Efeito da rega com injecção de ar na humidade do solo, disponibilidade de azoto nítrico, condutividade eléctrica e produtividade da alface cultivada em estufa plástica

 

C.R. Pivetta¹, R.M. A. Machado ², A. B. Heldwein¹, L. Dalbianco³, A. J. S. Ferreira² & M. R. G. Oliveira ²

¹ Departamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do Sul -Brasil (urucapivetta@yahoo.com.br);

²Instituto de Ciências Agrárias Mediterrânicas, Universidade de Évora, Apartado 94, 7002-554 Évora;

³Departamento de Solos, Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do Sul -Brasil

 

RESUMO

Este trabalho teve como objectivo veri­ficar se a injecção de ar junto a água de rega gota-a-gota enterrada, afecta a humi­dade do solo, a disponibilidade de azoto nítrico, a condutividade eléctrica e o cres­cimento e produtividade da alface. Para tal realizou-se um ensaio com a alface variedade “Mention” cultivada em estufa plástica e localizada na Herdade Experi­mental da Mitra-ICAAM, da Universida­de de Évora -Portugal. Utilizou-se o deli­neamento experimental blocos ao acaso com quatro repetições, com os tratamen­tos: rega com injecção de ar (CAR), e rega sem injecção de ar (SAR). O ar foi introdu­zido na água de rega por meio de um injector “Mazzei”. O teor de humidade na camada superficial (0-0,05 m) foi seme­lhante para os dois tratamentos, alcançan­do valores em torno de zero. Em termos de concentração de azoto nítrico (NO 3^-) os valores observados na camada 0,10­0,20 m, aos 35 e 47 dias após a transplan­tação, foram mais elevados no tratamento CAR. Aos 47 dias após a transplantação, os níveis médios de NO3^-foram de 95,33 e 67,94 ppm nos tratamentos CAR e SAR, respectivamente. A densidade radical no tratamento CAR na camada de 0-0,10 m do solo foi 34 % superior em relação ao SAR. A produção comercial não foi afectada pelo tratamento. A falta de resposta da cultura ao acréscimo de azoto nítrico e da densidade radical pode estar relacionada com o curto ciclo da cultura e/ou com o elevado teor de azoto presente no solo, ou ainda com a profundidade que os goteja­dores foram instalados e não com a fun­cionalidade do injector de ar.

Palavras-chave: densidade radical, rega gota-a-gota enterrada, Lactuca sativa L., oxigenação

 

Effects of irrigation with injection of air in soil moisture, nitrate avail­ability, electrical conductivity and lettuce productivity grown in plastic greenhouse

ABSTRACT

The objective of the present study was to evaluate the effect of the air injection through subsurface drip irrigation (oxyga­tion) in soil moisture, availability of nitro­gen oxide, and electrical conductivity, plant growth and yield of lettuce, variety "Men­tion", cultivated in plastic greenhouse. The experiment was carried out at the Mitra-ICAM, an Experimental Station of the Uni­versity of Évora -Portugal. The experiment was arranged in a randomized block design with four replications and the treatments were: irrigation with (CAR) and without (SAR) air injection. The air was introduced into irrigation water through a jet "Mazzei". The soil moisture in the surface layer (0­0.05 m) was similar for the two treatments, reaching values around zero. Concerning NO3^-concentration in 0.10-0.20 m soil layer at 35 and 47 days after planting was higher in the treatment CAR. At 47 days after plant­ing, the average levels of NO3^-were 95.33 and 67.94 ppm respectively in treatments CAR and SAR. Air injection increased root length density at 0-0.10m depth. The com­mercial yield was not affected by air injec­tion. The lack of response by the crop to the increase of the soil nitrate concentration and root length density could be related with the short cycle of the crop and/or with high con­tents of nitrogen present in the soil, or result of the dripline setting depth.

Key-words: Lactuca sativa L., oxygation, root length density, subsurface drip irrigation

 

INTRODUÇÃO

A rega gota-a-gota enterrada é amplamen­te difundida no cultivo de espécies de alto retorno económico por área cultivada como as frutíferas e as hortaliças (Coelho, et al., 1999). O crescente interesse pelo uso desse sistema de rega deve-se ao potencial para aumentar a produção e a eficiência do uso da água e dos nutrientes (Gornat & Noguei­ra, 2003; Machado & Oliveira, 2003). Prin­cipalmente pela maior conservação da humidade no solo, a qual é mantida pela redução da evaporação da água a partir da superfície do solo, por não existirem perdas por escoamento superficial (Machado & Oliveira, 2007) e por serem controláveis as perdas por percolação (Bhattarai et al., 2006).

Não obstante, vários autores verificaram que a produção comercial das culturas sob rega gota-a-gota enterrada, em relação a rega na superfície do solo, foi semelhante ou sofreu decréscimos (Camp et al., 1993; El­gindy & El-araby, 1996; Marouelli & Silva, 2002; Machado & Oliveira, 2005). Este comportamento pode estar relacionado com a redução do teor de oxigénio na rizosfera, uma vez que a formação do bolbo molhado é caracterizada pela expulsão do ar dos poros do solo (Bhattarai et al., 2008).

A insuficiência de oxigénio no solo pode reduzir a respiração das raízes (Everard, 1985), desencadeando uma série de respos­tas adaptativas, muitas vezes à custa do ren­dimento e da eficiência na utilização da água (Goorahoo et al., 2001a; Barrett-Lennard, 2003). Para evitar a falta de oxigé­nio, pode-se injectar ar directamente na água de rega (gota-a-gota enterrada), o que pode favorecer a respiração das raízes e a actividade microbiológica, aumentando a nitrificação (Goorahoo et al., 2001) e con­tribuir para a formação de um micro ambiente mais favorável ao crescimento e desenvolvimento das plantas.

Actualmente, com os injectores de ar “Mazzei”, parece ser possível efectuar a injecção de ar, pois até pouco tempo atrás não existia um método prático e barato. O princípio destes injectores é captar água sob pressão e misturá-la ao ar que é aspirado pelo orifício de sucção para dentro do injec­tor, através do vácuo que é criado pela dife­rença de pressão (Mazzei^®). A mistura de ar e água é emitida pelo sistema de rega até a zona radical, constituindo-se em um método simples e facilmente utilizado em diversas culturas.

Os estudos sobre a influência desta técni­ca no crescimento e desenvolvimento das plantas são ainda recentes e têm sido feitos sobretudo na Austrália (Bhattarai et al., 2006; Pendergast & Midmore, 2006; Bhat­tarai et al., 2008) e na Califórnia (Goorahoo et al., 2001) e têm mostrado potencial para aumentar a produção e a eficiência do uso da água. A injecção de ar na rega aumentou a produção e a eficiência no uso da água em algodão (Pendergast & Midmore, 2006) em soja, grão-de-bico e abóbora (Bhattarai et al., 2006; Bhattarai et al., 2008), e o número e peso de frutos respectivamente em 33 % e 39 %, em pimentão (Goorahoo et al., 2001a). Ainda é necessário mais pesquisa, especialmente quanto às respostas fisiológi­cas das espécies vegetais para optimizar ainda mais este método (Pendergast & Midmore, 2006).

Verificou-se a funcionalidade da injecção de ar na água de rega gota-a-gota enterrada, por meio de um injector “Mazzei” e o seu efeito na humidade do solo, disponibilidade de azoto nítrico, condutividade eléctrica, crescimento e produtividade da alface.

 

MATERIAL E MÉTODOS

O ensaio decorreu de 05 de março a 21 de abril de 2008 em uma estufa plástica de 77 m², situada na Herdade Experimental da Mitra-ICAM (38º57’N; 8º32’S; altitude 200 m), na Universidade de Évora – Portu­gal. O clima da região é do tipo Csa, segun­do a classificação de Köppen, com verão quente e seco e Inverno suave a relativa­mente chuvoso. O solo é um Luvisol de tex­tura franco-argilo-arenosa, (pH= 6,8; maté-ria orgânica = 3,1 %; P2O5 e K2O> 250 ppm).

O ensaio foi delineado em blocos ao aca­so com quatro repetições sendo que os tra­tamentos foram rega gota-a-gota enterrada com (CAR) e sem (SAR) a injecção de ar na água. A rede de linhas laterais equipada com os gotejadores auto compensantes (Netafim) com um débito de 2,3 L/h e espaçados a cada 0,40 m foram instaladas a 0,10 m (±0,001 m) de profundidade em cada linha de cultivo da alface. A injecção de ar foi efectuada por um injetor da marca “Mazzei” (Modelo A-3) tipo venturi. A transplantação da alface-crespa, tipo americana, variedade “Mention” foi realizada com raiz protegida aos 40 dias após a sementeira e sucedida de uma rega por aspersão de 5,0 mm para evi­tar stress logo após a transplantação. O espaçamento foi de 0,20 m entre plantas e entre fileiras, totalizando uma densidade de 2,5 pl/m².

Devido à elevada concentração inicial de P2O5 e K2O no solo, foi aplicado somente o azoto na água de rega, na quantidade de 5,6 kg/ha em cada semana, de acordo com as taxas de absorção desse nutriente estima­das por Hartz (1994). Realizou-se diluição da dose semanal em aplicações diárias e aos 35 dias após a transplantação (DAT) sus­pendeu-se a aplicação de azoto, pois seus teores na forma de azoto nítrico (NO3^-) encontrados no solo nas avaliações realiza­das aos 21 e 35 DAT foram elevados. A rega foi realizada com base nos valores de tensão da água no solo, registada diariamen­te em sensores “Watermark” (Irrometer CO), instalados casualmente nas linhas de cultivo, a 0,10 m de profundidade e 0,10 m de distância das plantas, totalizando três repetições. As leituras nos watermark foram realizadas entre as 9:00 e 10:00 horas e quando a tensão encontrava-se com valores superiores ou iguais a 25 kPa era realizada uma rega de 0,5 a 3,0 mm. O volume total de água de rega, medido por contadores volumétricos individuais, foi igual para os dois tratamentos ao longo do ciclo. A evo­lução da humidade volúmica do solo (%) foi medida com uma sonda TDR (Timer Domain Reflectometer) nas camadas de 0­0,05 e 0-0,10 m, em todas as repetições de cada tratamento.

Aos 21, 35 e 47 DAT determinou-se o número de folhas (NF), área foliar (AF; cm²), massa seca (MS; g), disponibilidade de azoto nítrico (NO3^-; ppm) e condutivida­de eléctrica (CE; µs cm^-1) no solo, densidade radical (DRc; cm cm^-3) e produção comercial (kg m^-2). Para a determinação do NF, AF e MS colheram-se três plantas em todas as repetições. A AF foi determinada por meio de um medidor de área foliar (LICOR LI-3000). Para a MS, as plantas foram separadas em folhas e caule e secas em estufa com ventilação forçada, a uma temperatura de 70 ºC por 2-3 dias e poste­riormente pesadas. Para a determinação da concentração de NO3^-e da CE, nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m, colheram-se três amostras do solo com um trado manual, jun­to à linha de cultivo, distanciadas em 0,10 m. Após a secagem e crivagem se determinou o NO3^-com um eléctrodo selec­tivo (Crison, 2002) e a CE, com um condu­tivímetro (WTW, LF 330).

No momento da colheita, realizada aos 47 DAT, colheram-se 12 plantas em cada repe­tição para determinação da produção comer­cial. Nesse momento também foram colhi­das amostras de solo mais raízes, nas cama­das de 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, para a determinação da DRc. A colheita foi efec­tuada paralelamente às plantas com trado manual de 0,10 m de altura e 0,069 m de diâmetro interno. A separação das raízes foi realizada por meio de lavagem mecânica, com um sistema de elutriação hidropneumá­tico (Smucker et al. 1982). O comprimento radical foi medido por um "scanner” (Comair) e a DRc calculada pelo quociente entre o comprimento radical e o volume de solo correspondente (216,76 cm³).

Para a avaliação estatística, a diferença entre tratamentos foi verificada com o teste F a 5 % de probabilidade de erro, pelo pro­cedimento PROC GLM do programa esta­tístico SAS (Statistical Analysis System) (Sas Institute, 1997).

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A injecção de ar por meio do injector ”Mazzei“ funcionou adequadamente durante o período experimental, mas dimi­nuiu o débito de água (L/h) dos gotejado­res. Em função da rega por aspersão de 5,0 mm realizada logo após a transplanta­ção da alface, os teores de humidade do solo na camada superficial (0-0,05 m), para os dois tratamentos foram elevados nas primeiras leituras, e decrescentes até os 26 DAT, quando atingem valores em torno de 3 % (Figura 1a). A partir desta data, per­maneceram em torno de zero, ou seja, solo praticamente seco, até o final do ciclo (47 DAT) dificultando o aparecimento de doenças, visto que não foi necessária apli­cação de fungicidas. Segundo Marques et al. (2006) a rega gota-a-gota enterrada diminui a humidade na superfície do solo, reduzindo a incidência de doenças de solo e infestações por ervas daninhas. Por outro lado, no sistema de rega por aspersão o humedecimento da parte aérea das plantas e da superfície do solo favorece uma série de doenças, podendo provocar perdas sig­nificativas de produção e qualidade de fru­tos (Marouelli & Silva, 2000) ou das folhas no caso da alface. Entre as doenças mais comuns de cultivos de alface em estufa plástica encontram-se o míldio (Bremia lactucae), a fusariose (Fusarium oxysporum f. sp. Lactucae), o oídio (Erysiphe cichora­cearum) e a alternariose (Alternari porri). Na camada de 0-0,10 m (Figura 1b), a humidade do solo, embora não havendo diferenças estatísticas, foi mais elevada no tratamento SAR. O débito normal de água nesses gotejadores pode ter formado um bolbo molhado menor, com a humidade se concentrando mais próxima do gotejador. No CAR, o solo foi sendo humedecido mais lentamente, o que pode ter influenciado na conformação do bolbo, podendo expandi-lo mais em largura do que em profundidade (Singh et al., 2006).

 

Figura 1 -Evolução da humidade volúmica do solo para os tratamentos com e sem injecção de ar na água de rega nas profundidades de 0-0,05 m (a) e 0-0,10 m (b).

 

A concentração de NO3^-na camada de solo de 0-0,10 m foi semelhante entre os tra­tamentos (Quadro 1), não havendo diferença significativa. Contudo, pode-se fazer algu­mas observações relevantes, como a ocorri­da aos 21 DAT, em que a concentração de NO3^-em todos os tratamentos foi maior em relação às outras duas datas de amostragem no decorrer do ciclo da alface, provavel­mente influenciados pelo elevado teor ini­cial de matéria orgânica presente no solo ou ainda relacionada com as duas aplicações de azoto por meio da fertirrega, realizadas nes­te período. Ainda, aos 35 e 47 DAT, a con­centração média de NO3^-na camada 0,10­0,20 m do solo foi mais elevada no trata­mento CAR. Este comportamento pode estar relacionado com o efeito da injecção de ar na nitrificação (Goorahoo et al., 2001). Em solos com pouco arejamento pode ocorrer a desnitrificação, ou seja, a perda de nitratos na forma de gás (Bhattarai, 2004), o que pode ter ocorrido na camada 0,10-0,20 m no tratamento SAR, pois ocorreu uma redução do azoto nítrico.  

 

Quadro 1 – Valores médios de azoto nítrico (NO3^-) e condutividade eléctrica (CE) nos tratamentos com e sem injecção de ar na água de rega gota-a-gota enterrada nas camadas de 0-0,10 e 0,10-0,20 m em função dos dias após a transplantação (DAT).

 

A CE foi semelhante em ambos tratamen­tos não apresentando diferenças significati­vas (Quadro 1), porém observa-se tendência de aumento dos seus valores na camada de 0-0,10 m e no tratamento SAR, provavelmen­te em consequência da menor humidade registada na superfície do solo, provocando uma menor dissolução dos iões. Na camada de 0,10-0,20 m, ocorreu um incremento nos valores da CE para o tratamento CAR, com­portamento similar ao do NO 3^-e possivel­mente decorrente do maior arejamento, o qual pode favorecer a relação linear entre os teores de NO3^-e CE no solo (Zhang, et al., 2002).

No desenvolvimento do sistema radical, a maior concentração de raízes na cultura da alface foi encontrada na camada de solo de 0-0,10 m, em que a maior DRc ocorreu no tratamento CAR, o qual teve um aumento em 34 % em relação ao tra­tamento SAR (Quadro 2), comportamento que foi também observado por Bhattarai et al. (2008) nas culturas da soja, grão-de­bico e abóbora. Esse incremento pode ter sido agregado pelas condições favoráveis que o arejamento proporcionou ao sistema radical da alface, uma vez que as raízes exigem uma oferta adequada de oxigénio para permitir a respiração normal (Eve­rard, 1985).

 

Quadro 2 – Médias das variáveis analisadas nas respectivas datas de amostragem.

 

Quanto ao crescimento da alface ava­liado através da área foliar, matéria seca e produção comercial, verifica-se, no Qua­dro 2, que os valores destas variáveis foram semelhantes nos dois tratamentos, não apresentando diferença significativa. Porém, na injecção de ar manteve-se a tendência dos valores mais elevados ao longo do ciclo, em relação a rega sem a injecção de ar. A falta de resposta da cultura ao acréscimo de azoto nítrico e de aumento da DRc pode estar relacionada com o curto ciclo da cultura e/ou com o elevado teor de azoto presente no solo, ou ainda devido a profundidade de instalação dos gotejadores. Em soja, cultura de fraco enraizamento em profundidade assim como a alface, Bhattarai et al. (2008) somente obtiveram acréscimos na produção em parcelas com gotejadores colocados a 0,05 m de profundidade. Diante disso, infere-se que os resultados encontra­dos neste ensaio foram mais influenciados pela espécie cultivada do que pela funciona­lidade do injector de ar, visto que o injector funcionou de maneira adequada na rega gota-a-gota enterrada.

 

CONCLUSÕES

A injecção de ar por meio do injetor “Mazzei” funcionou adequadamente na rega gota-a-gota enterrada. A rega gota-a-gota enterrada manteve os níveis de humidade na superfície do solo próximos a zero, inibindo a proliferação de patogénios. Aos 35 e 47 dias após a transplantação a concentração de NO3^-e CE na camada de 0,10-0,20 m do solo foram mais elevadas no tratamento com a injecção de ar. A densidade radical no tratamento com injecção de ar, na cama­da de 0-0,10 m do solo, foi 34 % superior em relação a não injecção de ar. A produção comercial não foi afectada significativamen­te pelos tratamentos, sugerindo-se a neces­sidade de realização de outro ensaio sob as mesmas condições para aferir os resultados encontrados com a cultura da alface.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Barrett-Lennard, E.G. 2003. Saltland pas­tures in Australia: a practical guide. 2.ed. South Perth: Department of Agri­culture of Western Australia. Austrália.

Bhattarai, S.P. 2004. The physiology of wa­ter use efficiency of crops subjected to subsurface drip irrigation, oxygation and salinity in a heavy clay soil. 326f. Tese (Doctor of Physiology). School of Bio­logical and Environmental Sciences. Rockhampton, Austrália.

Bhattarai, S.P., Mchugh, A. D., Lotz G. & Midmore, D. J. 2006. The response of cotton to subsurface drip and furrow ir­rigation in a Vertisol. Experimental Ag­riculture,42 (1): 29-49.

Bhattarai, S.P., Midmore, D. & Pendergast, L. 2008. Yield, water-use efficiencies and root distribution of soybean, chick­pea and pumpkin under different subsur­face drip irrigation depths and oxygation treatments in vertisols. Irrigation Sci­ence, 26 (5): 439-450.

Camp, C.R., Garrett, J.T., Sadler, E. J. & Busscher, W. J. 1993. Microirrigation management for double-cropped vege­tables in a humid area. Transactions of the ASAE, 36 (6): 1639-1644.

Coelho, E.F., Sousa. F., Rodrigues, B.H.N., Souza, V.A.B. & Andrade, C.L.T. 1999. Produtividade do meloeiro sob diferen­tes intervalos de rega e disposições de linhas laterais de gotejamento em solo arenoso coeso. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 3 (3): 309-315.

CRISON. 2002. Manual del usuário. Elec­trodo selectivo de nitrato. Barcelona Es­panha.

Everard, J.D. 1985. The physiology of plants subjected to oxygen deficient rooting environments. Department of Agricultural Botany. PhD Thesis. Read­ing. University of Reading. UK.

El-Gindy, A.M. & El-Araby, A. M. 1996. Vegetable crop to response to surface and subsurface drip under calcareous soil. Proceedings of the International Conference. Evapotranspiration and Ir­rigation Scheduling, pp. 1021-1028. San Antonio. Texas.

Goorahoo, D., Carstensen, G., Zoldoske, D.F., Norum. E. & Mazzei, A. 2001a. Using air in subsurface drip irrigation (SDI) to increase yields in bell pepper. Proceedings of the Irrigation Associa­tion Technical Conference, pp. 95-102. San Antonio. Texas.

Goorahoo, D., Carstensen, G. & Mazzei, A. 2001. A pilot study on the impact of air injected into water delivered through subsurface drip irrigation tape on the growth and yield of bell peppers. Cali­fornia Agricultural Technology Institute (CATI). 23p.

Gornat, B. & Nogueira, L.C. 2003. Avalia­ção da economia de água com irrigação localizada convencional e subterrânea em fruteiras tropicais. Disponível em: <http://www.iica.org.uy/p2-4.htm>. consultado em 08 de jun. de 2008.

Hartz, T.K. 1994. Drip irrigation and ferti­gation management of vegetable crops. Fertilizes Research and Education Pro­gram. California Department of Food and Agriculture, Sacramento, CA.

Machado, R.M.A. & Oliveira, M.R.G. 2003. Comparison of tomato root distri­butions by minirhizotron and destructive sampling. Plant Soil, 255 (1): 375-385.

Machado, R.M.A. & Oliveira, M.R.G. 2005 Tomato root distribution, yield and fruit quality under different subsurface drip irrigation regimes and depths. Irrigation Science, 24 (1): 15-24.

Machado, R.M.A. & Oliveira, M.R.G. 2007. Efeito da profundidade de coloca­ção do tubo de rega gota-gota na uni­formidade de rega e na eficiência do uso da água em tomate de indústria. Revista de Ciências Agrárias, 30 (1): 162-171.         [ Links ]

Marques, P.A.A. & Frizzone, J. A. 2006. O estado da arte da irrigação por goteja­mento subsuperficial. Colloquium Agra­riae, 2 (1): 17-31.

Marouelli, W.A. & Silva, W.L.C. 2000. Irrigação. In Silva, J.B.C. Giordano, L.B., ed. Tomate para processamento industrial. Brasília, pp. 60-71. Embrapa.

Marouelli, W.A. & Silva, W.L.C. 2002. Drip line placement depth for processing tomatoes crop. Horticultura Brasileira, 20 (2): 206-210.

Pendergast, L. & Midmore, D. 2006. Oxy­gation: enhanced root function, yields and water use efficiencies through aer­ated subsurface drip irrigation, with a focus on cotton. Proceedings of 13th Agronomy Conference, pp.10-15. Perth: The Australian Society of Agronomy.

Sas Institute. 1997. SAS/STAT software: changes and enhancements through re­lease 6.12. Cary: Statistical Analysis System Institute.

Singh, D.K., Rajput, T.B.S., Singh, D.K., Sikarwar, H.S., Sahoo, R.N. & Ahmad, T. 2006. Simulation of soil wetting pat­tern with subsurface drip irrigation from line source. Agricultural Water Management, 83 (1-2): 130-134.

Smucker, A.J.M., Mcburney, S.L. & Srivastava, A.K. 1982. Quantitative separation of roots from compacted oil profiles by the hydropneumatic elutra­tion system. Agronomy Journal, 74 (3): 500-503.

Zhang, R. & Wienhold, B.J. 2002. The ef­fect of soil moisture on mineral nitrogen, soil electrical conductivity, and pH. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 63 (2-3): 251-254.