Effect of continuous sugar-cane cultivation on physical soil properties of a Dark Red Latosol
http://dx.doi.org/10.1590/S0103-90161995000100009
Efeito do cultivo contínuo da cana-de-açúcar em propriedades físicas de um Latossolo Vermelho Escuro1
J.C.M. de OliveiraI, IV; C.M.P. VazII; K. ReichardtI, III, V
ICentro de Energia Nuclear na Agricultura/USP, C.P. 96, CEP: 13400-970, Piracicaba,SP
IICNPDIA/EMBRAPA, C.P. 741, CEP: 13560-970, São Carlos,SP
IIIDepartamento de Física e Meteorologia-ESALQ/USP, C.P. 9, CEP: 13418-900, Piracicaba,SP
Descritores: cultivo contínuo, monocultura, distribuição de partículas, cana-de-açúcar, latossolo vermelho escuro
Key Words: continuous cropping, monoculture, particle size distribution, sugar-cane, dark red latosol
A substituição de florestas por culturas agrícolas causa, invariavelmente, mudanças nas características físicas e químicas do solo que, em muitos casos, levam a uma degradação e, consequentemente, perdas na produtividade do sistema de produção agrícola.
No caso da cultura da cana-de-açúcar no Estado de São Paulo, áreas cobertas por mata natural foram gradativamente substituídas por canaviais e têm sido mantidas com monocultura por períodos de até 60 anos. Esta substituição, em conjunto com cultivo contínuo, prolongado e, mais recentemente, intensivo, pode causar mudanças nas características físicas do solo, sendo freqüentes as reduções da porosidade total e da macroporosidade e aumentos da densidade do solo e da microporosidade (SILVA, 1980; WOOD, 1985; CINTRA & CUNHA, 1987; SILVA & RIBEIRO, 1992; BORGES, 1993).
O presente trabalho teve como objetivo avaliar o grau de modificação de algumas características físicas e morfológicas de um solo submetidos ao cultivo prolongado com cana-de-açúcar.
O experimento situou-se no município de Piracicaba,SP (22°43'S; 47°38'W), em área da Usina Capuava S/A.
O solo, descrito por CERRI et al. (1991), é um latossolo vermelho escuro, desenvolvido sobre intercalações de arenito basáltico. A área escolhida é caracterizada por um relevo plano com declividades menores que 1 % e os pontos de coleta foram distantes entre si de não mais que 700 m. Foram escolhidas quatro situações distintas de uso da terra: uma coberta por vegetação nativa (floresta latifoliada tropical) e as outras três desmatadas e cultivadas continuamente com cana-de-açúcar durante dezesseis, trinta e cinqüenta anos.
A parcela cultivada por cinqüenta anos foi desmatada manualmente. As primeiras arações e gradagens foram feitas com tração animal, sendo que, atualmente, as gradagens são feitas com tração mecânica. As parcelas de trinta e de dezesseis anos foram desmatadas mecanicamente, sendo que todas as gradagens foram feitas com tração mecânica.
Em cada uma das áreas foi aberta uma trincheira, sendo as amostras coletadas de 10 em 10 cm até 100 cm de profundidade. Foram colhidas amostras com estrutura deformada, para análise granulométrica e, com estrutura indeformada (cilindros de 50 cm3) para a determinação da porosidade total, macro e microporosidade e, ainda, amostras na forma de torrões, para determinação da densidade do solo.
Para a análise granulométrica de amostras de terra, foi utilizado o método de atenuação de radiação gama (VAZ et al., 1992; OLIVEIRA, 1994) e os resultados apresentados de acordo com a Escala do Departamento de Agricultura dos Estados-Unidos. A densidade do solo foi determinada utilizando-se uma técnica alternativa, a tomografia computadorizada (CRESTANA et al., 1992; VAZ et al., 1992); a porosidade total foi determinada utilizando-se os valores da densidade do solo e densidade de partículas (KIEHL, 1979); para a microporosidade, utilizou-se o método da deserção de água em mesa de tensão, aplicando-se tensão correspondente a uma altura de coluna de água de 60 cm; a macroporosidade foi calculada pela diferença entre a porosidade total e a microporosidade. Todos os dados referem-se às médias de três repetições por profundidade.
A discussão dos resultados pressupõe tratar-se de uma área homogênea de um mesmo solo, avaliada de forma tradicional por CERRI et al.. (1991). Devido ao tipo de amostragem feita (uma trincheira por parcela) não foi possível incluir na análise a variabilidade espacial natural do solo.
Os resultados da análise granulométrica de amostras de terra são mostrados na figura 1. Observa-se na figura 1a, que a porção superficial do solo sob floresta possui quantidades de argila bem maiores (50-60%) que a dos três perfis cultivados (30-40%).
Calculando-se a razão:
onde P é a porcentagem das respectivas frações de tamanho de partículas, z a profundidade do solo, podem ser obtidos os valores médios das frações granulométricas no perfil (figuras 1a, 1b e 1c). Os cálculos foram feitos para o perfil total z1 = 0 a z2 = 100 cm e para duas camadas, z1 = O a z2 = 60 cm e z1 = 60 a z2 = 100 cm (TABELA 1). O limite de 60 cm foi escolhido, pois, as grandes variações no manejo agrícola do solo ocorrem nos primeiros 60 cm de profundidade.
Observa-se, desses resultados, que a quantidade acumulada de argila em todo o perfil varia de 65% (floresta) para 58, 59 e 57%, respectivamente, para as áreas de 16, 30 e 50 anos de cultivo. No entanto, nota-se que, de 60 a 100 cm, as quantidades acumuladas de argila mantiveram-se praticamente constantes, com valores de 65% no solo virgem e de 68, 66 e 65% nos perfis cultivado por 16, 30 e 50 anos, respectivamente, variações estas que podem ser atribuidas a variabilidade espacial natural do solo. Já entre a superfície e 60 cm, as quantidades acumuladas de argila variaram mais acentuadamente: de 64% (floresta) para 57, 55 e 51%, respectivamente, nas áreas cultivadas. Com relação às quantidades de silte e areia, aparentemente não houve mudanças significativas. Os pequenos aumentos e decréscimos podem ser conseqüência das variações percentuais das quantidades de argila. Estes resultados sugerem perdas de argila ao longo do tempo, provavelmente por erosão.
Na figura 2 são apresentados os perfis de densidade do solo obtidos nas quatro áreas estudadas. Nota-se na figura 2a que, na área sob floresta, a densidade do solo na região superficial foi bastante baixa, devido ao acúmulo de raízes e material orgânico em decomposição. Comparando-se os perfis das áreas cultivadas com o da floresta, nota-se existir uma diferença de densidade bastante acentuada na região superficial e uma diferença menos acentuada nas regiões mais profundas.
Aparentemente, a área de 16 anos apresenta uma maior compactação que as de 30 e 50 anos. Para melhor quantificar a compactação ao longo do perfil, calculou-se a integral:
onde Ds é a densidade do solo(g/cm3). Esses resultados são apresentados na TABELA 2.
Pode-se observar que, até a profundidade de 60 cm, os perfis de densidade das áreas de 16, 30 e 50 anos apresentaram aumentos de 20, 13 e 14%, respectivamente, quando comparados à área sob floresta. A possível causa destas pequenas diferenças em valores de densidade, para as áreas de 30 e 50 anos pode ser explicada pelo nível de mecanização da cultura que há 30 anos e, mais ainda, há 50 anos atrás, era muito pequeno e, portanto, a agressão ao solo, muito menor. Assim, aparentemente, os solos que passaram por uma fase inicial de manejo menos agressiva apresentaram compactações menores ao longo do perfil do que aqueles que desde o início foram manejados com um alto grau de mecanização. Observa-se também que, a partir de aproximadamente 50cm de profundidade, os perfis de densidade possuem valores razoavelmente constantes e idênticos para todas as áreas (em torno de 1,1 g/cm3).
Como era esperado, em relação aos resultados de porosidade, observa-se, na Figura 3, que a porosidade total na área de floresta é maior em relação às outras áreas estudadas, como conseqüência da densidade menor. Da mesma forma para as áreas de 16, 30 e 50 anos de plantio de cana-de-açúcar pode-se observar que os valores de porosidade total diminuem, principalmente, na camada de 0-30cm.
KIEHL (1979) assume como solo ideal aquele que contém 1/3 de macroporos e 2/3 de microporos e THOMASSON (l978) classifica solos de acordo com sua estrutura, mostrando que um solo é tanto melhor quanto mais aerado, embora contendo boa quantidade de água disponível. A este respeito a área de floresta é a que mais se aproxima da situação ideal de um solo (TABELAS 3 e 4). Já para as áreas de 16, 30 e 50 anos de plantio de cana-de-açúcar há excesso de microporos e, somente nas camadas mais profundas a proporção de macro e microporos aproxima-se da ideal.
Houve variação significativa das características físicas das camadas superficiais do solo submetido a cultivo prolongado de cana-de-açúcar. Esta variação é função do tempo de cultivo, quando analisadas as diminuições na fração argila. Quanto à compactação e porosidade, o efeito maior foi na área de 16 anos de plantio, que foi desde o início manejada com um alto grau de mecanização.
Compactação e porosidade foram mais afetadas pelo manejo do que pelo tempo de cultivo. Ao contrário, as possíveis modificações nos teores de argila parecem depender mais do tempo de cultivo do que das formas de manejo.
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Entregue para publicação em
Aceito para publicação em 12.07.95
1 Parte da tese de doutorado do primeiro autor, junto ao Curso de Pós-Graduação do CENA/USP, Piracicaba,(SP).