UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA
PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS FÍSICOS
DE UM LATOSSOLO VERMELHO CULTIVADO COM
CANA-DE-AÇÚCAR EM SISTEMA DE COLHEITA
MECANIZADA
Acadêmica: Cristiane Andréia da Silva
Aquidauana - Mato Grosso do Sul - Brasil
Maio de 2011
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE AQUIDAUANA
PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS FÍSICOS
DE UM LATOSSOLO VERMELHO CULTIVADO COM
CANA-DE-AÇÚCAR EM SISTEMA DE COLHEITA
MECANIZADA
Acadêmica: Cristiane Andréia da Silva
Orientador: Laércio Alves de Carvalho
“Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Agronomia, área de
concentração em Produção Vegetal, da
Universidade Estadual de Mato Grosso do
Sul, como parte das exigências para a
obtenção do título de Mestre em Agronomia
(Produção Vegetal)”.
Aquidauana - Mato Grosso do Sul - Brasil
Maio de 2011
S579v
Silva, Cristiane Andréia da
Variabilidade espacial de atributos físicos de um
Latossolo vermelho cultivado com cana-de-açúcar em
sistema de colheita mecanizada/Cristiane Andréia da
Silva. Aquidauana, MS: UEMS, 2011.
75p. ; 30cm
Dissertação (Mestrado em Agronomia) – Produção
Vegetal – Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul,
2011.
Orientador: Prof. Dr. Laércio Alves de Carvalho
1. Cana-de-açúcar 2. Manejo de solo 3. Física do
solo. I. Título.
CDD 20.ed.633.61
“Mude suas opiniões, sustente seus princípios;
Troque suas folhas, mas mantenha intactas suas raízes”.
Victor Hugo (1802 – 1885)
iii
Aos meus pais,
Maria Irene e Osvaldo, pela educação, os princípios e o carinho;
Aos meus irmãos,
Regiane, Wanderson e Francielly, que têm sido a grande razão e incentivo do
meu aperfeiçoamento.
OFEREÇO
Ao meu esposo,
Eduardo M. Lobo, pelo amor, apoio e incentivo.
DEDICO
iv
AGRADECIMENTOS
A Deus pela oportunidade de aprimorar meus conhecimentos; Esta
conquista é conseqüência da sua imensa bondade.
Ao professor Laércio Alves de Carvalho, pela orientação, paciência e
amizade. Parabéns pela doação e amor ao seu trabalho, você é um exemplo
de profissional.
A Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – Programa de PósGraduação em Agronomia, em especial ao seu quadro de docentes pelos
ensinamentos e direcionamento profissional.
À CAPES, pela concessão da bolsa de estudos.
A Usina ETH Bioenergia pela infra-estrutura e disponibilidade de
equipe técnica a fim de realizarmos este trabalho.
Aos funcionários da secretaria de Pós-Graduação pelo convívio e
disponibilidade em vários momentos.
Aos colegas de Pós-Graduação, pelo convívio e valiosos ensinamentos
profissionais e pessoais. Em especial as minhas queridas amigas Cassia de
Carvalho e Maira Vicente Soares, pela amizade sincera e por me mostrarem
que verdadeiras amizades não se constroem em tempo cronológico. Sucesso a
todos.
A todos aqueles que por um lapso de memória possa não ter sido
mencionado. Obrigada pelo apoio e por fazerem parte de mais uma etapa da
minha vida.
MUITO OBRIGADA.
v
SUMÁRIO
páginas
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................ viii
LISTA DE TABELAS ......................................................................................... xii
RESUMO ......................................................................................................... xiii
CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS.......................................................1
1.1 Introdução......................................................................................................1
1.2 REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 3
1.2.1 Aspectos gerais da cultura da cana-de-açúcar ......................................... 3
1.2.2 Panorama da produção de cana-de-açúcar no Brasil e na região de
Cerrado .............................................................................................................. 5
1.2.3 Fatores de qualidade do Solo ................................................................... 6
1.2.4 Indicadores de qualidade física do solo .................................................... 8
1.2.5 Densidade do solo (Ds) ............................................................................. 9
1.2.6 Porosidade do solo (Pt) ............................................................................. 9
1.2.7 Conteúdo de água no solo ...................................................................... 11
1.2.8 Resistência mecânica do solo à penetração (RMP) ................................ 12
1.2.9 Variabilidade espacial de atributos do solo ............................................. 14
1.3 CONSIDERAÇÕES METODOLÓGICAS ................................................................ 16
1.3.1 Localização e descrição da área experimental ....................................... 16
1.3.2 Clima e solo ............................................................................................ 18
vi
1.3.3 Coleta e preparo das amostras ............................................................... 19
1.3.4 Caracterização física do solo .................................................................. 19
1.3.5 Análise dos dados ................................................................................... 19
1.4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 21
CAPÍTULO 2 - VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS FÍSICOS DE UM
LATOSSOLO
VERMELHO
CULTIVADO
COM
CANA-DE-AÇÚCAR
EM
SISTEMA DE COLHEITA MECANIZADA ........................................................ 26
RESUMO ......................................................................................................... 26
ABSTRACT ...................................................................................................... 27
2.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 28
2.2 MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................. 30
2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 32
2.3.1 Análise descritiva dos dados ................................................................... 32
2.3.2 Análise geoestatística ............................................................................. 44
3. CONCLUSÕES ........................................................................................... 56
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 57
CAPÍTULO 3 - CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................61
Erro! Indicador não definido.
vii
LISTA DE FIGURAS
páginas
Figura1. Esquematização da área experimental onde foram amostrados 144
pontos ...............................................................................................................17
Figura 2. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do solo
na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008... .................................. 33
Figura 3. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total do
solo na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008. ............................. 34
Figura 4. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008. .................................... 34
Figura 5. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008.
......................................................................................................................... 35
Figura 6. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do solo
na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008.............................. 35
Figura 7. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total do
solo camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008. .......................... 36
Figura 8. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade solo
camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008. .................................. 36
viii
Figura 9. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008.
......................................................................................................................... 37
Figura 10. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do
solo na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009. .......................... 37
Figura 11. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009. ..................... 38
Figura 12. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009. .................................. 38
Figura 13. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009.
...................................................................................................................... ...39
Figura 14. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do
solo na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009. ..................... 39
Figura 15. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009. ................ 40
Figura 16. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009.............................. 40
Figura 17. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de
2009...................................................................................................................41
Figura 18. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo, na
camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008 ............................................. 47
Figura 19. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008 ............................................. 47
ix
Figura 20. Semivariograma experimental para a variável conteúdo de água no
solo, na camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008 ................................ 48
Figura 21. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008..................... 48
Figura 22. Semivariograma experimental para a variávei densidade do solo, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008 ..................................... 48
Figura 23. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008 ..................................... 49
Figura 24. Semivariograma experimental para a variável, conteúdo de água no
solo, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008 ........................ 49
Figura 25. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008............. 49
Figura 26. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo, na
camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009 .......................................... 50
Figura 27. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009 .......................................... 50
Figura 28. Semivariograma experimental para a variável, conteúdo de água no
solo, na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009 ............................. 50
Figura 29. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009.................. 51
Figura 30. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009 ..................................... 51
Figura 31. Semivariograma experimental para a variável, porosidade total, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009 ..................................... 51
Figura 32. Semivariograma experimental para a variável, conteúdo de água no
solo, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009 ........................ 52
x
Figura 33. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009............. 52
Figura 34. Distribuição espacial para as variáveis densidade, umidade e
resistência do solo a penetração, na camada 0,0 – 0,20 m para a safra do ano
de 2008 ............................................................................................................ 54
Figura 35. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo,
porosidade total e resistência do solo a penetração, na camada 0,20 – 0,40 m
para a safra do ano de 2008 ............................................................................ 54
Figura 36. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo,
porosidade total e conteúdo de água no solo na camada 0,0 – 0,20 m para a
safra do ano de 2009 ....................................................................................... 55
Figura 37. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo, conteúdo
de água no solo e resistência do solo a penetração, na camada 0,20 – 0,40 m
para a safra do ano de 2009 ............................................................................ 55
xi
LISTA DE TABELAS
páginas
Tabela 1. Índice pluviométrico no município de Rio Brilhante-MS durante as
safras antecessoras ao trabalho ...................................................................... 18
Tabela 2. Caracterização Granulométrica e Classe textural nas profundidades
de 0,0 -0,20m e 0,20 – 0,40 m da área experimental, realizada pós colheita da
safra de 2008.....................................................................................................18
Tabela 3. Resumo estatístico para as variáveis densidade (g cm-3), porosidade
total (%), conteúdo de água no solo (m3 m-3) e resistência do solo a penetração
(Mpa) nas duas camadas estudadas (0-0,20 e 0,20-0,40 m), para as safras do
ano de 2008 e 2009 ......................................................................................... 32
Tabela 4. Valores dos parâmetros dos semivariogramas ajustados nas duas
camadas estudas (0-0,20 e 0,20-0,40 m) para as safras dos anos de 2008 e
2009 ................................................................................................................. 45
xii
RESUMO
O uso continuo do solo e de tecnologias inovadoras, nem sempre levam em
consideração os manejos mais adequados em que os recursos disponibilizam.
Atualmente o setor sucroalcooleiro tem-se constituído de uma crescente
utilização dos recursos naturais, especialmente do solo e da água, aumentando
a preocupação com a sustentabilidade desses recursos, buscando assim a
indicação de técnicas de manejos adequadas. Com o objetivo de estudar a
variabilidade espacial dos atributos físicos de um Latossolo Vermelho Distrófico
típico cultivado com cana-de-açúcar em sistema de colheita mecanizada,
avaliou-se densidade do solo, porosidade total, conteúdo de água no solo e
resistência mecânica do solo a penetração (RMP) durante dois anos
consecutivos. A parcela implantada no talhão formou uma malha experimental
com 144 pontos, tendo sido coletadas amostras com estrutura indeformada,
nas camadas de 0,0 – 0,20 m e 0,20 – 0,40 m. De posse dos dados, realizouse análise estatística descritiva a fim de averiguar possíveis valores
discrepantes e posteriormente técnicas de geoestatísticas procurando observar
o grau de dependência espacial entre os 144 pontos.
Os métodos
geoestatísticos utilizados foram adequados para descrever a estrutura de
dependência
espacial
das variáveis, indicando
compactação
do
solo
principalmente na faixa direita da área estudada.
Palavras-chave: agricultura de precisão, densidade do solo; Saccharum spp.
xiii
CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS
1.1 Introdução
A cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) tornou-se uma das
culturas de maior importância econômica no mundo todo. Este fato pode estar
atribuído à sua múltipla utilização, que fez com que ao mesmo tempo em que a
economia brasileira crescesse de forma mais acelerada, aumentasse também
as especulações e dúvidas com relação ao seu cultivo.
O cultivo da cana-de-açúcar se estabeleceu sobre os mais variados
tipos de solo no território nacional, desde solos com textura arenosa a muito
argilosos, assim como em solos com altos teores de matéria orgânica. Tal fato
associado com as grandes áreas disponíveis para a disseminação da cultura e
as suas fontes alternativas de energia, fez com que o governo incentivasse
cada vez mais seu cultivo, criando políticas públicas que amparasse as safras
no país.
Da mesma forma em que se aumentaram as áreas de cultivo com
cana-de-açúcar, as preocupações com os possíveis impactos que o setor
sucroalcooleiro pudesse a gerar sobre os recursos naturais, fez com que
alavancasse as pesquisas no país. Sabe-se que não é a cultura em si que tem
promovido impactos negativos ao solo, água e atmosfera, e sim as técnicas de
manejos inadequadas que muitas vezes são utilizadas.
A expansão da cana-de-açúcar se deu e continua ocorrendo pela
substituição de áreas antes ocupadas por outras culturas e pastagens.
Atualmente as áreas de cerrado são as mais cogitadas para as próximas
safras, tornando-se necessárias pesquisas específicas que possam direcionar
práticas mais adequadas à realidade desse bioma, com o intuito de minimizar
os efeitos negativos de manejos inadequados.
É sabido que o cultivo da cana-de-açúcar utiliza de um vigoroso
revolvimento por ocasião do preparo do solo, como o uso de arados, grades
pesadas e subsoladores. Sabe-se ainda que a colheita mecanizada da canade-açúcar é meta entre a maioria das usinas e em alguns estados e municípios
a exemplo Dourados-MS, a remoção de queima prévia para finalidade de corte
manual tornou-se lei, obrigando o setor a se adequar ao sistema de colheita
mecanizada.
Diversas pesquisas comprovam que a colheita manual, com queima
prévia, implica grande impacto à atmosfera, visando apenas o aproveitamento
dos colmos, e que a palhada remanescente da colheita mecanizada pode
atribuir benefícios as propriedades físicas, químicas e biológicas do solo.
Ao mesmo tempo em que a concepção de colheita manual sofre
alterações, é constatado por Amaro Filho et al. (2008); Pedrotti e Mello Júnior,
(2009); Camargo et al. (2010), que o uso continuo do solo e o tráfego de
maquinas durante o cultivo da cana-de-açúcar tende a promover alterações
nas propriedades físicas do solo, dentre as principais estão a diminuição do
volume de macroporos, tamanho de agregados, taxa de infiltração de água no
solo, densidade do solo e aumento na resistência à penetração de raízes, o
que conseqüentemente provoca queda na produção de cana-de-açúcar.
Neste contexto Figueiredo et al. (2000), menciona que os problemas de
compactação do solo, provavelmente pela ausência de um cronograma de
trabalho bem definido ou de modelos capazes de estimar a capacidade de
suporte do solo tem sido muito comum em áreas de cultivo, o que torna
necessário que o setor sucroalcooleiro adote praticas conservacionistas,
elabore planos de trabalhos bem embasados, que vão desde o preparo do solo
até a colheita.
Uma das ferramentas que tem se mostrado bastante eficaz em cultivos
altamente tecnificados, como no caso da cana-de-açúcar é a utilização da
geoestatística,
Montenegro
e
Montenegro
(2006),
mencionam que
é
fundamental ter o conhecimento da variabilidade espacial de atributos físicos
do solo. Em algumas áreas, a não consideração da possibilidade de uma
variabilidade em função do espaço, considerando suas limitações pode afetar
intensamente os planos de manejo agrícola.
Ante o exposto, este trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade
espacial das propriedades físicas de um solo do Cerrado, cultivado com canade-açúcar, sob sistema de colheita mecanizada.
2
1.2 Revisão de literatura
1.2.1 Aspectos gerais da cultura da cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar descrita por Linneu, em 1753, foi classificada como
Saccharum officinarum e Saccharum
spicatum. Depois de Linneu, várias
formas de classificação foram apresentadas, sendo que Castro (2001),
classificou-a como (Saccharum spp), uma planta alógama, pertencente à
divisão Magnoliophyta, classe Liliopsida, sub-classe Commilinidae, ordem
Cyperales, família Poaceae, gênero Saccharum, podendo ser encontrado
várias espécies tais como: Saccharum officinarum, Saccharum spontaneum,
Saccharum sinensis, Saccharum barberi e Saccharum robustum. É originária
da Nova-Guiné tendo sido levada ao sul da Ásia, onde foi usada de início,
principalmente em forma de xarope (SEGATO et al., 2006).
De acordo com Rodrigues (2004) a cana-de-açúcar é cultivada numa
ampla faixa de latitude, desde cerca de 35˚N a 30˚S, e em altitudes que variam
desde o nível do mar até 1000 metros, em cerca de 79 países.
No Brasil há indícios de que o cultivo da cana-de-açúcar seja anterior à
época dos descobrimentos, mas seu desenvolvimento se deu posteriormente
com a criação de engenhos e plantações com mudas trazidas pelos
portugueses. Já em fins do século XVI, os Estados de Pernambuco e Bahia
contavam mais de uma centena de engenhos tendo a cultura de tal modo que o
Brasil, até 1650, liderou a produção mundial de açúcar, com grande penetração
no mercado europeu (SEGATO et al., 2006).
Segundo Segato et al. (2006) e Magalhães (1987), a cana-de-açúcar é
uma gramínea perene que perfilha abundantemente na sua fase inicial de
desenvolvimento. É um dos fatores mais importantes dentro da cana-deaçúcar, pois determina o numero de colmos para a produção açucareira. De
acordo com Rodrigues (2004), o nível de perfilhamento gerado pela cultura,
varia de acordo com a especificidade genética e/ou ainda o efeito de luz
durante a fase inicial da planta.
Cambardella et al. (1994) e Goovaerts et al. (1993), em estudo
realizado a fim de identificarem espaçamento adequado para o cultivo da canade-açúcar, observaram que a população de colmos por unidade de área é
3
conseqüência de combinações adotadas para o espaçamento entre linhas e a
densidade de gemas distribuídas por metro de sulco. Desta maneira,
independentemente da variedade em questão e em condições normais de
insolação, o máximo perfilhamento que os canaviais apresentam, em média, é
de 12 a 16 colmos em idade de corte por metro linear.
A cana-de-açúcar possui um sistema radicular diferenciado em relação
à exploração das camadas mais profundas do solo, quando comparado ao
sistema radicular das demais culturas, principalmente as anuais. Por ser uma
cultura semiperene, seu ciclo pode prevalecer de cinco a sete anos, desta
forma seu sistema radicular se desenvolve em maior profundidade, passando a
ter uma estreita relação com o pH, a saturação por bases, a porcentagem de
alumínio e os teores de cálcio nas camadas mais profundas. Estes fatores, por
sua vez, estão intimamente ligados a boa condição física do solo, uma vez que
a
resistência
mecânica
do
solo
à
penetração
de
raízes
acarreta
conseqüentemente interferências na química do solo (SEGATO et al., 2006).
Por ser considerada uma cultura rústica, a cana-de-açúcar apresenta
alta capacidade de adaptações às diferentes condições de solo. Entretanto,
deve ser evitado o plantio em solos rasos, com profundidade menor que um
metro,
solos
mal
drenados
que
tendem
ao
encharcamento,
solos
excessivamente argilosos, solos excessivamente arenosos e com baixa
retenção de água, considerando sempre que as praticas de manejo adequadas
associadas a cultivares mais apropriadas geram melhores resultados
(SEGATO et al., 2006).
O tipo de colheita adotada a cana-de-açúcar pode influenciar a
produção e a longevidade da cultura, os atributos físicos, químicos e biológicos
do solo, o meio ambiente e a saúde pública. Praticas de queima dos canaviais
são ainda adotadas nas diversas regiões canavieiras com o objetivo de facilitar
o processo de corte e carregamento. No entanto, tal prática está associada a
impactos ambientais negativos, tais como elevadas emissões de gases à
atmosfera devida à queima, que normalmente antecede a colheita, degradação
dos solos e a poluição de mananciais e centros urbanos (SPAROVECK et al.,
1997). Já no sistema de colheita mecanizada (sem queima), as folhas, bainhas
e ponteiros, além de quantidade variável de pedaços de colmo são cortados de
resíduos vegetais denominadas palha ou palhada, promovendo a redução da
4
erosão, aumento do teor de matéria orgânica, melhoria na aeração do solo e
microbiologia (SOUZA et al., 1992).
Diante do exposto a cana-de-açúcar mantém uma posição de destaque
no Brasil, pois além de apresentar fontes alternativas de energia, têm
conseguido manter a demanda de exportação com produtos de qualidade e
gerando milhares de empregos em todo o país. Tal fato segundo Segato et al.
(2006), possibilitou que a cultura possuísse função estratégica na economia do
país.
1.2.2 Panorama da produção de cana-de-açúcar no Brasil e na região de
Cerrado
A cana-de-açúcar tem grande importância econômica e social para o
Brasil. O país é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e um dos
principais exportadores, junto com a Austrália, Cuba e Tailândia (SEGATO et
al., 2006).
De acordo com Rodrigues (2004), o setor sucro-alcooleiro tem gerado
para o Brasil, em produtos primários como açúcar e álcool, cerca de dez
bilhões de dólares por ano, um milhão de empregos diretos e o seqüestro de
20% das emissões de carbono que o setor de combustíveis fósseis emite no
país. Devido ao grande incentivo governamental através do programa
Proácool, o cultivo da cana-de-açúcar se difundiu por todos os estados do país,
tendo como os mais relevantes o estado de São Paulo, Pernambuco, Alagoas
e a grande maioria das regiões de Cerrado por apresentarem fronteiras
agrícolas e condições propícias para o cultivo da cultura (SEGATO et al.,
2006).
De acordo com estudos realizados pela (CONAB, 2011) a lavoura de
cana-de-açúcar continua em expansão no Brasil. Os maiores índices de
aumento de área são encontrados em São Paulo, Mato Grosso do Sul, Goiás e
Minas Gerais. Nestes Estados além do aumento da área cultivada, outras
novas usinas entraram em funcionamento na safra de 2010, ficando assim
distribuídas: três em Minas Gerais, duas em São Paulo, duas em Goiás e nos
Estados de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio de Janeiro, uma a cada
estado.
5
A área de cana-de-açúcar colhida destinada à atividade sucroalcooleira
está estimada em 8.033,6 milhões de hectares, distribuídas em todos estados
produtores. A área colhida teve aumento de 8,40% em relação á safra anterior.
O aumento da área pode ser explicado a partir do crescimento natural
das áreas das usinas recentemente instaladas, das áreas de renovação e do
aumento de moagem em determinadas unidades produtivas.
Em relação à área total, o Estado de São Paulo representa 54,23%
(4.357,01 mil hectares), seguido por Minas Gerais com 8,1% (649,94 mil
hectares), Paraná com 7,25% (582,32 mil hectares), Goiás com 7,46% (599,31
mil hectares), Alagoas com 5,46% (438,57 mil hectares), Mato Grosso do Sul
com 4,93% (396,16 mil hectares) e Pernambuco com 4,32% (346,82 mil
hectares), (CONAB, 2011).
O levantamento indica aumento de área em todas as regiões. No Norte
o acréscimo foi de 13,20%, no Nordeste a área manteve-se estável, com
pequena elevação de 1,70%. Na região Centro Oeste o aumento foi de
27,90%, no Sudeste foi de 6,10% e a região Sul observou-se incremento de
8,80% na área colhida (CONAB, 2011).
Tal crescimento do setor sucro-alcooleiro, tem apontado preocupações
na forma de como o processo têm sido conduzido, vários estudos demonstram
impactos previsíveis e imprevisíveis quando o cultivo da cana-de-açúcar é
realizado de forma impactante ao solo, água e atmosfera. Para tal algumas
práticas podem ser adotadas com o intuito de minimizarem os efeitos negativos
de manejos inadequados e garantirem o bom desenvolvimento da planta, além
de matéria prima de qualidade.
1.2.3 Fatores de qualidade do Solo
A constante utilização do solo e de tecnologias inovadoras segundo
Fiorio et al. (2000), nem sempre levam em consideração os manejos mais
adequados em que os recursos disponibilizam. Dessa forma o homem tem
tentado encontrar um ponto de equilíbrio entre o uso dos recursos naturais e da
produtividade. Porém em muitas áreas os fatores econômicos prevalecem
sobre a potencialidade do meio.
6
De acordo com Araújo (2007), uso sustentável dos recursos naturais,
especialmente do solo e da água, tem-se constituído em tema de crescente
relevância,
em
razão
do
aumento
das
atividades
antrópicas.
Conseqüentemente, cresce a preocupação com o uso sustentável e a
qualidade desses recursos.
Souza (1999) menciona que o solo, além de constituir-se em um
valioso
recurso
natural,
é
componente
dos
ecossistemas
terrestres.
Desempenha funções tais como sustentar a produção de matéria orgânica,
prover habitat para a biota, colaborar para a qualidade do ar e dos recursos
hidrológicos,
apoiarem
projetos
de
engenharia,
preservar
registros
arqueológicos e manter valores estéticos da paisagem.
O uso do solo consiste em uma das variáveis que integram as
mudanças globais e alteram os sistemas ecológicos. Nesse contexto, formas
de cultivo por meio de técnicas convencionais podem ser caracterizadas por
insistência em modelos insustentáveis, pela susceptibilidade de certos tipos de
solo a processos erosivos e, conseqüentemente, pelas perdas de ativos da
natureza (SOUZA, 2004).
O manejo dos solos tropicais objetivando sua sustentabilidade faz parte
de alguns dos desafios das ciências ambientais. O uso intensivo do solo, o
tráfego de máquinas e o emprego sistemático de práticas agrícolas impróprias
resultam em modificações morfológicas, físicas e biológicas, além de restringir
o crescimento e o desenvolvimento das raízes (PEDROTTI E MELLO JUNIOR,
2009).
Para Libardi et al. (1996) aplicar ao solo os princípios da física, para
compreender os seus processos, suas limitações na tentativa de remodelá-lo, é
o grande objetivo da física do solo. Promover a qualidade do solo é uma
combinação de propriedade físicas, químicas e biológicas que fornece os
meios para a produção vegetal e animal, para regular o fluxo de água no
ambiente e para atuar como filtro ambiental na atenuação e degradação de
componentes ambientalmente danosos ou perigosos (SOUZA et al., 1997).
O estabelecimento de um índice de qualidade do solo torna-se
necessário para identificar problemas de produção nas áreas agrícolas. Porém
fazer inferência numérica sobre a qualidade do solo segundo Reichert et al.
(2004), torna-se uma tarefa difícil, entretanto, estimativas sobre a qualidade
7
podem ser feitas dentro de um marco referencial. Tal estudo pode fazer
estimativas realísticas da produção de alimentos, monitorarem mudanças na
sustentabilidade e qualidade ambiental em relação ao manejo agrícola e
orientar políticas governamentais voltadas para o uso sustentável do solo
(PEDROTTI E MÉLLO JUNIOR, 2009).
1.2.4 Indicadores de qualidade física do solo
Conceitualmente, o uso da qualidade física do solo como indicador de
degradação vem sendo utilizado também para se avaliar a sustentabilidade de
manejo de solo (DORAN et al., 1994). O ponto limitante do processo de acordo
com (PEDROTTI E MÉLLO JÚNIOR, 2009), é a sua operacionalização, ou
seja, quais parâmetros ou características do solo devem ser avaliados e
monitorados para definir a manutenção ou variações tanto negativas como
positivas da qualidade.
A qualidade do solo é estimada pela observação ou medição de
diferentes propriedades ou processos. É recomendável que nenhuma
propriedade seja usada isoladamente como índice de qualidade do solo, e sim
em associação com outras. Os tipos de indicadores que são mais úteis
dependem da função do solo para a qual está sendo avaliado.
A escolha dos indicadores de qualidade do solo deve ser baseada em:
uso da terra; relacionamento entre indicador e a função para qual está sendo
avaliado; facilidade e segurança na medição; variação entre o tempo e local de
amostragem; sensibilidade de medição para mostrar mudanças no manejo do
solo; compatibilidade com amostragem e monitoramento de rotina e habilidade
requerida para uso e interpretação (SANTANA E BAHIA FILHO, 1999; DORAN
E ZEISS, 2000). Por outro lado, estabelecer relações entre parâmetros físicos
de qualidade do solo e o desenvolvimento e produção de plantas tem sido
buscado e estudado por muitos anos, sendo encontrados para muitos casos,
porém muitas vezes não se repetindo em condições similares, confrontando
qualquer índice que poderia ser estabelecido.
8
1.2.5 Densidade do solo (Ds)
Expressa a relação entre a quantidade de massa de solo seco por
unidade de volume do solo. A densidade leva em consideração o espaço
poroso do solo. Uma vez que o espaço poroso no solo é uma conseqüência de
como as partículas estão arranjadas, a densidade do solo reflete bem a
condição estrutural do mesmo. Pois os sólidos não são compressíveis, e a
quantidade de partículas somente se eleva quando o solo é comprimido,
diminuindo a porosidade (ARAUJO et al., 2004a; AMARO FILHO et al., 2008;
PEDROTTI E MÉLLO JÚNIOR, 2009). O Principal uso da densidade do solo é
como indicador de compactação, assim como medir alterações da estrutura e
porosidade do solo (AMARO FILHO et al., 2008).
Os valores mais comuns para solos arenosos variam de 1,2 a 1,9 g cm-3,
enquanto solos argilosos apresentam valores mais baixos, de 0,9 a 1,7 g cm-3.
Valores de Ds associados ao estado de compactação com alta probabilidade
de oferecer riscos de restrição ao crescimento do sistema radicular situa-se em
torno de 1,65 g cm-3 para solos arenosos e 1,45 g cm-3 para solos argilosos
(TORMENA et al., 1998; ARAUJO et al., 2004a; ARAUJO et al., 2004b).
A determinação da densidade do solo é relativamente simples e
baseia-se na coleta de amostras de solo, de volume conhecido e com estrutura
preservada através de técnicas diversas, incluindo coleta de solo em cilindros,
torrão ou feito diretamente no campo por escavação. De uma forma geral
necessita-se medir o volume da amostra e quantificar quanto de solo seco temse no volume coletado (EMBRAPA, 1997; AMARO FILHO et al., 2008).
1.2.6 Porosidade do solo (Pt)
O espaço do solo não ocupado por sólidos e ocupado pela água e ar
compõem o espaço poroso, definido como sendo a proporção entre o volume
de poros e o volume total de um solo. É inversamente proporcional à densidade
do solo (Ds) e de grande importância para o crescimento de raízes e
movimento de ar, água e solutos no solo (AMARO FILHO et al., 2008).
9
A porosidade do solo é reflexo direto da estrutura do solo, sendo os
poros determinados pelo arranjo e geometria das partículas, diferindo quanto à
forma, comprimento e largura. O estudo dos poros é usualmente realizado
baseando-se no diâmetro dos poros, distinguindo-se em macroporos, onde
ocorrerão os processos de aeração e drenagem e microporos do solo, onde
ocorre a retenção de água (AMARO FILHO et al., 2008; PEDROTTI E MÉLLO
JÚNIOR, 2009).
Solos arenosos, por possuírem partículas maiores, apresentam espaço
poroso constituído por poros de maior diâmetro (macroporos), por outro lado o
volume total de poros é menor nestes solos quando comparados aos de textura
argilosa, onde a formação de microagregados pelas partículas de argila
aumenta a microporosidade (KLEIN, 2005).
A porosidade reflete o efeito do manejo do solo, podendo sofrer
alterações na referida relação macro e microporosidade, tendo em vista a
freqüente redução dos poros de maior diâmetro verificada com o uso, que
ocorre devido à quebra de agregados e conseqüentemente entupimento de
poros (AMARO FILHO et al., 2008).
Amaro Filho et al. (2008), menciona que não existe uma recomendação
especifica de percentagem de porosidade no solo em função de uma
determinada cultura dada como ideal. Isso depende muito da cultura, pois
existe uma variação muito ampla de exigência, com relação a necessidade de
gases e hídrica de cada espécie.
Vale salientar que conhecer apenas a porosidade do solo não é o
bastante para inferir qualidade ao solo, devendo associar tal averiguação a
outras características. Porém sabe-se que na prática, raras vezes a porosidade
total apresenta valores inferiores a 30% ou acima de 60%. Porosidade maior
que 60% é conseqüência da presença de matéria orgânica, que, além de
dificultar o arranjo das partículas, é extremamente porosa. É comum encontrar
porosidade total em torno de 35% a 50% nos horizontes superficiais de solos
arenosos e 40% a 60% em solos argilosos (AMARO FILHO et al., 2008).
A determinação da porosidade total (Pt) em laboratório é feita,
principalmente de dois modos: 1) saturando-se uma amostra de solo e
medindo-se o volume de água contido e 2) por cálculo conhecendo-se a
10
Densidade do solo (Ds) e a Densidade de partículas (Dp), (EMBRAPA, 1997;
AMARO FILHO et al., 2008).
1.2.7 Conteúdo de água no solo
A água, dentre outros fatores não menos importantes, é essencial à
manutenção dos organismos vivos. A textura e a estrutura do solo que definem
a área superficial e a arquitetura do sistema poroso são os principais fatores
associados ao armazenamento e disponibilidade da água nos solos (AMARO
FILHO et al., 2008).
A condutibilidade hidráulica apresenta valores mais elevados quanto
mais porosos, fraturado ou agregado for o solo, sendo menor em solos densos
e compactados. No entanto, ela não depende unicamente da porosidade total
do solo, mas, em especial das dimensões destes e da atividade das argilas que
os formam (REICHARDT E TIMM, 2004).
Basicamente, a água é retida no solo por dois fenômenos ou
processos, capilaridade e adsorção.
A capilaridade deve-se à afinidade entre as partículas sólidas e a água,
incluindo, necessariamente, a interface com a atmosfera. A capilaridade se
manifesta em conteúdo de água no solo que o caracterize como úmido
(AMARO FILHO et al.,2008).
À medida que o solo vai perdendo água, os poros vão sendo
esvaziados e finas películas de água, vão recobrindo as partículas sólidas do
solo, nessa transição, ou seja, de uma condição úmida para uma condição
mais seca, o fenômeno da capilaridade vai perdendo expressão e dando lugar
ao fenômeno da adsorção (AMARO FILHO et al.,2008). Em solos compactados
ocorre uma diminuição na movimentação da água no solo, devido a uma
camada adensada na qual a água não se infiltra, ocasionando excesso de água
nas camadas mais superficiais do solo, podendo provocar erosão.
Durante um planejamento para as praticas de manejo mais adequadas,
determinar o conteúdo de água no solo pode ser uma ferramenta de inferência
importante para adoção de medidas. O teor de umidade a exemplo pode
indicar o melhor momento do tráfego de máquinas e quando associada a
11
outras características físicas como a compactação do solo, pode-se identificar
o grau de infiltração, confirmando um possível impacto ao solo (PEDROTTI E
MÉLLO JÚNIOR, 2009).
A água retida no solo pode ser medida e os resultados expressos em
termos de umidade do solo. A umidade é geralmente é expressa em
porcentagem à base de massa (u) ou à base de volume (Ө), sendo importante
salientar que, quando não expressas em porcentagem, a u e Ө possuem
dimensões de g g-1 e cm3 cm-3, respectivamente, logo, depreende-se que são
adimensionais (EMBRAPA, 1997; AMARO FILHO et al., 2008).
O conteúdo de água a base de massa será determinado pela seguinte
equação:
UBss
Mu Ms
Ms
em que:
Mu = massa de solo úmido ( g);
Ms = massa de solo seco a 105º C durante 24 horas (g).
O conteúdo de água do solo expresso em unidade de volume
será
determinado pela seguinte equação:
D
U
Da
considerando Da , a densidade da água igual a 1000 Kg m-3.
1.2.8 Resistência mecânica do solo à penetração (RMP)
A resistência mecânica do solo à penetração tenta representar a força
que as raízes das plantas devem exercer para romper o solo. Está diretamente
influenciada pela densidade do solo, proporcionando um indicativo do estado
de compactação do solo.
12
Os rodados e implementos agrícolas ao exercerem cargas dinâmicas
ao solo, produzem tensões na interface solo/pneu e solo/implemento em
superfície e profundidade, respectivamente. Essas tensões compactam as
diferentes camadas do solo (HORN E LEBERT, 1994) e, caso este
carregamento dinâmico exceda a resistência interna do solo, mudanças nas
propriedades físicas das camadas mais profundas ocorrerão (HORN,1998).
A compactação do solo pelo uso de práticas inadequadas de manejo
resulta diretamente em aumento na densidade do solo (Ds) e, por
conseqüência, em alterações detrimetais em outras propriedades físicas, tais
como: diminuição na porosidade do solo, diminuição na retenção de água,
diminuição na aeração e maior resistência do solo á penetração das raízes
(LETY, 1985; HILL et al., 1985; PEDROTTI E MÉLLO JÚNIOR, 2009). Hill et al.
(1985). Quando o efeito é identificado em solos cultivados com cana-de-açúcar
tem sido considerado um fator que afeta a produtividade (YANG, 1977;
CEDDIA et al., 1999; CAMARGO et al., 2010), sendo uma conseqüência do
elevado nível de mecanização dessa cultura. A subsolagem em áreas de
reforma dos canaviais tornou-se uma operação de rotina e, conseqüentemente,
ocorre o agravamento da compactação, além de aumentar o custo da
produção.
A resistência do solo à penetração (RMP) é uma das propriedades
físicas do solo diretamente relacionadas com o desenvolvimento das plantas,
uma vez que impede o crescimento do sistema radicular.
Valores excessivos de resistência do solo a penetração pode
influenciar o crescimento das raízes de qualquer cultura em comprimento,
diâmetro e na orientação normal do crescimento radicular (MEROTTO E
MUNDSTOCK, 1999).
Camargo e Alleoni (1997) sugerem que valores acima de 2,5 MPa
começam a restringir o pleno crescimento das raízes das plantas; entretanto
Sene et al. (1985), citados pelos mesmos autores, consideram críticos os
valores que variam de 6,0 a 7,0 MPa para solos arenosos e em torno de 2,5
MPa para solos argilosos. Lima et al. (1999) observaram que onde o preparo
do solo foi feito no sistema convencional houve um acréscimo de valores de
resistência mecânica do solo à penetração, principalmente, entre as
profundidades de 10 - 15 cm. Neste mesmo trabalho, o cultivo mínimo
13
apresentou uma resistência à penetração em torno de 6,5 MPa, na
profundidade de 15 cm de solo.
Para tal o monitoramento da compactação do solo se torna uma
ferramenta indispensável ao planejamento das práticas de cultivo a serem
adotadas, visando maximizar a rentabilidade agrícola (TORRES E SARAIVA,
1999) e a conservação do solo (SEGATO et al., 2006). A resistência do solo à
penetração e a densidade do solo são utilizadas principalmente para definir
níveis a partir dos quais o solo está compactado e requer medidas corretivas.
Por ser a resistência do solo à penetração dependente da umidade, textura,
mineralogia e matéria orgânica, a densidade do solo tem sido utilizada como
propriedade de referência para monitorar a compactação do solo (LOWERY E
SCHULER,1994; ALAKUKKU E ELONEN, 1995 e BALL et al., 1997; MARIA et
al., 1999; AMARO FILHO et al., 2008; PEDROTTI E MÉLLO JÚNIOR, 2009;
CAMARGO et al., 2010).
1.2.9 Variabilidade espacial de atributos do solo
O estudo da variabilidade espacial das variáveis físico-químicas do solo
constitui, entre os exemplos de aplicação, um dos fatores que possibilita o
manejo do solo e da água na agricultura, podendo ser definida como a variação
das propriedades do solo dentro das unidades amostradas em função de um
limite de espaço e tempo (ORTIZ, 2002).
Fazer o uso da geoestatística para inferir variabilidade ao solo tem sido
cada vez mais utilizado. Esta ferramenta permite além de caracterizar uma
determinada área, pode indicar o número e a distribuição das amostras a
serem retiradas, possibilitando ainda fazer correções e técnicas de manejo de
forma localizada, minimizando o custo operacional e econômico de uma
cultura.
Com o advento da mecanização de várias práticas culturais, de
diferentes sistemas de produção agrícola, principalmente os de larga escala,
extensas áreas de terra vêm sendo tratadas de maneira uniforme,
principalmente no nordeste do estado de São Paulo, em áreas sob cultivo de
cana-de-açúcar. Assim, a prática agrícola convencional tem-se baseado em
14
poucas amostras dos solos (SEGATO et al. 2006). Todavia, a variabilidade
espacial dos diversos atributos envolvidos no processo de produção agrícola
do solo em áreas extensas pode ser relativamente elevada. Como resultado
desta variabilidade o desempenho produtivo das culturas é pouco satisfatório.
O crescimento do setor sucroalcooleiro no estado de São Paulo tem
sido sustentado com a utilização intensiva de máquinas e implementos
agrícolas (CERRI et al. 1992). Isso contribui para aumentar as áreas com
problemas de compactação, provavelmente pela ausência de um cronograma
de trabalho bem definido ou de modelos capazes de estimar a capacidade de
suporte do solo (FIGUEIREDO et al. 2000). Muitas vezes, o preparo do solo é
realizado sem levar em conta sua umidade, a qual é um fator controlador da
compactação (DIAS JUNIOR E PERCE, 1996). A degradação dos atributos
físicos decorrente do manejo inadequado condiciona queda de produção da
cana-de-açúcar (FREITAS, 1987; UTSET E CID, 2001).
A análise da variabilidade do solo, por meio da geoestatística, pode
indicar alternativas de manejo, não só para reduzir os efeitos da variabilidade
do solo sobre a produção das culturas (TRANGMAR et al.,1985), mas também
para aumentar a possibilidade de estimar respostas das culturas sob
determinadas práticas de manejo (OVALLES E REY, 1994). Em cultivos
altamente tecnificados, como no caso da cana-de-açúcar, é fundamental ter o
conhecimento da variabilidade espacial de atributos físicos do solo, pois as
propriedades físicas do solo desempenham importante papel (WARRICK E
NIELSEN, 1980). Neste sentido, a variabilidade espacial de suas propriedades
deve ser bem conhecida, visando minimizar os erros na amostragem e no
manejo do solo.
O solo apresenta heterogeneidade, tanto vertical como horizontal,
imposta pela natureza dos fatores responsáveis pela sua formação.
(REICHARDT, 1985; MACHADO, 1994; CARVALHO et al., 2002; De posse dos
dados, realizou-se análise estatística descritiva através da avaliação de
medidas de tendência central (média, mediana e moda), dispersão (desvio
padrão, variância, coeficiente de variação), e de aderência a distribuição
normal, de acordo com o teste de Kolmogorov-smirnov, o qual mede a
distância máxima entre os resultados de uma distribuição a ser testada e os
resultados associados à distribuição hipoteticamente verdadeira (ORTIZ, 2003).
15
Para
(ROBERTSON,
análise
1998),
geoestatística
tendo
sido
utilizou-se
a
confeccionados
ferramenta
GS+
semivariogramas
experimentais das variáveis estudadas, procurando observar o grau de
dependência espacial entre os 144 pontos. O semivariograma foi feito seguindo
metodologia de Vieira et al., (1998), finalizando com a aplicação da técnica de
interpolação por krigagem descrita por Silva Junior (2001), sendo possível
obter uma malha de pontos interpolados das variáveis estudadas, identificando
possíveis locais com problemas e compactação. (ORTIZ, 2003) relata que a
variabilidade das propriedades físicas do solo apresenta correlação ou
dependência espacial.
Portanto, a análise da variabilidade do solo por meio de técnicas da
geoestatística, pode orientar técnicas de manejo na intenção de reduzir os
efeitos da variabilidade do solo sobre a variação na produção das culturas
(TRANGMAR et al., 1985), planejar técnicas a um custo menos elevado
contanto que o manejo pode ser localizado, além de inferir mais confiabilidade
a dados experimentais, onde conforme observação de Reichardt (1985), a
estatística clássica e a geoestatística, ou estatística espacial, se completam.
Uma não exclui a outra, e perguntas não respondidas por uma, muitas vezes
podem ser respondidas pela outra.
1.3 Considerações metodológicas
1.3.1 Localização e descrição da área experimental
O experimento foi conduzido na Usina ETH Bioenergia, localizada no
município de Rio Brilhante-MS, Rodovia MS 145, KM 47 - Rio Brilhante – MS,
com as coordenadas geográficas: 21º 51' 32" S. e 54º 01' 25.40" W.
A Usina ETH, está inserida na Bacia do Rio Paraná, e sub-bacia do Rio
Ivinhema e dispõe em torno de 1.846 talhões, com uma área total de 8.315 ha,
sendo que essas áreas apresentam em média 5% de declividade, com relevo
plano a suavemente ondulado, ou seja, dentro dos limites de mecanização.
O desenvolvimento se deu num talhão de cana-de-açúcar, no sistema
de colheita mecanizada sem queima prévia, em solo caracterizado como
16
Latossolo Vermelho Distrófico típico, conforme metodologia da EMBRAPA
(2006) representando aproximadamente 8 ha.
A parcela implantada no talhão apresentou uma malha experimental
com 144 pontos (Figura 1), tendo um comprimento de 180 m e uma largura de
200,20 m, perfazendo uma área total de aproximadamente 4,0 ha. A
distribuição dos pontos dentro da área experimental foi realizada na forma de
uma grade, com redução de distanciamento entre os pontos no eixo central da
malha, a fim de possibilitar melhores ajustes aos semivariogramas,
apresentando doze colunas e doze linhas, onde os pontos se distanciam de
seu vizinho de 20 m no eixo Y e 18,2 m no eixo X.
Figura 1. Esquematização da área experimental onde foram amostrados 144
pontos
17
1.3.2 Clima e solo
O clima predominante em maior parte do Mato Grosso do Sul é o clima
do tipo tropical ou tropical de altitude, com estações bastante definidas, com
chuvas de verão e inverno seco.
O município de Rio Brilhante-MS apresenta um clima tropical.
Caracteriza-se por apresentar um inverno seco. A estação seca ocorre entre os
meses de abril e setembro, sendo julho o mês mais seco (Tabela 1).
Tabela 1. Índice pluviométrico no município de Rio Brilhante-MS durante as safras antecessoras ao
trabalho
Ano
2003
2004
2005
2006
2007
Média
Meses
Total
mm
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
309,85
54,66
352,50
208,00
347,00
160,20
166,73
92,37
23,00
152,00
498,00
134,50
133,26
228,00
37,00
216,50
96,00
166,68
125,34
247,00
192,00
90,00
73,50
116,12
62,01
318,50
10,50
50,50
80,00
117,16
48,45
87,00
140,50
67,50
7,00
74,25
31,35
93,50
17,50
43,00
6,00
41,31
78,25
49,15
125,80
33,00
224,00
107,50
104,82
119,25
207,00
218,50
90,00
135,84
126,72
167,00
49,50
35,00
152,88
167,24
147,50
251,00
178,00
175,28
Adaptada de Usina Eldorado, 2007.
No talhão onde o experimento foi avaliado o solo é caracterizado como
sendo Latossolo Vermelho Vermelho Distrófico Típico, conforme metodologia
da EMBRAPA (2006), com textura argilosa, onde os valores de areia, silte e
argila para as profundidades de interesse, são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Caracterização Granulométrica e Classe textural nas profundidades de
0,0 -0,20m e 0,20 – 0,40 m da área experimental, realizada pós
colheita da safra de 2008.
Profundidade
Areia
Silte
Argila
Classe Textural
( g Kg-1)
0,0 – 0,20 m
361
58
581
Argilosa
0,20 0 0,40 m
370
57
573
Argilosa
18
1.494,25
1.675,53
1.516,00
1.238,00
1.107,50
1.431,57
1.3.3 Coleta e preparo das amostras
As amostragens foram realizadas em dois períodos de execução do
projeto (Março de 2009 e Março de 2010), após a colheita da 3ª e 4ª safra de
cana-de-açúcar ocorrida durante o mês de setembro de 2008 e 2009
respectivamente.
Para o estudo da qualidade físico-hídrica do solo foram analisados os
seguintes indicadores: densidade do solo, porosidade total, umidade do solo e
resistência mecânica do solo a penetração, para tal foram coletadas amostras
com estrutura indeformada em cada ponto da malha experimental. Cada anel
mede 5 cm de altura e 5 cm de diâmetro, tendo sido retirada 1 amostra nas
profundidades de 0 - 0,20 m; 0,20 - 0,40 m, perfazendo um total de 144
amostras (1 amostra x 2 profundidades X 144 pontos). O amostrador utilizado
foi do tipo Uhland, conforme Moraes (1991).
1.3.4 Caracterização física do solo
A determinação dos indicadores físicos para estudo da qualidade do solo
foi realizada no Laboratório de física do Solo da EMBRAPA Agropecuária
Oeste, no município de Dourados-MS, segundo métodos descritos pela
EMBRAPA (1997).
Foram realizadas as seguintes determinações: densidade do solo (Ds)
pelo método do anel volumétrico; porosidade total (PT), pela expressão: PT =
(1 – Ds/Dp) x 100 de acordo com Libardi (2005), conteúdo de água no solo,
determinado a base de volume (Ө = D/Da. U) e o teste de resistência mecânica
à penetração (RMP) a nível de campo, utilizando penetrômetro de impacto
agrícola modelo IAA/Planalsucar, a qual foi calculada, conforme Stolf (1991).
1.3.5 Análise dos dados
Antes da aplicação das ferramentas geoestatísticas, os dados foram
analisados inicialmente através dos procedimentos da análise estatística
19
descritiva, para visualizar o comportamento geral dos dados e identificar
possíveis valores discrepantes (SALVIANO, 1996).
A
estatística
clássica
segundo
(TRANGMAR
et
al.,
1985;
GONÇALVES, 1997) assume que a variabilidade do valor de uma propriedade
do solo em torno da média é aleatória e independente da posição espacial dos
valores amostrais. No entanto, Vieira et al. (1998) mostraram que a
variabilidade de propriedades do solo é espacialmente dependente, ou seja,
dentro de um certo domínio, as diferenças entre valores de uma propriedade do
solo podem ser expressas em função da distancia de separação entre as
observações medidas. Para tal é oportuno mencionar que a estatística clássica
e a geoestatística quando associadas podem direcionar com mais precisão os
resultados de um trabalho.
A análise estatística descritiva foi avaliada pelas técnicas do programa
Stat Basic/2005, através de medidas de tendência central (média, mediana e
moda), dispersão (desvio padrão, variância, coeficiente de variação), e de
aderência a distribuição normal, de acordo com o teste de Kolmogorovsmirnov, o qual mede a distância máxima entre os resultados de uma
distribuição a ser testada e os resultados associados à distribuição
hipoteticamente verdadeira (ORTIZ, 2003).
Para
(ROBERTSON,
análise
1998),
geoestatística
tendo
sido
utilizou-se
a
confeccionados
ferramenta
GS+
semivariogramas
experimentais das variáveis estudadas, procurando observar o grau de
dependência espacial entre os 144 pontos. O semivariograma foi feito seguindo
metodologia de Vieira et al. (1998), finalizando com a aplicação da técnica de
interpolação por krigagem descrita por Silva Júnior (2001), sendo possível
obter uma malha de pontos interpolados das variáveis estudadas, identificando
possíveis locais com problemas e compactação.
20
1.4 Referências Bibliográficas
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25
CAPÍTULO 2 - VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS FÍSICOS DE
UM LATOSSOLO VERMELHO CULTIVADO COM CANA-DE-AÇÚCAR EM
SISTEMA DE COLHEITA MECANIZADA
RESUMO
Com o objetivo de estudar a variabilidade espacial das características físicas
de um Latossolo Vermelho Distrófico típico cultivado com cana-de-açúcar em
sistema de colheita mecanizada, avaliou-se densidade do solo, porosidade
total, conteúdo de água no solo e resistência mecânica do solo a penetração
(RMP) durante dois anos consecutivos. A parcela implantada no talhão
apresentou uma malha experimental com 144 pontos, tendo sido coletadas
amostras com estrutura indeformada, nas camadas de 0,0 – 0,20 m e 0,20 –
0,40 m. De posse dos dados, realizou-se análise estatística descritiva a fim de
averiguar possíveis valores discrepantes e posteriormente técnicas de
geoestatísticas procurando observar o grau de dependência espacial entre os
144 pontos.
Os métodos geoestatísticos utilizados foram adequados para
descrever a estrutura de dependência espacial das variáveis, indicando
compactação do solo principalmente na faixa direita da área estudada.
Palavras-chave: compactação do solo, geoestatística, porosidade do solo
26
ABSTRACT
Aiming to study the spatial variability of the physical characteristics of a typical
Oxisol cultivated with sugar cane in mechanized harvesting system, we
evaluated the density, porosity, water content in soil and soil resistance
penetration (RMP) for two consecutive years. The portion implanted in the plot
showed an experimental grid with 144 points, having been using undisturbed
samples collected at depths from 0.0 to 0.20 I 0.20 to 0.40 m. By having the
data, analysis was performed using descriptive statistics to ascertain possible
outliers and then looking for geostatistical techniques to observe the degree of
spatial dependence between 144 points. The geostatistical methods used were
adequate to describe the spatial dependence structure of variables, indicating
soil compaction especially in the right lane to the area.
Keywords: soil compaction, geostatistical, porosity of the soil
27
2.1 Introdução
A cana-de-açúcar assume posição de destaque no Brasil, por se tratar
de uma cultura que, além de alta importância econômica, possibilita fontes
alternativas de energia, sendo ainda de grande importância social pela
intensidade em utilização da mão-de-obra (MARQUES et al., 2006). De acordo
com estudos realizados pela CONAB (2010), a lavoura de cana-de-açúcar
continua em expansão no Brasil, mantendo-o como o maior produtor mundial.
Os maiores índices de aumento de área são encontrados em São Paulo, Mato
Grosso do Sul, Goiás e Minas Gerais. Nestes Estados além do aumento da
área cultivada, outras novas usinas entraram em funcionamento nesta safra,
ficando assim distribuídas: três em Minas Gerais, duas em São Paulo, duas em
Goiás e nos Estados de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio de Janeiro,
uma a cada estado.
Tal crescimento do setor sucroalcooleiro tem gerado preocupações
quando se avalia a forma de como o processo têm sido conduzidos. Vários
estudos demonstram impactos ao solo, água e atmosfera ao longo do tempo
quando as práticas de manejo da cultura são executadas inadequadamente.
A preocupação com a conservação dos recursos naturais vem-se
tornando cada vez mais importante, devido à má ocupação do solo e o uso
inadequado dos recursos naturais. As práticas de conservação do solo, os
métodos de avaliação de impactos ambientais e de perdas de solo, são
ferramentas de grande uso no planejamento agroambiental. A utilização de
uma propriedade agrícola quando não planejada, pode contrariar a capacidade
de uso do solo, levando-o a uma manifestação do processo erosivo, em
intensidade e velocidade que ultrapassam os limites de tolerância. Com isso, o
planejamento do uso das terras, aliado ao planejamento ambiental, tornou-se
ferramentas importantes na identificação de riscos potenciais de degradação
(MELLO et al., 2006).
As atuais técnicas de manejo da cultura da cana-de-açúcar
(Saccharum officinarum L.) utilizam vigoroso revolvimento por ocasião do
preparo do solo, com o uso de arados, grades pesadas e subsoladores
28
(CEDDIA et al., 1999). Neste contexto, os problemas de compactação do solo,
provavelmente pela ausência de um cronograma de trabalho bem definido ou
de modelos capazes de estimar a capacidade de suporte do solo
(FIGUEIREDO et al., 2000), têm sido muito comum em áreas de cultivos,
acarretando degradação aos atributos físicos do solo e conseqüentemente
queda da produção de cana-de-açúcar.
Em linhas gerais o uso contínuo do solo e o trafego de maquinas
durante o cultivo da cana-de-açúcar tende a promover alteração em suas
propriedades físicas, em relação àquela de seu estado normal (AMARO FILHO
et al., 2008; PEDROTTI & MELLO JR, 2009) as principais alterações são
evidenciadas pela diminuição do volume de macroporos, tamanho de
agregados, taxa de infiltração de água no solo, densidade do solo e aumento
da resistência à penetração de raízes (AMARO FILHO et al., 2008; PEDROTTI
E MELLO JR, 2009; CAMARGO et al. 2010.)
O problema de compactação tem ocorrido sistematicamente em solo
excessivamente cultivado, onde métodos convencionais de manejo promovem
a desagregação da camada arável, o encrostamento superficial e a formação
de camadas coesas ou compactadas (AMARO FILHO et al., 2008; PEDROTTI
E MELLO JR, 2009), que afeta diretamente o crescimento do sistema radicular
das culturas, condicionando queda de produção (TSCHIEDEL E FERREIRA,
2002).
Em cultivos altamente tecnificados, como no caso da cana-de-açúcar,
Montenegro e Montenegro (2006), mencionam que é fundamental ter o
conhecimento da variabilidade espacial de atributos físicos do solo. Em
algumas áreas, a não consideração da possibilidade de uma variabilidade em
função do espaço, considerando suas limitações pode afetar intensamente os
planos de manejo agrícola.
Ante o exposto, este trabalho teve como objetivo avaliar as
propriedades físicas de um solo do Cerrado, intensamente cultivado com canade-açúcar, bem como identificando sua variabilidade espacial, mediante
técnicas de geoestatística.
29
2.2 Material e métodos
O experimento foi conduzido na Usina ETH Bioenergia, localizada no
município de Rio Brilhante-MS, Rodovia MS 145, KM 47, com as coordenadas
geográficas: 21º 51' 32." S e 54º 01' 25.40" W. O clima do local é classificado
como tropical de savana conforme especificações de KÖppen , com estações
bem definidas, caracterizando-se por apresentar um inverno seco. A estação
seca ocorre entre os meses de abril e setembro, sendo julho o mês mais seco.
O trabalho foi desenvolvido num talhão de cana-de-açúcar, no sistema
de colheita mecanizada sem queima prévia, em solo caracterizado como
Latossolo Vermelho Distrófico Típico, conforme metodologia da EMBRAPA
(2006), com textura argilosa, apresentando em média 36,55 % de areias, 5,75
% de silte e 57,7 % de argila, representando aproximadamente 8 ha.
A parcela implantada no talhão apresentou uma malha experimental
com 144 pontos, tendo um comprimento de 180 m e uma largura de 200,20 m,
perfazendo uma área total de aproximadamente 4,0 ha. A distribuição dos
pontos dentro da área experimental foi realizada na forma de uma grade, com
redução de distanciamento entre os pontos no eixo central da malha, a fim de
possibilitar melhores ajustes aos semivariogramas, apresentando doze colunas
e doze linhas, onde os pontos se distanciam de seu vizinho de 20 m no eixo Y
e 18,2 m no eixo X.
As amostragens de solo foram realizadas em dois períodos de (Março
de 2009 e Março de 2010), após a colheita da cana-de-açúcar ocorrida durante
o mês de setembro nas safras de 2008 e 2009.
Para o estudo da qualidade físico-hídrica foram coletadas amostras
com estrutura indeformada em cada ponto da malha experimental, nas
camadas de 0,0 – 0,20 m e 0,20 – 0,40 m. Cada anel de coleta mede 5 cm de
altura e 5 cm de diâmetro, tendo sido retirada 1 amostra para cada
profundidade, perfazendo um total de 288 amostras (1 amostra x 2
profundidades X 144 pontos), nas quais foram acondicionadas, preparadas e
posteriormente analisadas no laboratório de física do solo da EMBRAPA
Agropecuária
Oeste,
Dourados-MS,
EMBRAPA (1997).
30
segundo
métodos
descritos
pela
Foram realizadas as seguintes determinações: densidade do solo (Ds)
pelo método do anel volumétrico; porosidade total (PT), pela expressão: PT =
(1 – Ds/Dp) x 100 de acordo com Libardi (2005), conteúdo de água no solo,
determinado a base de volume (Ө = D/Da. U) e o teste de resistência mecânica
à penetração (RMP) a nível de campo, utilizando penetrômetro de impacto
agrícola modelo IAA/Planalsucar, a qual foi calculada, conforme Stolf (1991).
De posse dos dados, realizou-se análise estatística descritiva através
da avaliação de medidas de tendência central (média, mediana e moda),
dispersão (desvio padrão, variância, coeficiente de variação), e de aderência a
distribuição normal, de acordo com o teste de Kolmogorov-Smirnov, o qual
mede a distância máxima entre os resultados de uma distribuição a ser testada
e os resultados associados à distribuição hipoteticamente verdadeira (Ortiz,
2003).
Para
(ROBERTSON,
análise
1998),
geoestatística
tendo
sido
utilizou-se
a
confeccionados
ferramenta
GS+
semivariogramas
experimentais das variáveis estudadas, procurando observar o grau de
dependência espacial entre os 144 pontos. O semivariograma foi feito seguindo
metodologia de Vieira et al. (1998), finalizando com a aplicação da técnica de
interpolação por krigagem descrita por Silva Junior (2001), sendo possível
obter uma malha de pontos interpolados das variáveis estudadas, identificando
possíveis locais com problemas e compactação.
31
2.3 Resultados e discussão
2.3.1 Análise descritiva dos dados
Os valores de média e mediana para todas as variáveis, de um modo
geral, apresentaram valores com certo distanciamento entre a média e a
mediana, o que pode indicar uma distribuição assimétrica, onde as medidas de
tendência central são dominadas por valores atípicos (Tabela 3).
Tabela 3. Resumo estatístico para as variáveis densidade (g cm-3), porosidade total (%), conteúdo de água no
solo (m3 m3) e resistência do solo a penetração (Mpa) nas duas camadas estudadas (0-0,20 e 0,200,40 m), para as safras do ano de 2008 e 2009
Variáveis
Méd
1
Med
2
Medidas estatísticas
Máx3
Min4
Quar.
Sup5
Quar.
Inf6
Var7
Des.
Pad.8
CV
(%)
Curt.9
A. 0-0,20 m
(2008)
Densidade
Porosidade
Umidade
RMP
B. 0,20-0,40
m (2008)
1,30
51,0
0,24
6,40
1,34
4,93
0,26
5,95
1,60
6,70
0,43
1,33
1,00
4,04
0,08
1,22
1,44
5,60
0,28
8,66
1,16
4,60
0,22
3,92
0,03
4,34
0,002
8,64
0,20
2,60
0,04
2,93
15,4
51
16,66
45,78
- 0,75
- 0,76
2,24
-0,64
Densidade
Porosidade
Umidade
RMP
C. 0-0,20 m
(2009)
1,33
50,0
0,25
6,9
1,34
4,92
0,26
6,63
1,58
6,10
0,48
1,54
1,40
4,05
0,15
3,25
1,43
5,42
0,28
8,00
1,21
4,60
0,24
5,30
0,02
2,50
0,001
5,56
0,13
2,20
0,03
2,35
9,77
44
12
34
- 0,81
- 0,83
1,01
1,61
Densidade
Porosidade
Umidade
RMP
D. 0,20-0,40
m (2009)
1,45
48,2
0,30
4,17
1,50
4,81
0,30
4,03
1,74
5,93
0,55
8,60
1,20
3,95
0,12
2,23
1,60
5,20
0,30
4,63
1,40
4,50
0,25
3,48
1,01
1,90
0,002
1,004
0,12
2,36
0,05
1,002
8,30
48,96
16,66
24
- 0,85
- 0,84
1,14
3,73
Densidade
1,51
1,55
1,76
1,12
1,64
1,41
0,02
0,15
9,93
- 0,61
Porosidade
48,0
4,66
6,14
3,95
5,15
4,34
2,83
2,31
48
- 0,62
Umidade
0,23
0,29
0,55
0,19
0,31
0,25
0,002
0,05
22
7,91
RMP
5,25
5,18
7,61
3,30
5,82
4,60
0,81
0,90
17,14 - 0,16
A e B – Variáveis avaliadas nas camadas de 0-20 e 20-40 m respectivamente na safra do ano de 2008; C e D Variáveis avaliadas nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m respectivamente na safra do ano de 2009; 1 – Média; 2 –
Mediana; 3 – Máximo; 4 – Mínimo; 5 – Quartil Superior; 6 – Quartil Inferior; 7 – Variância; 8 – Desvio Padrão; 9 Curtose
32
Libardi et al. (1996); Costa Neto (1990) e Mello et al. (2006), obtiveram
resultados semelhantes ao avaliarem propriedades físico-hidrica de um solo,
porém, Souza et al. (2004), ao estudar a variabilidade espacial de atributos
físicos, identificou valores aproximados nas medidas de tendência central
(media, mediana) para densidade do solo e porosidade total. Desta forma
pode-se afirmar que dentre os valores obtidos para as variáveis, existem
valores extremos que faz com que a média seja maior ou menor que a
mediana. Em uma distribuição normal a relação media/mediana segundo Ortiz
(2002), equivale a 1, o que indica que os dados obtidos não possuem esse tipo
de distribuição.
Para verificar a normalidade da distribuição dos dados foi aplicado o
teste de Shapiro e Wilk (1965), ferramenta na qual associada às medidas de
tendência propõe se as variáveis avaliadas estão dentro da normalidade dos
dados (Figuras 2 a 17).
Figura 2. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do
solo na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008
33
Figura 3. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008
Figura 4. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2008
34
Figura 5. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração na camada de 0-0,20 m para a safra do
ano de 2008
Figura 6. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do solo
na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008
35
Figura 7. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008
Figura 8. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade solo
camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2008
36
Figura 9. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do
ano de 2008
Figura 10. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do
solo na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009
37
Figura 11. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009
Figura 12. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009
38
Figura 13. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração camada de 0 – 0,20 m para a safra do ano
de 2009
Figura 14. Histograma e teste de normalidade para a variável densidade do
solo na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009
39
Figura 15. Histograma e teste de normalidade para a variável porosidade total
do solo na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009
Figura 16. Histograma e teste de normalidade para a variável umidade do solo
na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de 2009
40
Figura 17. Histograma e teste de normalidade para a variável resistência
mecânica a penetração na camada de 0,20 – 0,40 m para a safra
do ano de 2009
Observa-se que em todas as profundidades e safras avaliadas embora
a linha de tendência tenha apresentado leve deslocamento para a direita
(Figuras 2, 6, 10 e 14) e para esquerda (Figuras 8, 9, 13 e 16) indicando um
afastamento da normalidade dos dados, as variáveis podem ser apresentada
como uma distribuição normal a 5% de significancia, considerando que o valor
de Prob < e W é maior que 0,05. Segundo Lawless (1982), valores pequenos
de W indicam um afastamento da normalidade. Resultados semelhantes foram
observados por Nielsen et al. (1973), constatando um leve deslocamento da
linha de tendência, porém dentro da normalidade para a variável umidade do
solo, além de densidade e porosidade total constatado por Melo et al. (2006).
A não normalidade dos dados pode estar atribuída a erros amostrais ou
até mesmo a heterogeneidade da área devido ao impacto caudado pela
mecanização nas últimas safras, considerando que as coletas das amostras
foram realizadas após a 3ª e 4ª safra agrícola.
De acordo com Melo et al. (2006), a grande amplitude de valores revela
os problemas que podem ocorrer quando se usa a média das variáveis para a
realização do manejo do solo, ou seja, embora forneça dados relevantes,
recomenda-se à aplicação de ferramentas como a geoestatística a fim de
minimizar prejuízos econômicos, uma vez que permite aplicações localizadas,
não excedendo, nem limitando nenhum local manejado.
41
Libardi et al. (1996); Costa Neto (1990) e Mello et al. (2006), obtiveram
resultados assimétricos ao avaliarem propriedades físico-hidrica de um solo,
porém, Souza et al. (2004), ao estudar a variabilidade espacial de atributos
físicos, identificou valores aproximados nas medidas de tendência central
(media, mediana) para densidade do solo e porosidade total. Desta forma
pode-se afirmar que dentre os valores obtidos para as variáveis, existem
valores extremos que faz com que a média seja maior ou menor que a
mediana. Em uma distribuição normal a relação media/mediana segundo Ortiz
(2002), equivale a 1, o que indica que os dados obtidos não possuem esse tipo
de distribuição.
Os coeficientes de Variação (Tabela 3), onde Tschiedel e Ferreira
(2002), os relacionam com o desvio padrão em termos de porcentagem da
média, podem atribuir valores direcionados a precisão do experimento.
Adotando o critério de classificação para CV proposto por Warrick e
Nielsen (1980), seus valores demonstram CV entre 12 e 60% como de média
variabilidade e os valores abaixo e acima desse intervalo como sendo baixa e
alta variabilidade nos dados respectivamente. Dessa forma revelam-se: CV
médio para as variáveis porosidade total do solo e resistência mecânica a
penetração (RMP) para todas as camadas e safras avaliadas (Tabela 3A; D),
CV médio para umidade do solo para todas as camadas e safras avaliadas
(Tabelas 3A; 3C e 3D) exceto na camada de 0,20 a 0,40 m na safra 2008/2009
(Tabela 3B), CV baixo para as variáveis densidade e umidade do solo na
camada 0,20 a 0,40m na safra 2008/2009 (Tabela 3B) e CV baixo para
densidade do solo nas duas camadas e safras avaliadas.
Embora a relação média e mediana tenha indicado uma distribuição
assimétrica dos dados, o coeficiente de variação de uma maneira geral
apresentou uma moderada variabilidade, sem valores extremos. Isso significa
que a ação de fatores extrínsecos, como o tráfego de máquinas e manejos
inadequados, torna a área heterogenia em relação às propriedades físicas
avaliadas. O que vem corroborar com a observação de Cambardella et al.,
(1994) de que a ação de fatores externos promove alteração ao solo, e as
práticas de manejos inadequados tende a manter o solo não homogêneo.
A curtose segundo Assis; Arruda e Pereira (1996) é uma medida do
grau do achatamento da curva de distribuição de probabilidade, que contribui a
42
fim de analisar a normalidade dos dados definido pelo quarto momento
centrado na média. Para investigar o tipo de curtose, Fisher (1958), elaborou
um coeficiente de curtose determinando Zero para uma distribuição normal,
mesocúrtica. Quando este for positivo, indicara uma distribuição relativamente
em cume, leptocúrtica, e quando negativo indicará uma distribuição
relativamente plana, platicúrtica.
Observa-se na Tabela 3 que apenas as variáveis densidade e
porosidade total do solo obtiveram valores negativos para curtose em todas as
camadas durante as duas safras consecutivas. Isso indica coerência na relação
inversa entre densidade e porosidade total do solo, devido ao impacto causado
pelo tráfego de máquinas. Ou seja, à medida que ocorre um aumento na
densidade do solo, inversamente ocorre uma diminuição na porosidade total.
Tal fato pode ser confirmado por (ARAUJO et al., 2004a; AMARO FILHO et al.,
2008; PEDROTTI E MÉLLO JÚNIOR,2009)
Souza et al. (2004) estudando a variabilidade espacial de atributos
físicos em solo cultivado com cana-de-açúcar, identificou valores negativos
para curtose, porem não nulos. Webster (1985) menciona que a normalidade
dos dados não é uma exigência da geoestatística. É conveniente apenas que a
distribuição
não
apresente
caudas
muito
alongadas,
o
que
poderia
comprometer as análises.
Resultados semelhantes foram apontados por Amaro Filho et al. (2007)
e Journel e Huijbregts (2004), onde ao amostrarem propriedades físicas,
identificaram valores hora negativos, hora positivos e altos. Em razão da não
normalidade dos dados, assumiu-se que os desvios não são aleatórios.
Segundo Ortiz (2003) os coeficientes de curtose são avaliados para se
os dados seguem uma distribuição normal. Para dados que segue
perfeitamente a curva distribuição normal os valores do coeficiente de curtose,
devem ser nulos, sendo aceito valores entre + 2 e – 2. De acordo com Vieira
(2007), uma acentuada assimetria à direita ou à esquerda pode ser verificada
para as variáveis indicando que há uma serie de valores que podem estar
abaixo ou acima da media, respectivamente. Nota-se na Tabela 1 exceto para
Umidade do solo (Tabela 3A e 3D) e Resistência mecânica a penetração
(Tabela 3C), que embora assimétricos os valores de curtose estão dentro da
faixa aceitável citado por Ortiz (2003), o que mostra que esses valores
43
apresentam uma caracterização de distribuição normal, considerando o
pequeno número de valores extremos perante ao total de dados.
É importante salientar que os dados são analisados de forma conjunta,
sendo assim, a assimetria apontada nos dados gerais pode não ter sido
afetada por valores extremos, não havendo a necessidade de descartar
possíveis valores discrepantes, ou ainda de substituir as medidas de tendência
central consideras suficientes para descrever a normalidade dos dados.
2.3.2 Análise geoestatística
Os resultados da análise geoestatística apresentados na Tabela 4,
mostraram que nem todas as variáveis avaliadas apresentaram dependência
espacial nas profundidades em estudo. A dependência das observações
segundo Ortiz (2002) é avaliada através do ajuste aplicado sobre a nuvem de
pontos, gerando a estrutura do semivariograma (Figuras 18 a 33) o que permite
observar que cada ponto representa a medida de dessemelhança entre
vizinhos próximos. Vieira (1998) menciona que em um semivariograma são
estimados os parâmetros efeito pepita (“nugget effect”), patamar (“sill”) e
alcance (“range”) representados, respectivamente, pelos símbolos “C0”,
“C0+C1” e “a”. O valor de “C0” revela a descontinuidade do semivariograma
para distâncias menores que aquelas amostradas ou o próprio erro amostral. O
alcance “a” é
de
fundamental importância para
a interpretação de
semivariogramas, pois considera a distância limite da dependência espacial, ou
seja, a distância máxima que os pontos amostrados estão correlacionados,
podendo indicar o numero ideal de amostras.
Os maiores alcances (Tabela 4) foram encontrados para Resistência
Mecânica a Penetração (RMP), sendo de 235,10 m na camada de 0,20-0,40 m
na safra de 2008 e 100,24 m na camada 0-0,20 m na safra de 2009. Tal
observação indica que o número de amostras para esta variável poderia ter
sido menor.
Segundo Ortiz (2002), algumas situações que não apresentam patamar
definido são consideradas de infinita capacidade de dispersão, ajustando-se
aos modelos que consideram uma independência entre os pontos amostrados,
44
como por exemplo, um modelo linear encontrado para as variáveis umidade do
solo (Tabela 4B), resistência mecânica a penetração (Tabela 4C) e porosidade
total do solo (Tabela 4D) considerados sem variabilidade espacial.
Tabela 4. Valores dos parâmetros dos semivariogramas ajustados nas duas
camadas estudadas (0-0,20 e 0,20-0,40 m) para as safras dos anos de
2008 e 2009
Variáveis
Modelo
Co
C + Co
Alcance (m)
Gaussiano
Gaussiano
0,00
9,90
0,03
48,44
69,60
69,90
Esférico
Esférico
0,00
4,03
0,00
8,09
7,70
26,70
B. 0,20-0,40 m (2008)
Densidade
Porosidade Total
Exponencial
Exponencial
0,00
0,34
0,01
23,90
12,30
12,20
Umidade
RMP
Linear
Exponencial
0,00
2,62
0,00
9,24
129,93
235,10
C. 0-0,20 m (2009)
Densidade
Gaussiano
0,00
0,01
15,70
Porosidade Total
Umidade
Gaussiano
Gaussiano
0,01
0,00
19,67
0,00
15,50
27,02
Linear
1,05
1,05
100,24
Gaussiano
0,00
0,02
1,00
Linear
Exponencial
29,21
0,00
29,95
0,00
129,93
26,80
Gaussiano
0,10
0,79
13,30
A. 0-0,20 m (2008)
Densidade
Porosidade Total
Umidade
RMP
RMP
D. 0,20-0,40 m (2009)
Densidade
Porosidade Total
Umidade
RMP
A e B – Variáveis avaliadas nas camadas de 0-20 e 20-40 m respectivamente na safra do
ano de 2008; C e D – Variáveis avaliadas nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m
respectivamente na safra do ano de 2009; Co – Efeito pepita; C+Co – Patamar; Ao –
Alcance
Vale ressaltar que o efeito pepita mostrou-se nulo para as variáveis
densidade e conteúdo de água no solo em todas as condições avaliadas
(Tabela 4). De acordo com Trangmar et al. (1985), um efeito pepita de 0%,
indica que o erro experimental é praticamente nulo e que não existe variação
significante a distâncias menores que a amostrada. Quanto menor a proporção
do efeito pepita para o patamar, maior será a semelhança entre os valores
vizinhos e a continuidade do fenômeno e menor a variância da estimativa e,
45
portanto, maior a confiança que se pode ter nas estimativas (Vieira, 1998).
Para as variáveis porosidade total e RMP (Tabela 4A), RMP (Tabela 4B) e
porosidade total do solo (Tabela 4D), observou-se efeito pepita alto variando de
2,62 a 29,21, indicando que o erro experimental existe.
Considerando que a resistência mecânica à penetração é realizada
num raio pequeno, erros experimentais como estes são previstos, porém
tendem a não comprometer o trabalho, em função do alto número de
repetições na área amostrada.
Observa-se, de maneira geral, que os melhores ajustes se deram aos
modelos esféricos para as variáveis umidade e resistência mecânica a
penetração (Tabela 4A) concordando com Ortiz (2003) e Souza et al. (2004),
ao avaliarem propriedades físicas do solo.
Em linhas gerais, as variáveis avaliadas mostraram-se em sua maioria
um modelo de semivariograma Gaussiano, onde sua curva é não linear e sua
tangente indica pequena variabilidade para curtas distâncias. Foi possível
identificar ainda a expressão de semivariogramas sem patamar, ou seja, os
dados amostrados para a variável apresentam-se com uma grande capacidade
de dispersão, considerando este fato, o modelo é ajustado como linear (ORTIZ,
2002).
Segundo Reichardt (1985) e Trangmar et al. (1985), o alcance (Tabela
4) estabelece o limite de dependência espacial entre as amostras, isto é, para
distâncias iguais ou menores que o alcance, diz-se que os valores vizinhos de
uma variável estão espacialmente correlacionados e podem ser utilizados para
se estimar valores em qualquer ponto entre eles. Em linhas gerais os alcances
apresentados mostra uma descontinuidade na distribuição espacial em
profundidade para todas as variáveis, concordando com estudos feito por
Souza et al. (2004).
A identificação da não normalidade dos dados para as variáveis e
profundidades em questão durante as duas safras pode ser atribuída ao uso
intensivo de máquinas durante o processo de colheita, que afeta drasticamente
o equilíbrio das propriedades físicas do solo, alterando-as à medida que as
práticas de manejo inadequado são adotadas.
46
Figura 18. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo, na
camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008
Figura 19. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008
47
Figura 20. Semivariograma experimental para a variável conteúdo de água no
solo, na camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008
Figura 21. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica
a penetração, na camada de 0-0,20 m para safra do ano de 2008
B.
Figura 22. Semivariograma experimental para a variávei densidade do solo, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008
48
Figura 23. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008
Figura 24. Semivariograma experimental para a variável, conteúdo de água no
solo, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2008
Figura 25. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica
a penetração, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de
2008
49
Figura 26. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo,
na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009
Figura 27. Semivariograma experimental para a variável porosidade total, na
camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009
Figura 28. Semivariograma experimental para a variável conteúdo de água no
solo, na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009
50
Figura 29. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0-0,20 m para a safra do ano de 2009
Figura 30. Semivariograma experimental para a variável densidade do solo, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009
Figura 31. Semivariograma experimental para a variável, porosidade total, na
camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009
51
Figura 32. Semivariograma experimental para a variável, conteúdo de água no
solo, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009
Figura 33. Semivariograma experimental para a variável resistência mecânica a
penetração, na camada de 0,20-0,40 m para a safra do ano de 2009
Os parâmetros dos modelos dos semivariogramas ajustados foram
utilizados para atribuir valores em locais não amostrados através de técnicas
de Krigagem.
Observa-se que em maior parte da área total amostrada, a variável
densidade do solo (Figuras 34A, 35A, 36A e 37A) é considerada alta de acordo
com Amaro Filho et al., (2008) e Pedrotti e Melo Júnior (2009), os quais citam
que valores acima de 1,35 kg dm-3 , limitam o crescimento do sistema radicular
das culturas. Em conseqüência desta afirmação pode-se dizer que os valores
de porosidade total do solo (Figuras 34B, 35B, 36B e 37B), foram reduzidas,
concordando com o estudo de Ceddia et al. (1999); Souza et al. (2004); Silva
52
(2004), ao avaliarem as propriedades físicas do solo sob o cultivo de cana-deaçúcar.
As Figuras 34D, 35C e 37C, apontaram de uma forma geral uma
grande tendência a compactação (RMP), onde valores que varia 2,6 a 11,8
MPa em todas as camadas avaliadas, estão distribuídas em sua maior
concentração na região direita da área em comparação com os menores
valores.para a variável conteúdo de água no solo ( Figuras 34C, 36C e 37B),
apesar de variação dos valores, as áreas são praticamente homogêneas, não
atribuindo interferências nos valores de RMP. Resultados semelhantes foram
encontrados por Vieira (1997); Journel e Huijbregts (2004) e Camargo et al.
(2010) ao avaliarem a variabilidade espacial de atributos físicos do solo.
Segundo Assis et al. (2001), valores de RMP entre 2,6 a 15,0 Mpa,
tendem a limitar ou ainda a medida que aumenta seu valor, as raízes de
qualquer cultura praticamente não crescem.
O comportamento espacial dos mapas é muito semelhante em toda a
área, encontrando maiores valores sempre na faixa direita, podendo-se dizer
que as variáveis estudadas entre uma safra e outra obtiveram um aumento
relativamente alto nas profundidades estudas, afirmando que existe um
comprometimento desta área, muito provavelmente provocado pelo trafego de
maquina por ocasião de colheita, tornando necessária a adoção manejo
adequado a fim de minimizar os impactos causados.
Através dos mapas de distribuição espacial observados para as
variáveis, é possível e viável economicamente o uso de planos mais
apropriados para a área. Por exemplo, de posse dos mapas, é possível separar
na respostas das culturas a proporção referente ao tratamento ou manejo,
daquela correspondente às diferenças de solo entre os pontos de um mesmo
campo (ORTIZ, 2002).
53
A.
C.
B.
Densidade
D.
Conteúdo de água no solo
Porosidade Total
RMP
Figura 34. Distribuição espacial para as variáveis densidade, porosidade total, umidade e
resistência do solo a penetração, na camada 0,0 – 0,20 m para a safra do ano de
2008
A.
Densidade
B.
C.
Porosidade Total
RMP
Figura 35. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo, porosidade total e
resistência do solo a penetração, na camada 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de
2008
54
A.
B. Porosidade Total
Densidade
C. Conteúdo de água no solo
Figura 36. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo, porosidade total e
conteúdo de água no solo na camada 0,0 – 0,20 m para a safra do ano de 2009
A.
B. Conteúdo de água no solo
Densidade
C.
RMP
Figura 37. Distribuição espacial para as variáveis densidade do solo, conteúdo de água no solo
e resistência do solo a penetração, na camada 0,20 – 0,40 m para a safra do ano de
2009
55
3. CONCLUSÕES
Para as duas camadas estudadas existe estrutura de dependência espacial
das variáveis, exceto para as variáveis conteúdo de água no solo na camada
de 0,20 – 0,40m na safra de 2008; resistência mecânica a penetração na
camada de 0,0 – 0,20m e porosidade total na camada de 0,20- 0,40m ambas
para safra de 2009.
Os alcances encontrados para resistência mecânica a penetração de
235,10m na camada de 0,20 – 0,40m na safra de 2008 e 100,24m na
camada de 0,0 – 0,20 m na safra de 2009, indica a que a distancia pode ser
maior em futuros trabalhos com estas variáveis.
Os valores de densidade do solo sofreram aumento da safra de 2008 para a
safra de 2009, em conseqüência do sistema de colheita mecanizado.
56
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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CAPÍTULO 3 – CONSIDERAÇÕES FINAIS
A cultura da cana-de-açúcar ainda nos dias atuais tem gerado uma
série de especulações. Porem várias pesquisas comprova que são as técnicas
de manejos inadequadas que tendem a impactar o solo e meio ambiente, não a
cultura em si. No entanto uma grande tendência de adoção de práticas
agrícolas que levam a uma maior sustentabilidade do meio ambiente pressiona
a agroindústria sucroalcooleira a rever seus processos.
A colheita mecanizada da cana crua a exemplo é uma prática que vem
sendo adotada em diversas regiões do país, tendo como vantagem a redução
de impactos ambientais, porém é necessário ter mensuração de indicadores
físico-hídricos do solo sendo possível avaliar seu efeito na qualidade física,
procurando diagnosticar possíveis problemas no sistema solo-planta.
Se os indicadores físico-hídricos de qualidade do solo são parâmetros
utilizados para avaliar as possíveis mudanças ambientais no sistema soloplanta, então este estudo é de extrema importância para avaliar as possíveis
alterações na qualidade do solo a fim de auxiliar na sustentabilidade do sistema
produtivo da cana-de-açúcar em Mato Grosso do Sul.
Sendo as pesquisas com cana-de-açúcar no estado relativamente
recente, o setor sucroalcooleiro vê-se obrigado a referenciar-se por pesquisas
de estados com realidades diferenciadas, o que lança o desafio de implementar
padrões mais adequado para o sistema de manejo, de acordo com solos de
Mato Grosso do Sul.
Dentro desse quadro torna-se pertinente dizer que este trabalho
permite inferir modelos mais ajustados para as práticas de manejo do setor
sucroalcooleiro no estado, uma vez que o mapeamento da área contribui a fim
de demonstrar o limite de suporte do solo. Sabendo que a vida útil de um
canavial em média corresponde a 6 cortes, diagnosticar anualmente a área de
cultivo, com relação as propriedades físico-hídrica, químicas e biológicas,
associadas a produtividade efetiva, pode vir a ser adotado como índice de
qualidade.
Conceitualmente, o uso da qualidade do solo como indicador de
degradação é claro e vem sendo utilizado também para se avaliar a
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sustentabilidade de manejo de solo. O ponto limitante do processo é a sua
operacionalização, ou seja, quais parâmetros ou características do solo devem
ser avaliados e monitorados para definir a manutenção ou variações tanto
negativas como positivas da qualidade. Por esse motivo o grande desafio dos
estudos sobre os padrões a serem seguidos sobre a sustentabilidade é com
relação ao desenvolvimento de metodologias para avaliação sob a possível
interferência do homem.
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