;
SARAIVA et al., 2013).
3 METODOLOGIA GERAL
3.1 Caracterização da Área de Estudo
O trabalho teve como área de abrangência a região do Extremo Oeste do
Estado de Santa Catarina, com área total de 4.241,99 km2 (Fig. 1). A região agrupa
21 municípios (Anchieta, Bandeirante, Barra Bonita, Belmonte, Descanso, Dionísio
Cerqueira, Guaraciaba, Guarujá do Sul, Iporã do Oeste, Itapiranga, Mondaí, Palma
Sola, Paraíso, Princesa, Riqueza, Romelândia, Santa Helena, São João do Oeste,
São José do Cedro, São Miguel do Oeste e Tunápolis) que constituem a
microrregião de São Miguel do Oeste. A região do Extremo Oeste Catarinense
pertence à mesorregião Oeste Catarinense, cuja base econômica e social é
fundamentada na agricultura familiar. A região delimita-se ao norte com o Estado do
Paraná, ao sul com o Estado do Rio Grande do Sul, a leste com a microrregião de
Chapecó e a oeste com a Argentina (EPAGRI/CEPA, 2012).
A região do Extremo Oeste abrange totalmente a bacia hidrográfica do rio
Peperi-Guaçu e parte da bacia do rio das Antas, que ocupam respectivamente 2.183
e 3.652km2. Estas bacias constituem a Região Hidrográfica 1 (RH1) de Santa
Catarina que têm suas nascentes no limite entre os Estados do Paraná e Santa
Catarina e deságuam na margem direita do rio Uruguai (SANTA CATARINA, 2008).
Os estudos para elaboração do Plano Estadual de Recursos Hídricos de
Santa Catarina (PERH/SC) no ano de 2008 verificaram a estimativa total de
disponibilidade de água para a dessedentação animal nas bacias dos rios PeperiGuaçu e das Antas, consecutivamente de 512.257 e 577.471m 3, em cenário de
crescente aumento da atividade de bovinocultura de leite na região, além da alta
concentração de suínos e aves existentes. A demanda de água para irrigação é
estimada em 22.098 e 23.605m3 mês -1, nessa ordem para as bacias dos rios PeperiGuaçu e das Antas, uma vez que as principais culturas regionais não utilizam
31
irrigação suplementar. O consumo doméstico da água na RH1 foi estimado em
194,5L habitante-1 dia, no ano de 2004 (SANTA CATARINA, 2008).
Figura 1 – Localização espacial da região do Extremo Oeste Catarinense
Fonte: SANTA CATARINA (2008). Adaptado pelo autor.
Geologicamente, a região do Extremo Oeste Catarinense encontra-se na
Província Estrutural do Paraná, sobre a área de sedimentação denominada Bacia da
Serra Geral. Em condicionamento à evolução tectônica, ocorre uma série de
lineamentos/fraturas estruturais, cujas direções são variáveis. A ocorrência de
fraturas é relevante à recarga dos sistemas aquíferos, pois a infiltração das águas
ocorre através de fraturas presentes nas rochas. Assim, a quantidade de fraturas na
região é diretamente proporcional à capacidade de armazenar água, configurando
importante reservatório de água. Entretanto, é importante salientar que áreas com
32
maiores densidades de fraturas apresentam maior possibilidade de percolação de
compostos poluentes, sendo mais vulneráveis à contaminação das águas
subterrâneas (SANTA CATARINA, 2008).
A frequência de estiagens destaca-se como evento climático crítico com
efeitos drásticos para a produção agropecuária regional. Entre os anos de 1980 a
2003, a frequência de estiagens foi identificada como muito alta em sete municípios:
Anchieta, Descanso, Guarujá do Sul, Itapiranga, Romelândia, São José do Cedro e
Tunápolis; alta em oito municípios: Belmonte, Dionísio Cerqueira, Guaraciaba, Iporã
do Oeste, Mondaí, Palma Sola, São João do Oeste e São Miguel do Oeste; média
em dois municípios: Princesa e Riqueza; e baixa a nula em quatro municípios:
Bandeirante, Barra Bonita, Paraíso e Santa Helena (SANTA CATARINA, 2008).
A classificação quanto à capacidade de uso do solo da região agrupa
diferenciadas classes. No grupo A, as áreas consideradas aptas para lavouras,
pastagens e/ou reflorestamento apresentam as seguintes classes: IIs: 291,4km 2
(6,9%), áreas com pequenas limitações, com problemas simples de conservação
e/ou fertilidade do solo; IIIs: 14,6km2 (0,3%) e IIIe: 799,2km2 (18,8%), áreas com
limitações tais que reduzem a escolha dos cultivos e/ou necessitam de práticas de
conservação e/ou fertilidade do solo; IVe: 1.481,2km2 (34,9%), áreas com limitações
severas para cultivos intensivos devido ao risco de erosão, cultivadas com lavouras
anuais ocasionalmente e com cultivos perenes e práticas complexas de conservação
do solo. A maior área da região pertence ao grupo B e classe Ve com 1.602,3km 2
(37,8%), abrangendo áreas impróprias para lavouras, mas adaptáveis para
pastagens, silvicultura e refúgio da vida silvestre, onde predominam áreas com alto
grau de erodibilidade (SANTA CATARINA, 2008).
Os sistemas de produção desenvolvidos na região do Extremo Oeste
Catarinense são característicos da agricultura familiar. A população total foi
estimada em 174.732 habitantes, na qual 73.537 pessoas vivem no espaço rural. A
área agrícola cultivada na safra 2010/2011 foi de aproximadamente 59.110ha de
milho safra, 11.515ha de milho safrinha, 28.820ha de soja, 3.900ha de feijão,
8.012ha de fumo, 4.300ha de trigo e 1.948ha de mandioca. A pecuária regional
apresentou no ano de 2010 um rebanho bovino de corte composto por 489 mil
cabeças (11,7% de SC), 9,5 milhões de aves (6,0% de SC), 746 mil suínos (9,3% de
SC) e 19,9% da produção estadual de leite e derivados, em crescente expansão e,
atingiu no ano de 2010 o volume de 1,7 bilhões de litros (EPAGRI/CEPA, 2012).
33
Os indicadores médios dos fatores de produção regionais apresentam 3,0
unidades de trabalho homem-familiar em uma superfície agrícola útil de 20,35ha,
distribuídos em 6,65ha de pastagem nativa (32,68%); 5,75ha de milho safra
(28,26%); 3,75ha de pastagem perene de verão (18,43%); 2,80ha de pastagem de
inverno (13,76%) e 1,40ha de fumo de galpão (6,87%) (ARAÚJO, 2009).
3.2 Solos da região do Extremo Oeste Catarinense
As ordens de solos de ocorrência predominante na região do Extremo Oeste
Catarinense são os Cambissolos, Latossolos e Nitossolos (Fig. 1). A classificação
dos solos apresenta quatro subordens distribuídas em Cambissolo Háplico,
Latossolo Bruno, Latossolo Vermelho e Nitossolo Vermelho (EMBRAPA, 2004).
Figura 2 – Mapa de solos da região do Extremo Oeste Catarinense
Fonte: EMBRAPA (2004). Adaptado pelo autor
Os Cambissolos abrangem grupamento de solos constituídos por material
mineral com horizonte B incipiente subjacente a qualquer tipo de horizonte
superficial, exceto hístico com 40cm ou mais de espessura ou horizonte A
chernozêmico quando o B incipiente apresentar argila de atividade alta e saturação
34
por
bases alta.
Possuem pedogênese pouco avançada evidenciada pelo
desenvolvimento da estrutura do solo, com alteração do material de origem expressa
pela quase ausência da estrutura da rocha ou da estratificação dos sedimentos,
croma mais alto, matizes mais vermelhos ou conteúdos de argila mais elevados que
o dos horizontes subjacentes (EMBRAPA, 2013).
Os Latossolos compreendem solos constituídos por material mineral,
apresentando horizonte B latossólico precedido de qualquer tipo de horizonte A
dentro de 200cm de superfície do solo ou dentro de 300cm se o horizonte A
apresenta mais que 150cm de espessura. São solos em avançado estádio de
intemperização, muito evoluídos, capacidade de troca de cátions da fração argila
baixa (< 17cmolc kg-1), são normalmente muito profundos, sendo a espessura do
solum raramente inferior a 100cm, fortemente a bem drenados. Os Latossolos
Brunos são solos com caráter retrátil e horizonte A húmico ou conteúdo de carbono
orgânico superior a 10g kg-1 até 70 cm de profundidade, apresentando, na parte
superior do horizonte B (inclusive BA), coloração brunada predominantemente no
matiz 7,5 YR ou mais amarelo, em concomitância com valor ≤ 4 e croma ≤ 6 (cor
úmida). Admitem-se solos com matiz 5 YR na parte superior do horizonte B
(inclusive BA), desde que o valor seja ≤ 4 e croma < 6 (cor úmida). Os Latossolos
Vermelhos são solos com matiz 7,5 YR ou mais amarelo na maior parte dos
primeiros 100 cm do horizonte B, inclusive BA (EMBRAPA, 2013).
Os Nitossolos compreendem solos constituídos por material mineral, textura
argilosa ou muito argilosa (teores de argila ≥ 350g kg -1) inclusive no horizonte A, que
apresentam horizonte B nítico abaixo do horizonte A, com argila de atividade baixa
ou caráter álico, os quais devem ocorrer na maior parte do horizonte B dentro de
150cm a partir da superfície do solo. Apresentam estrutura em blocos subangulares
ou angulares ou prismática, de grau moderado ou forte, com cerosidade expressiva
e/ou superfícies de compressão, com gradiente textural ≤ 1,5. Praticamente não
apresentam policromia acentuada no perfil (EMBRAPA, 2013).
A distribuição dos solos (tabela 1) obedece a uma topossequência típica das
litologias da região, onde predominam rochas básicas da Formação Serra Geral,
com os Latossolos ocupando os divisores de águas, seguidos pelos Nitossolos em
posição de meia encosta e pelos Cambissolos em áreas mais declivosas. Os
Latossolos ocupam as cotas mais altas (entre 600 e 1.000m), ocorrendo nos locais
de menor incidência de processos erosivos do relevo. Nas porções mais dissecadas
35
do relevo ocorrem geralmente na forma de associações de solos, os Nitossolos e os
Cambissolos. A topografia é ondulada (8 a 20%) a fortemente ondulada (20 a 45%),
com altitude variável entre 200 a 900m (EMBRAPA, 2004).
Tabela 1 – Distribuição dos solos na região do Extremo Oeste Catarinense
Classes de Solos
Área (km2)
%
Cambissolos
2746,0
64,7
Latossolos
479,3
11,3
Nitossolos
970,2
22,9
Áreas urbanas e corpos d’água
46,5
1,1
Fonte: EMBRAPA (2004). Adaptado pelo autor.
3.3 Sistemas de uso e manejo do solo na região do Extremo Oeste Catarinense
Os sistemas de uso e manejo praticados nos solos amostrados constituem o
uso do solo com pastagem perene associado às lavouras manejadas em semeadura
direta ou cultivo mínimo, constituindo sistemas de integração lavoura-pecuária na
região do Extremo Oeste Catarinense.
O cultivo mínimo consiste no manejo do solo com o uso do escarificador,
através de tração mecânica ou animal, promovendo a mobilização da camada
superficial do solo. A semeadura direta consiste no ato de depositar diretamente no
solo sementes de espécies de culturas anuais através da mínima mobilização do
solo. A semeadura direta integra um tipo de manejo do solo orientado pelos
princípios do sistema de plantio direto na palha, abrangendo: o cultivo de
diversificadas espécies (plantas de cobertura) destinado à produção de fitomassa
formadora de palha para manter a superfície do solo coberta; o manejo mecânico ou
químico dessas espécies; o uso de semeadoras-adubadoras de tração mecânica ou
animal, regulada para depositar as sementes e o adubo na profundidade adequada,
através de discos de corte e/ou hastes sulcadoras; a mobilização do solo apenas na
linha ou na cova de semeadura; e a rotação e/ou consorciação de culturas. A
estabilidade do sistema de semeadura direta na região é influenciada, em muitas
situações, pela integração com a pecuária leiteira da região, intensificação do
pisoteio animal, pouca ou ausente cobertura do solo com espécies de inverno que
se destinam tanto à produção de forragem como a formação de palha e ao manejo
do solo em condições inadequadas de umidade que podem comprometer a sua
qualidade física.
36
O uso do solo com pastagens perenes compreende o sistema denominado
“produção de leite à base de pasto”, baseado em princípios de eficiência do
processo produtivo dependente da quantidade, qualidade e da distribuição
estacional das pastagens produzidas. que por sua vez, se relacionam com as
características botânicas das espécies, das condições climáticas, da qualidade do
solo, dos manejos das pastagens e dos animais. As formas de implantação das
pastagens são: preparo convencional do solo com gradagens e arações; cultivo
mínimo com escarificação da camada superficial do solo; sobressemeadura de
sementes sobre pastagens estabelecidas com ou sem o cultivo mecânico do solo;
distribuição das sementes à lanço ou em linhas e implantação de mudas. As áreas
de pastagens perenes podem ser constituídas de uma única espécie ou consórcios
com diversas espécies. As principais espécies de gramíneas perenes são as
cultivares: Capim elefante (Pennisetum purpureum); Missioneira-gigante (Axonopus
catharinensis); Hemártria (Hemartria altíssima); Pastagens do gênero Cynodon:
Estrela-africana (Cynodon nlemfluensis), coastcross (Cynodon dactylon), Tifton 85 e
Tifton 68 (Cynodon sp.); Cultivares de Brachiária (Brachiaria sp.) e Festuca (Festuca
arundinaceae). As gramíneas anuais de clima temperado são: Aveia-preta e aveiabranca (Avena strigosa); Azevém-anual (Lolium multiflorum); Capim-lanudo (Holcus
lanatus) e Centeio (Secale cereale). As gramíneas anuais de verão mais utilizadas
são: Milheto (Pennisetum glaucum); Sorgo forrageiro (Sorghum bicolor); Teosinto
(Euchlaena mexicana); Capim-sudão (Sorghum sudanense) e Papuã ou capim
marmelada (Brachiaria plantaginea). As principais leguminosas perenes são:
Amendoim-forrageiro (Arachis pintoi); Pega-pega (Desmodium sp.); Trevo-branco
(Trifolium
repens);
Trevo-vermelho
(Trifolium
pratense);
Cornichão
(Lotus
corniculatus); Lótus-serrano (Lotus uliginosus); Feijão-miúdo (Vigna unguiculata) e
Mucunas (Stilozobium sp.).
3.4 Dados Meteorológicos da região do Extremo Oeste Catarinense
Os dados meteorológicos diários da série histórica representativa para a
região, para o período de 25 anos (1987 a 2011), do posto de observações
meteorológicas da estação São Miguel do Oeste, SC (latitude 26°47'05''S, longitude
53°30'13''W e altitude de 700m) foram disponibilizados através da EPAGRI/CIRAM.
As variáveis meteorológicas utilizadas foram: temperatura máxima, mínima e média
37
do ar (ºC); umidade relativa do ar (%); precipitação (mm), insolação (h) e velocidade
do vento (m s-1). Estes dados foram utilizados para as simulações de balanço hídrico
através do modelo ISAREG na estimativa da redução de produtividade do milho.
Os dados meteorológicos foram organizados em planilhas eletrônicas,
posteriormente atualizados por meio da eliminação e ou substituição de falhas,
sendo estruturado de forma sequencial a partir do dia 01/01/1987. A partir desta
estrutura, os dados diários foram transformados em valores anuais, mensais e
decendiais, conforme necessidade da variável.
A região está na interface de dois tipos climáticos, o Cfa, subtropical úmido
com verão quente e Cfb, clima subtropical úmido e verão ameno, segundo a
classificação de Köppen (Pandolfo et al., 2002). A região apresenta insolação anual
entre 2.200 e 2.400h ano -1 e média mensal de 177h, temperatura média anual de
19,3ºC, sendo a temperatura média no mês mais quente de 25,3ºC e no mês mais
frio de 14,2ºC. As temperaturas mínimas inferiores a 15°C, com duração de cerca de
120 dias entre os meses de maio a setembro, frequentemente conduzem a formação
de geadas e a penetração de frentes polares. A precipitação pluviométrica média
anual varia de 1.430 a 2.280mm, com o total anual de dias de chuva entre 118 e 146
dias, o maior índice pluviométrico do Estado. A evapotranspiração, fortemente
influenciada pelo saldo de radiação, velocidade dos ventos e umidade do ar,
apresenta valores anuais entre 800 a 1.000mm/ano (WREGE et al., 2011)
3.5 Avaliação das propriedades físico-hídricas dos solos do Extremo Oeste
Catarinense
3.5.1 Coleta e preparo de amostras
As amostras de solos para a realização das análises físicas do solo foram
coletadas em 36 propriedades de agricultores familiares, em sistemas de uso e
manejo característicos da região do Extremo Oeste Catarinense. As coletas de
amostras de solo na área de estudo localizaram-se entre as coordenadas
geográficas 27º9’35” e 26º16’38” latitude sul, 53º46’26” e 53º14’4” longitude oeste.
O critério de seleção dos locais para coleta das amostras considerou os
usos e manejos dos solos adotados há mais de cinco anos na mesma área, segundo
informações de técnicos da Epagri. As coletas de amostras de solo para cada classe
38
de solo e sistema de uso e manejo avaliado foram realizadas em quatro
estabelecimentos, em quatro camadas (0-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60m),
totalizando 144 amostras (3 classes de solos x 3 tipos de uso e manejo x 4 camadas
amostradas x 4 estabelecimentos), seguindo um delineamento fatorial.
Nas avaliações do capítulo 1 foi considerado o total de amostragens
realizadas em todas as classes de solos (Cambissolos, Latossolos e Nitossolos) e
em todos os sistemas de uso e manejo (Cultivo Mínimo, Semeadura Direta e
Pastagem Perene). No capítulo 2 foi considerada apenas a classe de solo de maior
ocorrência (Cambissolo) e o manejo predominante para o milho (Semeadura Direta).
Para a coleta de amostras de solo com estrutura preservada foram utilizados
anéis de aço inox com dimensões aproximadas de 5,0cm de diâmetro e 4,0cm de
altura para as duas camadas superiores e 2,5cm de altura para as duas camadas
inferiores. A determinação das análises físicas (granulometria, densidade do solo,
macroporosidade, mesoporosidade, microporosidade, resistência à penetração e
curva de retenção de água no solo) foi realizada no Laboratório de Física do Solo da
Estação Experimental da Epagri de Campos Novos/SC (EPAGRI/EECN).
Nos mesmos locais descritos foram coletadas amostras com estrutura
alterada para análise da matéria orgânica (MO) e atributos químicos do solo. Essa
análise foi realizada no Laboratório de Química do Solo do Centro de Pesquisa para
Agricultura Familiar (EPAGRI/CEPAF) em Chapecó/SC.
3.5.2 Granulometria
A determinação da granulometria corresponde à caracterização da
distribuição de tamanho das partículas do solo com diâmetro < 2mm (terra fina), em
classes que definem suas frações texturais. As três principais frações texturais são a
argila (Ø < 0,002mm), o silte (0,002 < Ø < 0,05mm) e a areia (0,05 < Ø < 2mm).
O método utilizado para determinação da granulometria foi o da pipeta,
baseado na velocidade de queda das partículas que compõem o solo, a qual é
definida pela densidade específica, pelo diâmetro da partícula e pela densidade e
viscosidade da solução (GEE; OR, 2002). O momento da coleta em cada leitura é
definido pela temperatura ambiente, a qual, afeta a viscosidade da solução. A fração
areia foi separada por peneiramento e a fração silte foi determinada por diferença
em relação à massa total da amostra. Na análise granulométrica é necessário
39
individualizar as partículas primárias através da dispersão completa da amostra por
ação química, através da adição de hidróxido de sódio ou de calgon, e física, através
da agitação intensa em stirrer por 15 minutos ou agitação lenta em movimentos
reciprocantes por um período mínimo de 4 horas (VEIGA, 2011).
3.5.3 Densidade do solo
A densidade do solo e a porosidade total são atributos calculados a partir da
relação entre a massa e o volume ocupado por uma fração de solo. A densidade é
determinada em um cilindro de solo coletado com o uso de um anel de volume
conhecido, o qual é seco em estufa até a evaporação completa da água. A relação
entre a massa do cilindro de solo seco, correspondente à massa dos sólidos da
amostra (g) e o volume interno do anel (cm3) corresponde à densidade do solo, que
pode ser expressa em g cm-3 ou Mg m-3 (VEIGA, 2011).
3.5.4 Macroporosidade, mesoporosidade, microporosidade e porosidade total
A distribuição do volume de poros (macroporosidade, mesoporosidade,
microporosidade e porosidade total) é determinada na mesma amostra da densidade
do solo, utilizando-se o método descrito em EMBRAPA (1997). Nesse método,
amostras saturadas são colocadas sobre box de areia com vertedouro regulado a
60cm da superfície, que corresponde à aplicação de uma tensão de 6kPa na base
da amostra, por um período de 24 horas. De acordo com a equação da capilaridade,
essa tensão drena os poros com diâmetro ≥ 0,05mm (Ø ≥ 50m), que são
denominados macroporos. Para determinar o volume de poros que retém água na
faixa de tensão de fácil absorção pelos vegetais (água facilmente disponível)
acrescentou-se ao método da EMBRAPA (1997) a aplicação, no extrator de
Richards, a tensão de 600kPa nas amostras, a qual drena os poros com diâmetro
equivalente de 0,5m, o que permite determinar o volume dos mesoporos (50m ≥ Ø
≥ 0,5m). A água que permanece na amostra após a aplicação dessa tensão está
retida nos microporos (Ø ≤ 0,5m), cujo volume corresponde à diferença entre a
massa da amostra antes e depois de secá-la em estufa. A porosidade total (m3 m-3)
40
é calculada pelo somatório do volume total de poros (macroporosidade +
mesoporosidade + microporosidade).
3.5.5 Resistência à penetração
A resistência à penetração foi determinada em amostras com umidade
equilibrada na tensão de 600kPa em extrator de Richards, utilizando-se um
penetrógrafo de bancada, equipado com haste cônica com inclinação de 30º e
150mm de comprimento e velocidade de penetração de 1mm s -1, e escala de
determinação entre 0,4 a 15MPa.
3.5.6 Curva característica de água no solo
A determinação da curva de retenção de água no solo é similar à da
porosidade, diferindo apenas na determinação da massa da amostra em um maior
número de tensões aplicadas. A determinação da massa da amostra é realizada
após a saturação das mesmas e da aplicação das tensões de 0,2, 0,6, 2 e 6kPa (2,
6, 20 e 60cm) em box de areia e de 20, 60, 200, 600 e 1.500kPa (0,2, 0,6, 2, 6 e
15bar) no extrator de Richards. Com os pares de valores de tensão de água no solo,
plotados em escala logarítmica, e da umidade volumétrica, elabora-se a curva
característica de água no solo da respectiva amostra (VEIGA, 2011).
Essas curvas foram ajustadas ao modelo de VAN GENUCHTEN (1980),
utilizando o software SWRC (DOURADO NETO et al., 2000), o qual fornece os
parâmetros de ajuste  e n do modelo, que estão correlacionados, principalmente,
com a textura de um solo, através da seguinte equação:
(1)
Onde:
= conteúdo de água volumétrica (m3 m-3); r = conteúdo de água volumétrica
na tensão de 1.500kPa (m3 m-3); s = conteúdo de água volumétrica do solo saturado
(m3 m-3);  m = potencial mátrico da água no solo (kPa); α, m, n = parâmetros
empíricos de ajuste da equação.
41
3.5.7 Armazenamento de água facilmente disponível
O armazenamento de água representa a soma algébrica das entradas e
saídas de água de um sistema, sendo as quantidades expressas em volume de
água por unidade de área ou altura de água no solo (LIBARDI, 2005). Desta maneira
o armazenamento de água no solo pode ser estimado através da seguinte equação,
de acordo com Reichardt e Timm (2004):
(2)
onde: AL = armazenamento de água no solo (mm);
= umidade volumétrica da
camada de estudo (m 3 m-3); L = profundidade da camada de estudo (mm).
3.6 Modelo ISAREG
O ISAREG é um software de simulação do balanço hídrico do solo,
desenvolvido por Teixeira e Pereira (1992), utilizado para avaliação da necessidade
de água pelas culturas, a redução de rendimento provocada por deficiência hídrica e
o planejamento de irrigação, através da combinação entre os fatores ligados ao
sistema solo-planta-atmosfera. O cálculo do balanço hídrico da cultura com o uso do
modelo ISAREG considera a metodologia Penman-Monteith/FAO (DOORENBOS;
PRUITT, 1977; ALLEN et al., 1998). As simulações podem ser realizadas para
períodos diários, decendiais ou mensais. O modelo ISAREG foi escolhido devido a
menor exigência de dados de entrada, mais fácil parametrização da cultura e
emprego de procedimentos mais simples na estimativa da redução de produtividade
do milho devido à deficiência hídrica.
A entrada de dados para simulações através do modelo ISAREG requer
parâmetros meteorológicos, agronômicos, culturais, edáficos e, além de adotar
funções simplificadas da relação água-rendimento para avaliar os efeitos da
deficiência hídrica nas reduções de produtividade. Os dados requeridos pelo modelo
para computar o balanço hídrico do solo são armazenados em vários arquivos
comandados por um menu principal. As variáveis de entrada estão organizadas em
arquivos meteorológicos, com os valores da precipitação e da evapotranspiração de
referência e em arquivos agronômicos, onde se incluem os arquivos culturais,
42
indicando a variação ao longo do ciclo vegetativo das datas do início das fases
fenológicas da cultura, da profundidade do sistema radicular (z), do coeficiente
cultural (Kc) e do fator de disponibilidade de água no solo (p), bem como o valor
médio para todo o ciclo vegetativo do coeficiente de sensibilidade hídrica da cultura
(ky), também denominado de fator de resposta específico da cultura e tabulado para
diversas culturas por Doorenbos e Kassan (1979); os arquivos pedológicos, indicam
os valores da profundidade potencial de exploração pelas raízes (pr), da capacidade
de campo (CC) e do ponto de murcha permanente (PMP), definidos para cada
camada de solo (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992).
O modelo permite a estimativa do déficit de rendimento relativo da cultura,
também denominado de redução da produtividade devido à deficiência hídrica,
segundo o modelo monofásico de Stewart (STEWART et al., 1977), modificado por
Doorenbos e Kassam (1979). A estimativa da redução de produtividade (Qy) é
calculada pela razão entre o déficit de evapotranspiração relativa estimada pelo
modelo através da equação:
(3)
onde: Qy é a redução de produtividade devido ao déficit hídrico; ky é o coeficiente de
sensibilidade hídrica da cultura, tabulado por Doorenbos e Kassam (1979); Etr é a
evapotranspiração real da cultura e Etc é a evapotranspiração da cultura em
determinada fase fenológica, sem deficiência hídrica no solo.
No modelo cada déficit hídrico corresponde a um déficit de evapotranspiração
relativa (1 – Etr Etc-1). A correspondente redução de produtividade (1 – Ya Ym-1)
relaciona o rendimento obtido (Ya) e o rendimento máximo (Ym) da cultura obtido
para o respectivo déficit de evapotranspiração relativa.
CAPÍTULO 1 - EFEITOS DE DIFERENTES SISTEMAS DE USO E MANEJO NAS
PROPRIEDADES FÍSICO-HÍDRICAS DE SOLOS DO EXTREMO OESTE
CATARINENSE
Introdução
Os diversificados sistemas de produção agrícola familiar da região do
Extremo Oeste Catarinense incluem usos de pastagens perenes associados a
lavouras manejadas em semeadura direta ou cultivo mínimo conduzidos em
sistemas de integração lavoura-pecuária (SILP). Esses usos e manejos podem
provocar
alterações sobre
as
propriedades
físico-hídricas
e
influenciar
o
armazenamento de água do solo e a sua disponibilidade para as plantas (FIDALSKI
et al., 2008; DALMAGO et al., 2009). A relação dos diferentes usos e manejos de
solos com as complexas interações dinâmicas entre a densidade do solo (Ds),
porosidade total (Pt), macro (Ma), meso (Me) e microporos (Mi) e o armazenamento
de água facilmente disponível (AFD) podem expressar alterações na qualidade física
do solo (SPERA et al., 2010; VEIGA et al., 2012; ROSSETI; CENTURION, 2013).
As alterações nas propriedades físico-hídricas de solos submetidos a
diferentes sistemas de uso e manejo podem afetar o armazenamento de água e
provocar interferências na qualidade física dos solos (LANZANOVA et al., 2007;
MOREIRA et al., 2012; VEIGA et al., 2012; JEMAI et al., 2013). A capacidade de
armazenamento de água pode ser um indicador sensível para avaliar efeitos do uso
intensivo do solo, no manejo sob semeadura direta em SILP (FIDALSKI et al., 2008),
no qual a intensificação do pastejo nem sempre compromete a qualidade física do
solo (BALBINOT JUNIOR. et al., 2009; MOREIRA et al., 2012). Porém, as pressões
do pisoteio animal podem aumentar a compactação na camada superficial do solo
(LANZANOVA et al., 2007; FIDALSKI et al., 2008; DEBIASI ; FRANCHINI, 2012),
44
onde a RP, a Ma e a condutividade hidráulica saturada (CHS) foram indicadores
mais sensíveis para avaliar os efeitos do uso e manejo do solo sobre as alterações
nas propriedades físico-hídricas (SILVA et al., 2008), embora essas alterações
podem não representar limitações críticas para a produtividade das culturas (SPERA
et al., 2010; TORRES et al., 2011).
A degradação da qualidade do solo em SILP foi observada por Lanzanova et
al. (2007) e Fidalski et al. (2008), a partir de índices considerados críticos para a Ds
> 1,4Mg m-3, Pt < 0,50m3 m-3, Ma < 0,10m3 m-3 e RP > 2,0MPa. Esse valor de RP foi
proposto por Taylor et al. (1966) para a camada superficial do solo (< 0,10m),
embora alguns autores admitam RP > 2,5MPa em SILP (PETEAN et al., 2010) e >
3,5MPa em solos sob semeadura direta (TORMENA et al., 2007).
A semeadura direta geralmente aumenta o armazenamento de água no solo
(VEIGA et al., 2010), que pode não configurar maior disponibilidade de água às
plantas devido às restrições físicas do solo sob deficiência hídrica severa,
relacionadas com a textura, estrutura e porosidade, os sistemas de manejo e as
precipitações pluviais (PETRY et al., 2007). A melhoria da qualidade física do solo
em SILP, ao longo do tempo, tem sido atribuída à maior produção de palhada e ao
aumento da cobertura do solo (CHIODEROLI et al., 2012); à menor variação da
temperatura e menor evaporação de água na camada superficial (VEIGA et al.,
2010); ao aumento de matéria orgânica (BRAIDA et al., 2010); maior atividade da
mesofauna e desenvolvimento de bioporos contínuos e estáveis que podem gerar
rotas alternativas para a melhor exploração do perfil do solo pelas raízes
(NICOLOSO et al., 2008); às alterações em atributos físicos não limitantes à
produção vegetal e a atenuação da compactação (SPERA et al., 2010); à presença
de agregados maiores e mais estáveis e à estrutura favorável ao desenvolvimento
radicular (FUENTES-LLANILLO et al., 2013), ao aumento do armazenamento de
água no solo e a melhoria da dinâmica da água no solo (JEMAI et al., 2013).
Considerando as características edafoclimáticas e carência de informações
na região de estudo sobre os diferentes sistemas de uso e manejo associados aos
SILP em distintas classes de solos, os objetivos deste trabalho foram avaliar os
efeitos dos principais sistemas de uso e manejo sobre as alterações nas
propriedades físico-hídricas dos solos predominantes na região do Extremo Oeste
Catarinense, e verificar a influência desses sistemas de uso e manejo, e das classes
de solo sobre o armazenamento de água facilmente disponível.
45
Materiais e métodos
Foram coletadas amostras de solos em 36 estabelecimentos de agricultura
familiar nos 21 municípios da região do Extremo Oeste do Estado de Santa Catarina,
situados entre 27º 16´S, 53º 48´WO e 26º 27´S, 53º 57´WO e entre 243 e 848m de
altitude. A topografia é ondulada (8 a 20%) a fortemente ondulada (20 a 45%).
As amostragens foram realizadas nas classes de solos predominantes da
região, constituídas por Cambissolos, Nitossolos e Latossolos (EMBRAPA, 2004) e o
uso do solo com pastagens perenes e lavouras, sendo estas manejadas em
semeadura direta ou cultivo mínimo, compondo um SILP (VEIGA et al., 2012). O
critério para seleção dos locais para coleta das amostras considerou usos e manejos
dos solos adotados há mais de cinco anos na mesma área, segundo informações de
técnicos da Epagri.
Para cada classe de solo e sistema de uso e manejo do solo coletaram-se
amostras em quatro estabelecimentos de agricultura familiar, no centro das camadas
de 0-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60m, totalizando 144 amostras (3 solos x 3
usos e manejos x 4 camadas x 4 estabelecimentos). Para a coleta das amostras
com estrutura preservada, utilizarem-se cilindros de aço inox de dimensões
aproximadas de 5,0cm de diâmetro e 4,0cm de altura para as duas camadas
superiores e 2,5cm de altura para as duas camadas inferiores. As propriedades
físico-hídricas Ds, porosidade (Pt, Ma, Me e Mi), RP, curvas características de
retenção de água no solo e granulometria foram determinadas no Laboratório de
Física do Solo da Estação Experimental da Epagri de Campos Novos/SC
(EPAGRI/EECN), conforme metodologias descritas em Veiga (2011) e Embrapa
(1997). A análise da matéria orgânica (MO) foi realizada no Laboratório de Química
do Solo do Centro de Pesquisa para Agricultura Familiar (EPAGRI/CEPAF) em
Chapecó/SC, conforme metodologia descrita em Embrapa (1997). As análises de
RP e MO foram feitas somente nas duas primeiras camadas (0-0,10 e 0,10-0,20m).
A análise granulométrica foi realizada pelo método da pipeta, a Ds foi
calculada pela razão entre a massa de solo seco e o volume da amostra, segundo
EMBRAPA (1997). O teor médio de argila do Cambissolo, Latossolo e Nitossolo foi,
consecutivamente, de 207, 571 e 556g kg -1. A RP foi determinada em amostras com
umidade equilibrada na tensão de 600kPa em Extrator de Richards, utilizando-se um
penetrógrafo de bancada, equipado com haste cônica com inclinação de 30º e
46
150mm de comprimento e velocidade de penetração de 1mm s -1, e escala de
determinação entre 0,4 a 15MPa.
As curvas de retenção de água no solo foram determinadas após a
saturação das amostras, aplicando-se as tensões de 0,2, 0,6, 2 e 6kPa em box de
areia e, as tensões de 20, 60, 200, 600 e 1500kPa no extrator de Richards (VEIGA,
2011). Os dados de umidade volumétrica e respectivas tensões foram ajustados ao
modelo de van Genuchten, pelo programa Soil Water Retention Curve – SWRC
(DOURADO NETO et al., 2000).
As classes de poros foram determinadas a partir das curvas características
de retenção de água no solo, da seguinte forma: o volume total de poros (Pt)
corresponde ao volume de água armazenado na amostra saturada; o volume de
macroporos (Ma = poros com diâmetro ≥ 50m) corresponde ao volume de água
extraído entre a saturação da amostra e a tensão de 6kPa; o volume de mesoporos
(Me = poros com diâmetro entre 50 e 0,5m) correspondente ao volume de água
extraído entre as tensões de 6 e 600kPa; e o volume de microporos (Mi = poros com
diâmetro < 0,5m) correspondente ao volume de água retido nas amostras na
tensão de 600kPa.
O volume de água facilmente disponível (AFD) foi estimado pela diferença
de umidade volumétrica entre as tensões de 6 e 600kPa, correspondente ao teor de
água retido na classe dos mesoporos (VEIGA, 2011). O armazenamento de AFD no
solo foi calculado pelo produto do volume de AFD e a espessura de cada camada e,
a capacidade total de armazenamento de AFD foi obtida pelo somatório destas.
Os sistemas de uso e manejo foram comparados para cada atributo físicohídrico, em cada solo e em cada camada amostrada, através de análise de
variância, aplicando-se o teste de Scott-Knott com 5% de probabilidade de erro.
Anova fatorial foi empregada para testar a hipótese de que os tipos de solo e de
manejo e a interação entre eles determinam variações na AFD. As diferenças entre
as médias de AFD, para todos os níveis dos fatores, foram complementarmente
comparadas através de análise de contrastes não-ortogonais. Análise de
Covariância foi usada para avaliar o efeito de cada variável e das camadas de
amostragem como fatores interferentes do efeito dos usos e manejos e das classes
de solo sobre a AFD. Os fatores de inflação e variância (VIFs) foram calculados para
o modelo final para averiguar problemas de colinearidade e empregou-se a Anova
47
para testar o ajuste do modelo final em relação a modelos nulos incluindo apenas os
interceptos. Os testes de comparação de médias das propriedades físico-hídricas,
entre os sistemas de uso e manejo, foram realizados no programa Sisvar
(FERREIRA, 2011). Os demais testes estatísticos foram realizados no programa R
software 3.0.1 utilizando as funções lm (Anova), aov (contrastes) e GLM
(covariância). A normalidade e homocedasticidade dos dados foram verificadas
através de plotagem dos resíduos. Todos os valores de VIF foram inferiores a 2,0.
Resultados e discussão
Os sistemas de uso e manejo dos solos proporcionaram diferentes
alterações sobre as propriedades físico-hídricas (tabela 1). O efeito diferenciado dos
usos e manejos entre as classes de solos foi observado somente para um grupo de
propriedades físicas em cada camada amostrada, como o verificado para a Ds, Pt,
Me e AFD no Cambissolo, enquanto o Latossolo e Nitossolo apresentaram poucas
variações de valores das propriedades físicas na mesma camada amostrada. O
efeito significativo de diferentes sistemas de uso e manejo sobre apenas alguns
atributos físicos do solo, semelhante ao encontrado neste estudo, foram constatadas
por DALMAGO et al. (2009), SPERA et al. (2010), MOREIRA et al. (2012), VEIGA et
al. (2012) e ROSSETI ; CENTURION (2013).
Na avaliação dos efeitos dos sistemas de uso e manejo sobre a Ds verificase, de modo geral, a ausência de variações significativas entre as camadas dos
solos estudados. Porém, percebem-se algumas variações com o aumento da Ds
(Tabela 1), principalmente na camada de 0,10 a 0,20m do Cambissolo e Latossolo e
nas duas camadas superficiais dos Nitossolo, que podem representar indícios de
compactação devido aos manejos e ao uso continuado destas áreas. Apesar do
maior valor da Ds nas camadas superficiais de solos argilosos, os índices de Ds
inferiores ao limite crítico (< 1,4Mg m-3) indicam que não há o comprometimento da
qualidade física dos solos, concordando com os resultados observados por
Lanzanova et al. (2007), Spera et al. (2010) e Moreira et al. (2012) em SILP.
48
Tabela 1 – Efeito dos usos e manejos em Cultivo Mínimo (CM), Semeadura Direta
(SD) e Pastagem Perene (PP) sobre a densidade do solo (Ds), porosidade total (Pt),
macroporosidade (Ma), mesoporosidade (Me), microporosidade (Mi), água
facilmente disponível (AFD), matéria orgânica (MO) e resistência à penetração (RP)
em três classes de solos. Região do Extremo Oeste Catarinense, 2011
Uso e
Ds
Pt
Ma
-3
Me
3
manejo (Mg m )
Mi
-3
(m m )
AFD
MO
RP
-3
(g dm )
(MPa)
Cambissolo 0-0,10 m
0,126 b
0,229 b
0,228 a
2,23 b
2,11
0,104 b
0,312 a
0,183 b
2,70 a
1,96
0,183 a
0,293 b
0,178 b
2,78 a
3,02
Cambissolo 0,10-0,20 m
CM
1,20 a
0,535 b
0,113 b
0,106 b
0,316 a
0,161 b
1,78 b
2,66
SD
1,14 a
0,492 b
0,147 b
0,105 b
0,240 b
0,175 b
2,03 b
2,39
PP
1,16 a
0,561 b
0,142 b
0,178 a
0,242 b
0,122 c
2,33 b
2,59
Cambissolo 0,20-0,40 m
CM
1,04 b
0,585 b
0,213 a
0,122 b
0,251 b
0,143 c
SD
1,09 b
0,618 a
0,239 a
0,113 b
0,266 b
0,120 c
PP
1,13 a
0,584 b
0,138 b
0,217 a
0,229 b
0,153 b
Cambissolo 0,40-0,60 m
CM
1,03 b
0,620 a
0,171 b
0,180 a
0,269 b
0,145 c
SD
1,08 b
0,609 a
0,224 a
0,109 b
0,276 b
0,133 c
PP
1,06 b
0,568 b
0,186 a
0,205 a
0,177 b
0,139 c
Latossolo 0-0,10 m
CM
0,98 b
0,673 a
0,221 a
0,105 b
0,346 a
0,176 b
2,80 a
2,02
SD
1,03 b
0,631 a
0,201 a
0,123 b
0,307 a
0,201 a
3,20 a
2,31
PP
1,08 b
0,563 b
0,114 b
0,142 b
0,307 a
0,216 a
3,00 a
2,92
Latossolo 0,10-0,20 m
CM
1,17 a
0,567 b
0,109 b
0,089 b
0,369 a
0,118 c
2,38 b
2,24
SD
1,22 a
0,516 b
0,111 b
0,078 b
0,327 a
0,145 c
2,58 a
2,60
PP
1,16 a
0,578 b
0,102 b
0,124 b
0,352 a
0,114 c
2,60 a
2,87
Latossolo 0,20-0,40 m
CM
1,13 a
0,574 b
0,133 b
0,104 b
0,337 a
0,116 c
SD
1,11 b
0,608 a
0,132 b
0,114 b
0,362 a
0,135 c
PP
1,11 b
0,591 b
0,104 b
0,142 b
0,345 a
0,131 c
Latossolo 0,40-0,60 m
CM
0,99 b
0,673 a
0,147 b
0,109 b
0,417 a
0,104 c
SD
0,94 b
0,668 a
0,154 b
0,109 b
0,405 a
0,103 c
PP
1,04 b
0,649 a
0,143 b
0,113 b
0,394 a
0,116 c
Nitossolo 0-0,10 m
CM
1,14 a
0,574 b
0,154 b
0,095 b
0,324 a
0,145 c
2,48 a
1,93
SD
1,21 a
0,580 b
0,144 b
0,084 b
0,352 a
0,119 c
2,60 a
2,83
PP
1,26 a
0,564 b
0,111 b
0,104 b
0,348 a
0,164 b
2,58 a
3,08
Nitossolo 0,10-0,20 m
CM
1,21 a
0,560 b
0,129 b
0,082 b
0,349 a
0,092 c
1,98 b
2,27
SD
1,29 a
0,536 b
0,103 b
0,086 b
0,347 a
0,175 b
1,95 b
2,43
PP
1,25 a
0,570 b
0,125 b
0,090 b
0,356 a
0,135 c
1,98 b
2,26
Nitossolo 0,20-0,40 m
CM
1,08 b
0,609 a
0,160 b
0,081 b
0,368 a
0,081 c
SD
1,14 a
0,639 a
0,156 b
0,116 b
0,366 a
0,092 c
PP
1,13 a
0,636 a
0,157 b
0,099 b
0,380 a
0,131 c
Nitossolo 0,40-0,60 m
CM
1,05 b
0,577 b
0,158 b
0,100 b
0,319 a
0,123 c
SD
1,06 b
0,642 a
0,166 b
0,115 b
0,360 a
0,109 c
PP
1,11 b
0,617 a
0,148 b
0,112 b
0,356 a
0,074 c
CV (%) 9,69
8,60
23,99
33,79
17,93
23,72
21,88
15,39
(1)
Médias seguidas da mesma letra na coluna não diferem significativamente entre si pelo teste de Scott-Knott
em nível de p < 0,05.
CM
SD
PP
(1)
1,16 a
1,18 a
1,09 b
0,502 b
0,560 b
0,626 a
0,148 b
0,144 b
0,150 b
b
b
a
a
b
a
b
b
a
b
a
a
b
a
a
b
b
b
A Pt apresentou valores considerados adequados (> 0,5m3 m-3) e, em geral,
uma tendência inversa à Ds, nos diferentes sistemas de uso e manejo para todas as
49
camadas dos solos estudados. Os maiores valores de Pt na camada superficial
foram observados no Latossolo sob cultivo mínimo e semeadura direta e no
Cambissolo sob pastagem perene, de modo semelhante ao obtido em outros
estudos sobre alterações de atributos (Pt, Ma, Mi e Ds) em SILP (BALBINOT
JUNIOR. et al., 2009; VEIGA et al., 2012), os quais atribuíram essa maior Pt e menor
Ds à ocorrência de ciclos de umedecimento e de secagem, ao aumento do teor de
MO, maior cobertura do solo, menor pressão de pastejo e à ausência de efeitos
negativos da semeadura de pastagem após o revolvimento do solo com grade.
A Ma apresentou comportamento semelhante
à
Pt,
com
valores
considerados adequados (> 0,1m3 m-3) para a difusão de oxigênio no solo,
drenagem do excesso de água e crescimento de raízes, conforme descreve
Tormena et al. (2007). A ausência de índices críticos de Ma e Pt, sem comprometer
a qualidade física do solo, foi atribuído ao controle da taxa de lotação animal e
manejo da fitomassa da pastagem, resultando no aumento do armazenamento de
água disponível em um Latossolo Vermelho (FIDALSKI et al., 2008). Os mesmos
efeitos foram verificados por SILVA et al. (2008), em um Latossolo VermelhoAmarelo, no qual a RP, Ma e CHS foram bons indicadores de alterações físicas
provocadas pelo uso e manejo do solo sob semeadura direta e pastagem cultivada.
A ausência de variações da Me entre as camadas do Latossolo e Nitossolo,
independente dos usos e manejos, pode estar relacionada à estabilidade estrutural e
às características intrínsecas dos solos estudados. Observaram-se os maiores
valores de Me no uso de pastagem perene em todas as camadas do Cambissolo,
indicando uma condição favorável para o aumento de AFD que, no entanto, não foi
constatado provavelmente devido aos maiores valores de RP verificados neste tipo
de manejo. A distribuição do tamanho de poros da Me, responsável pela energia de
retenção da AFD às plantas, foi maior nas camadas superficiais de um Argissolo
Vermelho sob semeadura direta em relação ao preparo convencional, associados
aos aumentos de MO, maior resistência dos agregados do solo, estabilidade
estrutural e a redução da Ds (DALMAGO et al., 2009).
A Mi apresentou comportamento inverso da Me quanto à ocorrência dos
maiores valores para os sistemas de uso e manejo, entre os quais não se verificou
variações significativas para o Latossolo e o Nitossolo. Nestes solos, os maiores
valores de Mi podem estar relacionados ao maior teor de argila, e ser responsáveis
pela retenção de água em tensões não facilmente disponíveis às plantas. Em um
50
Latossolo Vermelho, Spera et al. (2010) atribuíram a ausência de diferença na Mi
entre os SILP, devido a recuperação da estrutura após dez anos sob diferentes
sistemas de semeadura direta. Entretanto, Torres et al. (2011) constataram
variações significativas na Mi, que apresentaram maiores valores em campo nativo,
indicando que esta variável é mais resistente às alterações nos sistemas de uso e
manejo quando comparada à Ma.
Os sistemas de uso e manejo estudados em duas camadas dos solos
provocaram diferenças significativas na RP. No uso de pastagem perene foram
observados, em todas as classes de solos, valores de RP superiores ao limite crítico
de 2MPa proposto por Taylor et al. (1966) e, com exceção da camada 0,10-0,20m
do Nitossolo, valores de RP superiores a 2,5MPa considerado crítico por Petean et
al. (2010) para este tipo de uso. Apesar desses indícios de compactação, a Ds, Pt e
Ma não apresentaram índices críticos comprometedores da qualidade física do solo.
Na camada superficial dos solos manejados em cultivo mínimo observaramse valores reduzidos de RP (entre 1,93 a 2,11MPa), possivelmente relacionados às
operações de escarificação e/ou gradagens praticadas nestes solos. Na semeadura
direta, em todas as camadas e classes de solo, observaram-se valores inferiores ao
limite crítico de 3,5MPa considerado por Tormena et al. (2007) para este manejo.
De modo semelhante ao encontrado neste estudo, Fidalski et al. (2008),
Balbinot Junior et al. (2009) e Spera et al. (2010), verificaram alterações em atributos
como RP, Pt e Ds em SILP que não comprometeram a qualidade física dos solos
avaliados. Em um Latossolo Vermelho, Rosseti e Centurion (2013) verificaram
aumentos de RP entre 1,5 a 3,0MPa, após trinta anos de adoção de semeadura
direta que não comprometem a qualidade física do solo. Entretanto, Moreira et al.
(2012) observaram que as RPs mais elevadas reduziram a AFD na camada
superficial de um Latossolo Vermelho sob SILP.
Os teores médios de MO não apresentaram variações significativas entre os
sistemas de uso e manejo, para cada camada dos solos avaliados, com exceção da
camada 0-0,10m do Cambissolo e da camada 0,10-0,20m do Latossolo. Os valores
médios de MO (entre 2,23 e 3,20g dm-3) observados na camada superficial das três
classes de solos podem contribuir para a ausência de índices críticos de Ds, Pt e Ma
que não comprometeram a qualidade física do solo, atribuída segundo FuentesLlanillo et al. (2013), ao aumento de MO, à manutenção dos resíduos vegetais na
camada superficial, à maior atividade biológica e ao menor revolvimento do solo.
51
Estes fatores, conforme Braida et al. (2010), podem reduzir a susceptibilidade do
solo à compactação e proporcionar efeitos positivos sobre a retenção de água,
coesão e Ds.
Os diferentes usos e manejos, nas camadas e classes de solos avaliados
apresentaram variações na quantidade média de AFD entre 0,074-0,228m3 m-3
(tabela 1). Mas, o conteúdo de AFD nas três classes de solos não foi afetado pelos
sistemas de uso e manejo (tabela 2), evidenciando a ausência de efeito significativo
desse fator sobre a AFD. Este resultado pode ter relação com a ausência de índices
críticos de Ds e a distribuição de volume de poros nos SILP associados aos usos e
manejos. Observa-se na tabela 2 que as classes de solos apresentaram efeito
significativo sobre a AFD (p <0,001), que pode estar relacionada
à
variabilidade intrínseca de cada classe. Na interação entre os fatores usos e
manejos com os solos não foi observado efeito significativo no conteúdo de AFD.
Tabela 2 - Efeitos dos usos e manejos, solos e a interação destes sobre a água
facilmente disponível. Região do Extremo Oeste, 2011
Fator
F
Probabilidade
(1)
Usos e Manejos
0,0012
0,9988
Solos(2)
8,5827
0,0003***
Interação Usos e Manejos x Solos
1,8416
0,1244
(1)
Cultivo mínimo, semeadura direta e pastagem perene;
(2)
Cambissolo, Latossolo e Nitossolo.
A análise dos contrastes entre os manejos em cultivo mínimo e semeadura
direta e do uso de pastagem perene não produziram variações sobre os valores de
AFD (tabela 3). Contrariamente a este efeito, as classes de solos proporcionaram
variações sobre a AFD, evidenciando contrastes significativos.
Tabela 3 - Significância dos contrastes entre os sistemas de uso e manejo e as
classes de solo sobre a AFD. Região do Extremo Oeste, 2011
Contrastes
Probabilidade
ns(1)
Cultivo Mínimo x Semeadura Direta
ns
Cultivo Mínimo x Pastagem Perene
ns
Semeadura Direta x Pastagem Perene
*
Cambissolo x Latossolo
***
Cambissolo x Nitossolo
***
Latossolo x Nitossolo
(1)
não significativo; * significativo a 5%; *** significativo a 0,1%.
A ausência de efeitos dos sistemas de uso e manejo sobre a AFD também
foi verificada por Petry et al. (2007) em um Argissolo Vermelho, onde os sistemas de
52
manejo sob semeadura direta e preparo convencional da camada superficial do solo
não diferiram quanto ao armazenamento e à disponibilidade de água às plantas.
Entretanto, Jemai et al. (2013) constataram aumento de AFD e melhoria da
qualidade do solo no manejo sob semeadura direta, diferenciando-se em relação ao
preparo convencional.
A análise de covariância apresentou valores de VIF inferiores à 2,0 que
indicaram ausência de colinearidade para a Ma, Me, Mi e Ds adequado ajuste do
modelo (Tabela 4). O modelo final não inclui a variável Pt porque esta apresentou
colinearidade. A variação entre os sistemas de uso e manejo não interferiu
significativamente sobre a AFD, assim como as covariáveis Ma, Mi e Ds. As
variáveis que produziram efeitos significativos sobre a AFD foram a Me, as variações
entre as classes de solos e entre as camadas amostradas. Observou-se que o
Nitossolo apresentou a maior variação significativa sobre o conteúdo de AFD em
relação às demais classes de solos.
Tabela 4 - Contribuição de cada variável, baseada na covariância, sobre a água
facilmente disponível. Região do Extremo Oeste Catarinense, 2011
Variável
Coeficiente
EP(1)
t(2)
p(3)
Intercepto
0,28683
0,06792
4,223
< 0,001
Macroporosidade
-0,00127
0,00102
-1,248
0,9720
Mesoporosidade
-0,00215
0,00095
-2,273
0,0246
Microporosidade
-0,00123
0,00068
-1,794
0,0752
Densidade do solo
-0,00127
0,03596
-0,035
0,9720
Semeadura Direta
0,00065
0,00785
0,082
0,9345
Pastagem Perene
0,00375
0,00837
0,448
0,6547
Latossolo
-0,01813
0,00955
-1,899
0,0598
Nitossolo
-0,04106
0,00961
-4,273
< 0,001
Cam. 0,10-0,20 m
-0.05266
0,00957
-5,504
< 0,001
Cam. 0,20-0,40 m
-0.05831
0,00902
-6,464
< 0,001
Cam. 0,40-0,60 m
-0.06346
0,00943
-6,733
< 0,001
(1)
Erro padrão; (2) Teste t;
(3)
Probabilidade.
O Cambissolo possui a maior quantidade total de armazenamento de AFD,
em relação ao Latossolo e o Nitossolo, respectivamente, de 31,4 e 49,6% no manejo
em cultivo mínimo (Fig. 1). O maior armazenamento total de AFD do Cambissolo se
relaciona com a contribuição significativa da Me e das diferenças entre as camadas
analisadas. A maior disponibilidade de AFD nas camadas superficiais de um
Argissolo Vermelho, conforme Dalmago et al. (2009), foi devida à maior retenção de
53
AFD na classe dos Me, maior teor de MO, estabilidade dos agregados, qualidade
estrutural do solo e menor Ds.
110
CM
100
SD
90
PP
AFD (mm)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Cambissolo
Latossolo
Nitossolo
As barras se referem aos erros padrões das médias
Figura 1 - Armazenamento de água facilmente disponível (AFD) na camada 0-0,60m
em classes de solos sob Cultivo Mínimo (CM), Semeadura Direta (SD) e
Pastagem Perene (PP). Região do Extremo Oeste Catarinense, 2011
Conclusões
1. Os usos e manejos em semeadura direta, cultivo mínimo e pastagem
perene em diferentes solos da região do Extremo Oeste Catarinense proporcionam
alterações nas propriedades físico-hídricas avaliadas, sem comprometer a sua
qualidade física.
2. A quantidade de água facilmente disponível não é influenciada pelos
sistemas de uso e manejo, diferenciando-se entre as classes de solo na região.
3. O Cambissolo apresenta o maior armazenamento de água facilmente
disponível, superior ao Latossolo e Nitossolo, respectivamente, em 31,4 e 49,6% no
manejo em cultivo mínimo.
CAPÍTULO 2 - IMPACTO DA DEFICIÊNCIA HÍDRICA NA REDUÇÃO DE
PRODUTIVIDADE DO MILHO NO EXTREMO OESTE DE SANTA CATARINA
Introdução
A cultura do milho é o principal componente da cadeia produtiva de suínos e
aves existente no Estado de Santa Catarina. A cultura se destaca como a de maior
importância em área cultivada (537.000ha), produção (2.947.000t) e produtividade
média (5.491kg ha-1), com valor bruto da produção de R$ 1.423.565.000 na safra
2011/12. Entretanto, desde 2003 quando houve a maior área plantada e a maior
produção de milho, a área da cultura tem diminuído com o aumento da área de soja
no Estado. O maior déficit entre a insuficiente produção e a crescente demanda de
milho foi registrado em 2012, estimado em 2.609.000t. Como milho e soja integram
as cadeias de carnes de aves, de suínos e de bovinos (principalmente de leite), a
elevada demanda interna interfere significativamente sobre esses mercados de
grande importância para o desenvolvimento agrícola (EPAGRI/CEPA, 2012).
A região do Extremo Oeste Catarinense agrupa 21 municípios que formam a
microrregião de São Miguel do Oeste, com área de 4.241,99km2, abrigando uma
população total de 174.732 habitantes, na qual 73.537 habitantes vivem no meio
rural. A região apresentou na safra 2010/2011 a terceira maior área semeada de
milho (72,4mil ha) e produção (562,2mil t) no Estado, com produtividade média de
7.762kg ha -1 (EPAGRI/CEPA, 2012). Os sistemas de produção agrícola familiar da
região tem a integração lavoura-pecuária como sistema típico, cujos indicadores
médios dos fatores de produção apresentam 3,0 unidades de trabalho homemfamiliar em uma superfície agrícola útil de 20,35ha, distribuídos em 6,65ha de
pastagem nativa (32,68%); 5,75ha de milho safra (28,26%); 3,75ha de pastagem
perene de verão (18,43%); 2,80ha de pastagem de inverno (13,76%) e 1,40ha de
fumo de galpão (6,87%), (ARAÚJO, 2009).
55
A produção de milho na região do Extremo Oeste do Estado de Santa
Catarina é realizada basicamente em condições de sequeiro com frequentes
períodos de deficiência hídrica que podem reduzir a produtividade de grãos. O
principal manejo do solo é praticado através do sistema de semeadura direta,
porém, com impactos relacionados ao manejo inadequado do solo, ao uso intensivo
de pastagens de inverno nas mesmas áreas de lavouras de verão conduzidos em
sistemas de integração lavoura-pecuária, ao aumento da compactação do solo
devido ao pisoteio animal e a redução da cobertura vegetal que prejudicam o
armazenamento de água no solo e limitam o desenvolvimento das culturas. No
Sudoeste do Paraná, região com características da agricultura familiar semelhantes
ao oeste de Santa Catarina, o perfil do manejo da cultura do milho revelou que as
principais interferências sobre a produtividade são a deficiência hídrica e o manejo
fitossanitário (MARTIN et al., 2011).
A disponibilidade hídrica é considerada um dos fatores mais importantes
para a expressão do potencial de produção da cultura do milho em diversas regiões
do mundo (BERGAMASCHI et al., 2004; NIED et al., 2005; MASSIGNAM, 2005;
NANGOI, 2010; WAGNER et al., 2013). A redução da produtividade da cultura do
milho para diferentes anos, épocas de semeadura e locais tem como uma
importante variável a evapotranspiração relativa (NIED et al., 2005; NANGOI, 2010).
Um de seus indicadores é o consumo relativo de água, também denominado índice
de satisfação das necessidades de água (ISNA), expresso através da razão entre a
evapotranspiração real (Etr), que fornece a disponibilidade hídrica existente, em
relação a evapotranspiração da cultura (Etc) na ausência de deficiência de água
(MATZENAUER et al., 2003; NIED et al., 2005; LEIVAS et al., 2006; BATTISTI et al.,
2013). A deficiência hídrica é caracterizada quando a evapotranspiração real é
menor que a evapotranspiração da cultura, pois quanto maior for a deficiência, maior
será o risco de redução na produtividade da cultura. Matzenauer et al. (2002)
classificaram os riscos de deficiência hídrica, em nível decendial, para a produção
de milho no Rio Grande do Sul em três níveis: baixo risco (Etr Etc-1 > 0,70); médio
risco (0,50 ≤ Etr Etc-1 ≤ 0,70) e alto risco (Etr Etc-1 < 0,50). Leivas et al. (2006)
adotaram o índice hídrico de 0,6 para a relação ETr Eto-1 como ponto crítico, abaixo
do qual há deficiência hídrica climática severa.
Independentemente da condição climática regional, as oscilações nas safras
de milho, das principais regiões produtoras do Brasil, estão associadas à
56
disponibilidade de água, sobretudo no período crítico da cultura, que vai do
pendoamento ao início do enchimento de grãos (BERGAMASCHI et al., 2004; NIED
et al., 2005). No Sul do Brasil, mesmo em anos climaticamente favoráveis como
aqueles de ocorrência do fenômeno El Niño, que apontam uma distribuição
adequada de chuvas, pode haver redução da produtividade se a deficiência hídrica
ocorrer no período crítico da cultura do milho (BERGAMASCHI et al., 2006). Em
anos de ocorrência do fenômeno La Niña estudos realizados em São Miguel do
Oeste e Chapecó, Oeste de Santa Catarina, verificaram que diminui a necessidade
de água para a cultura do milho quanto mais tardia forem as semeaduras, simuladas
em três datas (10/09, 10/10 e 10/11) onde as reduções na produtividade decorrentes
da deficiência hídrica tendem a ser menores para semeaduras a partir de 10 de
outubro (MINUZZI; RIBEIRO, 2012).
Em Chapecó, Oeste Catarinense, a deficiência hídrica, que geralmente
ocorre entre os meses de novembro a janeiro, é um dos fatores determinantes para
a definição da melhor época de semeadura do milho por parte dos agricultores, pois
é fundamental para evitar a coincidência de fatores negativos com os períodos
críticos da cultura (FLESCH; MASSIGNAM, 2000). Em locais com altitude acima de
950 m, como na região Serrana de Santa Catarina, a produtividade do milho
decresce significativamente quando os ciclos de cultivo coincidem com períodos de
baixas temperaturas do ar, deficiência hídrica, menor disponibilidade de radiação
solar e aumento da ocorrência de geadas, especialmente em semeaduras além do
mês de janeiro (CARDOSO; SOCCOL, 2008).
Para Serpa et al., (2012) em ambientes de sequeiro no Município de
Eldorado do Sul, região da Depressão Central do Estado do Rio Grande do Sul é
recomendada a antecipação da semeadura para o início de agosto até meados de
setembro como uma estratégia para reduzir o risco de disponibilidade hídrica
insuficiente em períodos críticos da cultura. Segundo esses autores, quando não há
limitação de disponibilidade hídrica, a época preferencial para a semeadura ocorre
em meados de outubro no Sul do Brasil, a fim de coincidir o estádio em que o milho
apresenta a maior área foliar (espigamento) com o período do ano de maior
disponibilidade de radiação solar (meados de dezembro a meados de janeiro) e com
condições de temperatura favoráveis (em torno de 25 a 30°C). Porém, em regiões
mais quentes do Rio Grande do Sul, quando a semeadura do milho ocorre em
57
outubro há maior probabilidade de ocorrência de deficiência hídrica no período
crítico da cultura (MATZENAUER et al., 2002).
A estimativa da redução de produtividade na cultura do milho é importante
para o planejamento e tomada de decisões desde ao nível de propriedade rural até o
nível de Estado. Uma das maneiras de se quantificar essas perdas devido à
deficiência hídrica tem sido por meio de modelos de simulação (MASSIGNAM,
2005). Conforme Rosa et al. (2012) os modelos de simulação do balanço hídrico
podem ser basicamente agrupados em modelos mecanicistas (determinísticos),
baseados na simulação do fluxo de água no solo, e os modelos matemáticos
(empíricos), baseados no cálculo direto do balanço hídrico da água do solo. Os
modelos
mecanicistas
são
altamente
exigentes
em
termos
de
dados,
particularmente em relação às propriedades hidráulicas do solo e das culturas, além
de informações nutricionais, geralmente requerem investimento substancial para a
aquisição de dados e necessitam de complexa parametrização e calibração.
Exemplos para simulações com a cultura do milho incluem os modelos CERESMaize (JONES;
KINIRY,
1986),
DSSAT (NIELSEN et
al.,
2002),
SWAP
(VAZIFEDOUST et al., 2008) e AquaCrop (RAES et al., 2009). Em contraste a estes,
os modelos matemáticos são geralmente concebidos para a simulação mais prática
da programação de irrigação que pode ser de natureza empírica, exigem menos
dados de entrada do solo, tem mais fácil parametrização da cultura, e pode
empregar procedimentos mais simples para estimar a ETc. Os impactos da
deficiência hídrica sobre a redução de produtividade são geralmente considerados
por meios empíricos tais como os modelos de Stewart (STEWART et al., 1977;
DOORENBOS; KASSAM, 1979) e JENSEN (1986). A precisão destes modelos para
manejo da irrigação é alta quando os dados de solo e clima são de boa qualidade.
Esses modelos são geralmente muito adequados para a programação de irrigação
quando são capazes de relacionar a deficiência hídrica para se estimar, por
exemplo, a redução de produtividade, como nos modelos ISAREG (TEIXEIRA;
PEREIRA, 1992; LIU et al., 1998), ISM (GEORGE et al, 2000), BUDGET (RAES et
al., 2006 ), Osiri (CHOPART et al., 2007) e PILOTE (KHALEDIAN et al., 2009).
O ISAREG é um modelo de simulação volumétrico de balanço hídrico,
facilmente parametrizado, que requer apenas a caracterização hidráulica essencial
do solo e dados básicos da cultura, além de adotar funções simplificadas da relação
água-rendimento para avaliar os efeitos da deficiência hídrica nas reduções de
58
produtividade (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992). Apesar da simplicidade deste modelo
em relação aos que exigem parametrizações complexas, o ISAREG também
necessita de validação de seus pressupostos antes de sua utilização (JOBIM, 2007).
O modelo ISAREG foi aplicado com bons resultados para diversas culturas e
ambientes, tanto no âmbito internacional como para as condições da agropecuária
brasileira (PEREIRA et al., 2003; VICTORIA et al., 2005; JOBIM, 2007; POPOVA;
PEREIRA, 2011; CHATERLÁN et al., 2012; SARAIVA et al., 2013).
A validação do modelo ISAREG para a região do Extremo Oeste
Catarinense foi realizada conforme descrito em Guadagnin et al. (2012). Os
resultados de redução de rendimento estimados pelo modelo na simulação do
balanço hídrico foram comparados com dados de rendimento médio da cultura de
milho IBGE (BRASIL, 2012b), considerando um Cambissolo nos usos e manejos de
cultivo mínimo, plantio direto e pastagem perene. Os índices de precisão, exatidão e
desempenho foram calculados e revelaram que os altos valores dos coeficientes de
correlação obtidos em todas as avaliações indicaram o pequeno grau de dispersão
dos dados em relação à média; os índices de concordâncias revelaram a boa
precisão do modelo; os valores do indicador de desempenho obtidos na avaliação
classificaram o modelo como ótimo, conforme a escala de Camargo e Sentelhas
(1997).
Este estudo diferencia-se de outros trabalhos relacionados à dinâmica das
relações no sistema água-solo-planta-atmosfera em função da carência de
pesquisas para as características da região de estudo, que registra a ocorrência de
períodos de deficiência hídrica com impactos para a cultura do milho. Considerando
as condições edafoclimáticas da região do Extremo Oeste Catarinense o presente
trabalho tem por objetivos avaliar o impacto da deficiência hídrica no grau de
redução de produtividade de milho, identificar as épocas de semeadura com menor
risco de redução de produtividade do milho devido à deficiência hídrica, testar o
modelo ISAREG na estimativa da redução de produtividade e definir os riscos de
redução de produtividade decorrentes de deficiência hídrica.
Materiais e métodos
O estudo foi desenvolvido na região do Extremo Oeste do Estado de Santa
Catarina. As variáveis meteorológicas com dados diários de temperatura, umidade
59
relativa do ar, precipitação pluvial, radiação solar e velocidade do vento foram
obtidas na série histórica representativa para a região, para o período de 25 anos
(1987 a 2011), da estação São Miguel do Oeste, SC (latitude 26°47'05''S, longitude
53°30'13''W e altitude de 700m) através da EPAGRI/CIRAM.
Os parâmetros do solo foram obtidos através da coleta de 12 amostras de
solos nas camadas de 0-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60m, conforme
metodologia descrita em VEIGA (2011). Foi considerada a classe predominante de
solo da região constituída de 65% por Cambissolos (EMBRAPA, 2004). A seleção
dos locais de coleta de solos foi baseada nas informações dos técnicos da Extensão
Rural da Epagri, que identificaram estabelecimentos rurais com as características do
solo e do sistema de manejo predominante na região, que conforme Veiga (2013)
corresponde à semeadura direta.
O modelo ISAREG (TEIXEIRA; PEREIRA, 1992) foi utilizado para calcular o
balanço hídrico, em escala decendial, e estimar a redução da produtividade da
cultura do milho. A validação do modelo foi realizada, conforme descrito em
Guadagnin et al. (2012), através da comparação entre os resultados estimados pelo
modelo e os dados de produtividade média do milho para a região (Fig. 1).
Produtividade (kg ha-1)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
0
Anos
Figura 1 – Produtividade média de milho na região do Extremo Oeste Catarinense
no período de 1990-2011.
Fonte: IBGE (BRASIL, 2012b)
As variáveis de entrada do modelo ISAREG são: capacidade de campo,
ponto de murcha permanente, profundidades das camadas de amostragem do solo,
datas do início das fases fenológicas da cultura do milho, fator “p” de disponibilidade
60
de água no solo, profundidade do sistema radicular, coeficientes culturais (Kc e ky),
total de precipitação e evapotranspiração de referência. A opção de simulações com
o uso do modelo ISAREG deve-se à menor exigência de dados de entrada deste
modelo quanto aos parâmetros de solo e de cultura, o emprego de procedimentos
simples para estimar as reduções de produtividade, além de ter apresentado bons
resultados para diferentes culturas e condições edafoclimáticas (PEREIRA et al.,
2003; VICTORIA et al., 2005; JOBIM, 2007; POPOVA; PEREIRA, 2011;
CHATERLÁN et al., 2012; SARAIVA et al., 2013).
Para a aplicação do modelo ISAREG foram consideradas 19 épocas de
semeadura de milho para os ciclos de maturação precoce, normal e tardio,
espaçadas de dez em dez dias, de 12 de agosto a 08 de fevereiro, período de
recomendação do Zoneamento Agrícola de Risco Climático do Ministério da
Agricultura da safra 2011/2012 (BRASIL, 2012a), para os municípios da região do
Extremo Oeste. A estimativa das datas de início de cada fase fenológica do milho foi
definida com base em graus dia. Considerou-se os coeficientes de cultura (Kc) e o
fator de disponibilidade de água no solo (p) conforme descrito em Doorenbos e
Kassam (1979).
O cálculo do balanço hídrico da cultura com o modelo ISAREG considera a
metodologia Penman-Monteith/FAO (DOORENBOS; PRUITT, 1977; ALLEN et al.,
1998). A identificação das épocas de semeadura menos sujeitas à deficiências
hídricas prejudiciais ao milho foi avaliada através da estimativa da redução da
produtividade, segundo o modelo monofásico de Stewart (STEWART et al., 1977),
alterado por Doorenbos e Kassam (1979) expressa por uma relação linear entre o
déficit de produção e o déficit de evapotranspiração, conforme a equação:
(1)
onde: Ya e Etr são respectivamente as produtividades e a evapotranspiração real da
cultura e Ym e Etc são seus valores máximos. A relação Etr Etc-1 foi obtida por meio
do balanço hídrico decendial. O fator de resposta da cultura à deficiência hídrica
(ky), também denominado coeficiente de sensibilidade hídrica foi mantido constante
(1,15) para todo o ciclo da cultura, conforme parametrização do modelo ISAREG.
Essa parametrização pode representar uma limitação de desempenho do modelo ao
61
não permitir a introdução de valores de ky para as diferentes fases fenológicas do
milho. Conforme Doorenbos e Kassam (1979), a sensibilidade da cultura do milho ao
suprimento de água é classificada como média/alta, com valores de ky entre 1,00 a
1,15 isto porque o fator ky > 1,0 indica que a intensidade de redução da
produtividade é proporcionalmente maior em relação ao aumento da deficiência
hídrica. Andrioli e Sentelhas (2009) determinaram índices de sensibilidade à
deficiência hídrica (ky) para diferentes fases fenológicas de milho e classificaram os
genótipos em dois grupos. Os de resistência normal tiveram Ky entre 0,4 e 0,5 no
período vegetativo, 1,4 e 1,5 no florescimento, 0,3 e 0,6 na frutificação, e 0,1 e 0,3
no período de maturação, enquanto os genótipos de maior resistência tiveram,
respectivamente, os seguintes valores de Ky: 0,2-0,4; 0,7-1,2; 0,2-0,4; e 0,1-0,2.
A estimativa das probabilidades de ocorrência de redução de produtividade
foi determinada nas frequências superiores aos níveis de 10, 25 e 40% de redução
na produtividade, níveis também estudados por Nied et al. (2005). As probabilidades
foram calculadas através da função gama (), que permitiu o melhor ajuste dos
parâmetros para cada uma das 19 séries de épocas de semeadura simuladas. A
aderência das probabilidades para as frequências estimadas foi verificada pelo teste
Qui-Quadrado em um nível de significância de 5%, conforme descrito em Naghettini
e Pinto (2007).
Resultados e discussão
A média de redução de produtividade estimada através do modelo ISAREG
foi de 25,1% entre as diferentes épocas e ciclos de maturação (Fig. 2). A redução de
produtividade da cultura do milho devido à deficiência hídrica, estimada através do
modelo ISAREG, na região do Extremo Oeste Catarinense apresentou pequena
variação média entre as épocas de semeadura e ciclos de maturação analisados de
até 3,9%. Devido à deficiência hídrica as reduções médias de produtividade
variaram entre 23,9% a 27,1%, 22,8% a 26,6% e 22,5% a 26,4% para os ciclos de
maturação precoce, normal e tardio, respectivamente. As maiores reduções de
produtividade ocorreram no período inicial de semeadura (agosto) com tendência de
decréscimo destas reduções até as épocas de semeadura tardia (janeiro-fevereiro),
independente do ciclo de maturação. Estes resultados concordam com aqueles
encontrados por Massignam (2007) para Campos Novos, Meio Oeste do Estado de
62
Santa Catarina, que também verificou uma pequena variação na disponibilidade
hídrica média entre as épocas de semeadura e ciclos de maturação da cultura do
milho, e de modo similar ao encontrado neste estudo, houve uma tendência de
diminuição da deficiência hídrica a partir da época de semeadura do cedo (agosto)
em relação às semeaduras do tarde (janeiro-fevereiro). Segundo o mesmo autor,
além do risco de deficiência hídrica as semeaduras de milho no cedo (agosto)
apresentam riscos elevados decorrentes do aumento da duração do subperíodo da
semeadura à emergência devido às baixas temperaturas do ar, riscos de danos pela
ocorrência de geadas no subperíodo da emergência à floração, valores da radiação
solar média baixa que poderá ocasionar uma menor produção de biomassa devido a
8/2
29/1
19/1
9/1
30/12
20/12
Milho Tardio
10/12
30/11
20/11
31/10
Milho Normal
21/10
11/10
1/10
21/9
11/9
1/9
22/8
Milho Precoce
10/11
27.5
27.0
26.5
26.0
25.5
25.0
24.5
24.0
23.5
23.0
22.5
22.0
12/8
Redução de produtividade (%)
menores taxas de fotossíntese.
Épocas de semeadura
Figura 2 – Redução de produtividade média estimada pelo modelo ISAREG para
três grupos de maturação de milho cultivado em Cambissolo sob
semeadura direta, em 19 épocas de semeadura, no período de 19902011 na região do Extremo Oeste Catarinense
A tendência observada de ocorrerem reduções de produtividade mais
elevadas nas épocas de semeadura do cedo em relação às semeaduras tardias,
apesar das pequenas variações (Fig. 2), pode ser explicada em função dos períodos
com maior risco de ocorrências de deficiências hídricas coincidirem com os
subperíodos críticos da cultura. Neste sentido, Nied et al. (2005), em pesquisas na
região central do Rio Grande do Sul, constataram que os maiores riscos de
deficiências hídricas associadas às temperaturas elevadas ocorreram nas épocas de
63
semeadura de outubro à primeira quinzena de novembro, devido a maior
probabilidade da coincidência do período crítico da cultura com a menor ocorrência
de chuvas, que prejudicam a polinização e reduzem o número de grãos por espiga.
Pequenas variações na redução de produtividade entre os três ciclos de
maturação, em torno de 1%, foram observadas para as semeaduras realizadas até
10 de dezembro (Fig. 2). Nied et al. (2005) verificaram que existem diferenças de até
10% de probabilidade de maior ocorrência de deficiência hídrica no subperíodo
crítico para três grupos de maturação de milho, avaliados na região central do Rio
Grande do Sul, recomendando-se os genótipos superprecoces nas semeaduras do
cedo (agosto) porque a maior probabilidade de deficiência hídrica ocorre 10 dias
após o período mais crítico da cultura.
Considerando as pequenas variações de redução média de produtividade
em função da deficiência hídrica entre as épocas de semeadura e entre os ciclos de
maturação representados na Fig. 2, pode-se inferir que a escolha da época de
semeadura de milho para a região do Extremo Oeste Catarinense não deve se
restringir apenas à ocorrência dos períodos com maior probabilidade de deficiência
hídrica, devendo considerar a complexidade de fatores bióticos e abióticos
relacionados com os diferentes sistemas de produção, como as características do
estabelecimento rural, das cultivares de milho, o nível tecnológico do agricultor e o
capital financeiro disponível. Massignam (2007) verificou que a disponibilidade
hídrica não interfere na determinação da época de semeadura de milho em Campos
Novos, região do Meio Oeste Catarinense. Porém, a concentração da semeadura
em apenas uma época que normalmente é praticada na região, pode potencializar
os riscos de ocorrências de deficiências hídricas, e necessita de estratégias como o
escalonamento de semeadura e o manejo adequado do solo e da água para
minimizar a probabilidade de redução de produtividade entre as safras.
Os resultados da redução de produtividade, estimados pelo modelo
ISAREG, apresentaram grande variação entre os anos (1987-2011) da série
histórica e as épocas de semeaduras, apresentando reduções entre 0,6 a 61,2%
(Fig. 3). A redução média de produtividade entre as 19 épocas de semeadura e os
anos agrícolas foi estimada em 25,1%. Reduções superiores a 40% na produtividade
do milho foram verificadas em 8% dos anos considerados. Os resultados de redução
de produtividade estimados para o ano de 2005, um dos anos com altos índices que
variaram entre 35 a 52%, foram semelhantes aos encontrados por Massignam
64
(2005) em municípios da região do Meio Oeste Catarinense, com valores de redução
entre 40 a 64% devido às estiagens ocorridas na safra 2004/2005, que afetaram
severamente a cultura do milho em diversas regiões do Estado de Santa Catarina.
22-ago
11-out
30-nov
19-jan
1-set
21-out
10-dez
29-jan
11-set
31-out
20-dez
8-fev
21-set
10-nov
30-dez
RP média
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1987
Redução de produtividade (%)
12-ago
1-out
20-nov
9-jan
Ano agrícola
Figura 3 – Redução de produtividade média estimada pelo modelo ISAREG para
cada ano agrícola em diferentes épocas de semeadura de milho
cultivado em Cambissolo sob semeadura direta, no período de 19902011 na região do Extremo Oeste Catarinense. Dados médios para três
ciclos de maturação de milho
As maiores reduções na produtividade média do milho estimada pelo modelo
ISAREG foram observadas nos anos de 1991, 2002 e 2005 (Fig. 3). Verifica-se que
os resultados de deficiência hídrica encontrados nesses anos correspondem às
safras em que ocorreram reduções nas produtividades médias registradas pelo
IBGE (Fig. 1). Apesar disso, a produtividade média do milho registrada pelo IBGE
(BRASIL, 2012b) na região do Extremo Oeste Catarinense praticamente dobrou de
valor entre os anos de 1990 a 2011, com uma tendência de acréscimo anual de
aproximadamente 155,2kg ha-1. A diversidade de valores médios de redução de
produtividade encontrada entre os anos podem refletir a complexidade de fatores
que abrangem a variabilidade dos sistemas de cultivo em diversas condições
edafoclimáticas, fitossanitárias e com custos de produção modificados a cada safra.
No Sul do Brasil, as maiores reduções na produtividade devido à deficiência hídrica
estão principalmente associadas às condições meteorológicas verificadas em
65
períodos de maior radiação solar, temperaturas elevadas e desigual distribuição das
chuvas (MASSIGNAM, 2005; NIED et al., 2005; BERGAMASCHI et al., 2006).
Nos anos agrícolas de 1988/89, 1995/96, 1998/99, 1999/00, 2000/01,
2007/08, 2010/11 foi verificada a ocorrência do evento La Niña (NOOA, 2013), que
normalmente estão associados às maiores ocorrências de estiagens na região do
Oeste Catarinense, especialmente entre outubro e novembro. Nos anos de La Niña
verificou-se uma tendência de maiores reduções de produtividade nas semeaduras
do cedo, como no ano agrícola 1995/96 no qual as semeaduras realizadas até o
primeiro decêndio de setembro obtiveram reduções de produtividade estimadas em
valores superiores a 30% (Fig. 3). Resultados similares também foram encontrados
por Minuzzi e Ribeiro (2012) nas regiões de São Miguel do Oeste e Chapecó, Oeste
de Santa Catarina, que constataram em anos de ocorrência de La Niña o maior risco
de deficiência hídrica para semeaduras de milho no cedo (10/09).
A análise entre a razão Etr Etc-1 e a redução de produtividade estimada com
base em dados do IBGE, representados na Fig. 4, indica que 83,3% dos valores
foram superiores a 0,7 e qualificados como de baixo risco, enquanto os demais
resultados apresentaram índices entre 0,6 e 0,7 considerados como de médio risco,
conforme a classificação proposta por Matzenauer et al. (2002).
Redução de produtividade (%)
60
50
40
30
20
10
0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
ETr
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
ETc -1
Figura 4 - Relação entre a redução de produtividade com base em dados do IBGE e
a razão (ETr Etc-1) para safras da cultura de milho cultivado em
Cambissolo sob semeadura direta, no período de 1990-2011 na região do
Extremo Oeste Catarinense. Valores médios de 19 épocas de semeadura
e três ciclos de maturação de milho
66
Observou-se na Fig. 4 o baixo risco de deficiência hídrica severa,
considerando como limite o valor crítico inferior a 0,6 para a razão Etr Eto -1 admitido
por Leivas et al. (2006). Verifica-se que não há restrições para as épocas de
semeadura consideradas de acordo com as normas do Zoneamento Agrícola de
Risco Climático, para a cultura do milho no Estado de Santa Catarina, que declara
aptos os municípios que apresentaram em, pelo menos 20% de seu território a razão
Etr Etc-1 maior ou igual a 0,55 com frequência de 80% nos anos avaliados e risco de
ocorrência de geada igual a 20% (BRASIL, 2012a).
A não linearidade entre a razão Etr Etc-1 e a redução de produtividade,
caracteriza uma limitação do modelo do ISAREG, que superestimou a redução de
produtividade quando a razão Etr Etc-1 foi superior a 0,8. Acima desta razão ocorre
um baixo risco de redução de produtividade, em média inferior a 10%. Segundo
Bergamaschi et al. (2006), a razão Etr Etc-1 se estabiliza acima de 0,7 e explica
quase 80% das variações da produtividade de milho que ocorreram no período mais
crítico da cultura, quando a relação é quadrática e com maior grau de associação
entre a produtividade e a deficiência hídrica.
Embora os resultados apontem a maior frequência de baixo risco de
deficiência hídrica, a ocorrência de razões Etr Etc-1 inferiores a 0,7 indica a
possibilidade de períodos de deficiência hídrica que podem determinar reduções de
produtividade elevadas (Fig. 4), principalmente quando se considera a grande
variação existente entre os anos (Fig. 3). Massignam (2005) verificou que os
menores valores de Etr Etc-1, quando coincidiram com períodos de elevada
demanda evaporativa atmosférica e com grande variabilidade de precipitações
determinaram as maiores reduções de produtividade na região do Meio Oeste
Catarinense. Em ambientes com elevada variabilidade interanual das precipitações,
como aquelas verificadas por Leivas et al. (2006) na região da Campanha do Rio
Grande do Sul, ocorre maior probabilidade de deficiência hídrica decendial,
concentrada no período entre o 2º decêndio de dezembro e o 2º de janeiro, visto que
nesta região as condições de disponibilidade hídrica são inferiores às verificadas na
metade norte do Rio Grande do Sul, próximas ao Estado de Santa Catarina.
A correlação entre as estimativas de reduções de produtividade do IBGE e
do modelo ISAREG apresenta grau satisfatório de dependência das variáveis (Fig.
5). Verifica-se que aproximadamente 70% das variações anuais de redução de
produtividade estimada pelo modelo ISAREG estão correlacionadas com as
67
variações de redução de produtividade observadas a partir dos dados do IBGE.
Assim, considera-se que o modelo ISAREG foi capaz de estimar a redução de
produtividade devido à deficiência hídrica entre os anos quando comparado aos
dados do IBGE, porém quando a razão Etr Etc-1 é superior a 0,8 o modelo foi menos
Red. produtividade - IBGE (%)
eficiente para estimar os valores de redução de produtividade da cultura do milho.
60
y = 0.0423x 2 - 1.4599x + 13.497
R² = 0.7096
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
Red. produtividade - ISAREG (%)
Figura 5 - Relação entre a redução de produtividade observada pelo IBGE e a
redução de produtividade estimada pelo modelo ISAREG, para safras da
cultura de milho cultivado em Cambissolo sob semeadura direta, no
período de 1990-2011 na região do Extremo Oeste Catarinense. Valores
médios de 19 épocas de semeadura e três ciclos de maturação de milho
A probabilidade de ocorrência de redução de produtividade com risco
superior a 50% prejudicial à cultura do milho foi em média de 2,6% (Fig. 6).
Verificou-se em média, 10,5% de probabilidade de ocorrer redução de produtividade
em nível de 40%. Resultados semelhantes, com frequências de probabilidade
inferiores a 10% para riscos de deficiências hídricas superiores a 40% foram
encontrados por Nied et al. (2005) na região Central do Rio Grande do Sul.
Por outro lado, observaram-se neste estudo que reduções de até 5% de
produtividade obtiveram 98,2% de probabilidade de ocorrência. Verifica-se assim,
que na maioria dos anos existem pequenas probabilidades da cultura do milho ficar
exposta a deficiências hídricas severas na região do Extremo Oeste Catarinense,
apesar do risco médio de 50% de probabilidade de ocorrer reduções de
produtividade de até 25,1%, independente da época de semeadura e ciclo de
maturação de milho.
68
1.00
0.90
Probabilidade
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Redução de produtividade (%)
Figura 6 – Probabilidade de ocorrência de redução de produtividade estimada pelo
modelo ISAREG para safras da cultura de milho cultivado em
Cambissolo sob semeadura direta, no período de 1990-2011 na região
do Extremo Oeste Catarinense. Dados médios de 19 épocas de
semeadura e três ciclos de maturação de milho
A frequência de 50% de probabilidade de rendimentos nulos para
semeaduras tardias realizadas após o 2º decêndio de fevereiro foi verificada por
Cardoso e Soccol (2008) no Planalto Catarinense, devido especialmente às baixas
temperaturas, maior risco de deficiência hídrica e redução de radiação solar. Na
estimativa de produtividade de milho em função da disponibilidade hídrica para a
região Central do Paraná, Wagner et al. (2013) concluíram que a probabilidade
média de redução de produtividade por deficiência hídrica é de aproximadamente
50%, diferentemente ao encontrado neste estudo. Considerando a grande
variabilidade de reduções de produtividade encontrada entre os anos, é
recomendável buscar estratégias que minimizem a probabilidade de reduções
drásticas, mesmo que em níveis baixos de ocorrência. A observação do zoneamento
agroclimático considerando os riscos climáticos para o adequado planejamento
agrícola, além da possibilidade de distribuição das épocas de semeadura através do
escalonamento bem como a melhoria da qualidade do solo através de sistemas de
manejo que promovam o aumento do armazenamento de água no solo representam
contribuições importantes para reduzir os riscos de deficiência hídrica.
69
Conclusões
1. A deficiência hídrica tem impacto sobre a redução de produtividade
estimada pelo modelo ISAREG, com redução média de produtividade de 25,1%.
2. As maiores reduções de produtividade de milho ocorrem no período inicial
de semeadura (agosto) e as menores reduções nas épocas de semeadura tardia
(janeiro-fevereiro) na região do Extremo Oeste Catarinense.
3. A redução de produtividade devido à deficiência hídrica apresenta
pequena variação, entre 27,1 a 22,5%, entre as dezenove épocas de semeadura e
três ciclos de maturação de milho analisados para a região de estudo.
4. O modelo ISAREG foi capaz de estimar a redução de produtividade,
entretanto superestima os valores de redução quando a razão Etr Etc-1 é maior que
0,8.
5. Existe 50% de probabilidade da produtividade ser reduzida em 25% em
relação a produtividade potencial da região do Extremo Oeste Catarinense.
DISCUSSÃO GERAL
A avaliação dos cenários hidroagrícolas em sistemas de produção de base
familiar da região do Extremo Oeste Catarinense permitiu gerar informações sobre o
uso da água na agricultura, a partir da demanda regional prioritária na área de
gestão de recursos hídricos com ênfase em metodologias de captação,
armazenamento, utilização/reuso da água na agricultura. Desse modo, o estudo
contemplou aspectos especialmente relacionados às alterações nas propriedades
físico-hídricas, a qualidade do solo e o armazenamento de água facilmente
disponível em função de sistemas de uso e manejo em diferentes classes de solos e
dos impactos da deficiência hídrica sobre a redução de produtividade do milho.
Inicialmente verificou-se que os efeitos dos diferentes sistemas de uso e
manejo, e da variabilidade existente entre as principais classes de solos da região
do Extremo Oeste Catarinense, influenciam alterações nas propriedades físicohídricas como a densidade, a porosidade, a resistência à penetração e a água
facilmente disponível. Entretanto, as variações observadas nesses atributos não
atingem índices considerados críticos e, portanto, não comprometem a qualidade
física dos solos estudados. As condições estruturais satisfatórias, com exceção da
resistência à penetração, e os teores adequados de matéria orgânica na camada
superficial dos solos não confirmaram a hipótese de que os sistemas de uso e
manejo afetam o armazenamento de água facilmente disponível que, no entanto, foi
influenciado pela variabilidade intrínseca existente entre as classes de solo. A
análise da contribuição de cada uma das variáveis que interferem sobre a
capacidade de água facilmente disponível permite verificar
que o maior
armazenamento foi observado no Cambissolo manejado em cultivo mínimo, superior
à capacidade de armazenamento encontrada no Latossolo, que por sua vez, difere
do conteúdo de água facilmente disponível do Nitossolo.
71
As avaliações do efeito da deficiência hídrica na redução de produtividade
de milho, através do cálculo do balanço hídrico decendial, foram realizadas com o
uso
do
modelo
ISAREG,
segundo
a
metodologia
Penman-Monteith/FAO,
considerando um Cambissolo manejado no sistema de semeadura direta. As
simulações de dezenove datas de semeadura de milho, para os grupos de
maturação precoce, normal e tardio, no período 1989/90 a 2010/11 apresentaram o
valor médio de 25,1% de redução de produtividade devido à ocorrência de
deficiência hídrica. Constatou-se pequena variação na redução de produtividade
média, entre 27,1 a 22,5% para os três grupos de maturação de milho, e uma
tendência de redução de produtividade a partir das épocas iniciais de semeadura
avaliadas. As análises da redução de produtividade estimada pelo modelo ISAREG
apresentaram grande variação (entre 0,6 a 61,2%) para a série histórica avaliada
(1987-2011), sendo que em 8% dos anos verificaram-se reduções superiores a 40%
entre as diferentes épocas de semeadura estudadas, provavelmente associadas à
períodos de severa estiagem. Contudo, entre os anos de 1990 a 2011 a
produtividade média do milho para a região do Extremo Oeste Catarinense
praticamente duplicou de valor devido aos avanços tecnológicos da cultura, segundo
dados do IBGE (BRASIL, 2012b). A relação entre a redução de produtividade
baseado em registros do IBGE e a razão Etr Etc-1 apresentaram valores superiores a
0,7 indicando baixo risco de deficiência hídrica em 83,3% das simulações realizadas.
Entretanto, a não linearidade entre a razão Etr Etc-1 e a redução de produtividade
demonstra uma limitação do modelo ISAREG, o qual superestimou valores de
redução de produtividade quando a razão Etr Etc-1 foi superior a 0,8. No entanto, o
ISAREG permite estimar a redução de produtividade devido à deficiência hídrica,
visto que apresenta grau de satisfatório de correlação, próximo de 70%, na análise
das variações anuais de redução de produtividade estimadas pelo modelo em
relação às reduções constatadas pelo IBGE. O risco de deficiência hídrica, capaz de
provocar índice igual ou superior a 40% de redução de produtividade para o milho,
apresenta probabilidade de ocorrência inferior a 10,5%.
As reduções de
produtividade em nível de até 5% apresentam 98,2% de probabilidade de ocorrência
nas simulações realizadas através do modelo ISAREG, para a região do Extremo
Oeste Catarinense.
CONCLUSÕES GERAIS
Os resultados obtidos para as condições edafoclimáticas do estudo
permitem aplicar as informações geradas para a melhoria do uso da água na
agricultura da região do Extremo Oeste Catarinense.
Os usos e manejos em semeadura direta, cultivo mínimo e pastagem perene
em Cambissolos, Latossolos e Nitossolos da região influenciaram alterações nas
propriedades físico-hídricas, porém sem comprometer a qualidade física dos solos
avaliados.
Os sistemas de uso e manejo praticados na região não afetam o
armazenamento de água facilmente disponível, o qual é influenciado pelas
diferentes classes de solos, nas quais o Cambissolo apresenta quantidade superior
de armazenamento em relação ao Latossolo e Nitossolo, respectivamente, em 31,4
e 49,6% no manejo em cultivo mínimo.
A redução de produtividade média estimada pelo modelo ISAREG foi de
25,1% para a região do Extremo Oeste Catarinense.
As épocas de semeadura e os ciclos de maturação de milho avaliados
apresentam pequena variação de até 3,9% na redução de produtividade, com a
tendência de decréscimo a partir do período inicial de semeadura de agosto em
relação a fevereiro.
A maior variação na redução de produtividade média é encontrada entre os
anos agrícolas, com valores entre 0,6 a 61,2%, estimadas pelo modelo ISAREG
para as épocas de semeadura avaliadas.
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