Impacto de técnicas de mobilização na conservação do solo e na produtividade de milho regado por rampa rotativa num Fluvissolo

 

T. B. Ramos ¹, J. C. Martins¹, F. P. Pires¹, P. B. Luz¹, N. L. Castanheira², J. L. Reis² & F. L. Santos²

¹ Instituto Nacional de Recursos Biológicos, L-INIA, Estação Agronómica Nacional, Quinta do Mar­quês, 2784-505 OEIRAS, e-mail: casimiro.martins@inrb.pt;

²Universidade de Évora, Dep. de Enge­nharia Rural, Apart. 94, 7002-554 ÉVORA

 

RESUMO

Num Fluvissolo com textura mediana e declive <0,2 %, compararam-se, entre 2002 e 2004, os valores da humidade do solo, escoamento superficial, perda de solo e pro­dução de grão, numa área com milho regado por rampa rotativa e sob diferentes técnicas de mobilização do solo (convencio­nal+covachos, convencional e reduzida). Nas modalidades sujeitas a mobilização convencional+covachos observaram-se valores médios da humidade do solo mais elevados (P<0,001), um menor escoamento superficial, menor perda de solo e acrésci­mos de produção de milho-grão de 4 Mg/ha (P<0,05). Nas modalidades sujeitas a mobi­lização convencional e a mobilização redu­zida, os valores médios de escoamento superficial variaram entre 46 a 57 % das dotações aplicadas, respectivamente. As perdas de solo foram cerca de 100 kg/ha por rega, não se verificando diferenças entre aquelas modalidades. A metodologia CRESP (Classes de Risco de Escoamento Superficial) permitiu obter previsões razoá­veis do escoamento superficial potencial associado às condições de aplicação de água e de solo.

Palavras-Chave: Técnicas de mobilização, Conservação do solo e água; CRESP

 

Tillage techniques impact on soil conservation and on maize yield irri­gated by center pivot in a Fluvisol

ABSTRACT

In a maize growing area, with a medium textured Fluvisol, a slope <0.2 %, irrigated by center-pivot, and subjected to different soil tillage techniques (conventional tillage, reduced tillage, and tillage reservoirs) soil water content, runoff, soil loss, and yield production values were compared, from 2002 to 2004. The plots with tillage reser­voirs presented significantly (P<0.001) higher soil water content, minimal runoff and soil loss, and a yield production 4 Mg/ha higher (P<0.05) than in the other plots. Runoff medium values in the plots with conventional and reduced tillage were 46 and 57 % of the water application, re­spectively. Soil loss was very similar in these two tillage practices, presenting me­dium values per irrigation, during the 3 years, of 100 kg/ha. CRESP methodology provided reasonable predictions of potential runoff considering the water application conditions and soil type.

Key-words: Tillage techniques; Soil and Water Conservation; CRESP

 

INTRODUÇÃO

No sentido de prevenir a erosão do solo, a investigação agrária tem-se voltado para a chamada Agricultura de Conservação, a qual se propõe alterar o menos possível a composição, estrutura e biodiversidade do solo e levar ao aumento da infiltrabilidade e da retenção de água e à redução do escorri­mento (Torres et al., 1999). É já apreciável, a informação existente, em Portugal, que mostra a viabilidade e as vantagens múlti­plas de diversas soluções no âmbito da designada mobilização de conservação do solo (Carvalho, 2003). Apesar disso, a divulgação e adopção dessas técnicas por parte do sector agrícola nacional tem sido muito limitada e lenta. Para contrariar esta tendência surgiu, de entre vários projectos que abordam a mesma problemática, o pro­jecto AGRO 14 “Demonstração e Divulga­ção de Técnicas de Conservação do Solo e Água em Rega por Rampa Rotativa”, pre­tendendo este trabalho divulgar alguns dos resultados finais obtidos, nomeadamente ao nível da eficácia de algumas técnicas de mobilização do solo no que concerne à humidade, infiltração, escoamento superfi­cial, perda de solo e produção final numa área regada por rampa rotativa. Visou-se, igualmente, a utilização da metodologia (CRESP – Classes de Risco de Escoamento Superficial Potencial), cuja análise qualitati­va do risco de Escoamento Superficial Potencial (ESP) permite optimizar as opções de dimensionamento de rampas rotativas e da sua gestão da rega.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Na Herdade de Monte dos Alhos, conce­lho de Santiago do Cacém, foi, de 2002 a 2004, conduzido um ensaio com o objectivo de estudar diversas técnicas de conservação do solo e da água numa zona com declive inferior a 0,2 %, sujeita à cultura de milho para grão (variedade Aliakan, 82000 semen­tes/ha) e regada por rampa rotativa. O solo da área experimental foi classificado como um Aluviossolo Moderno Não Calcários de textura mediana (Cardoso, 1974) ou Fluvis­solo háplico (ISSS-ISRIC-FAO, 1998). As principais características físicas e hidráuli­cas encontram-se descritas no Quadro 1. As metodologias utilizadas na determinação destas características são descritas em Silva et al. (1975). O baixo teor de argila, asso­ciado aos elevados teores em limo e areia fina e baixo teor de matéria orgânica, torna este solo facilmente susceptível à formação de crosta, provocando a diminuição drástica dos valores da condutividade hidráulica saturada (Ks) e propiciando o escoamento superficial da água.

 

Quadro 1 – Características físicas e hidrodinâmicas médias do solo estudado

 

A área útil do ensaio (1,8 ha), localizada entre a 4ª e 5ª torre da rampa rotativa, na zona com maior intensidade pluviométrica, foi dividida em 6 parcelas (50 x 60 m), onde se instalaram as diferentes modalida­des do ensaio. Os sistemas de mobilização do solo ensaiados foram: a mobilização convencional com covachos, composta por uma lavoura, gradagem e abertura de cova­chos (modalidades A e F); a mobilização convencional, com lavoura e gradagem (modalidades B e E); e a mobilização reduzida, composta por uma gradagem cruzada seguida de escarificação (modali­dades C e D).

As dotações de rega e o total de água aplicada ao longo dos 3 anos de ensaio são apresentadas no Quadro 2. As dotações de rega variaram não só com as disponibilida­des de água, mas também com o estudo do impacto da dotação no escoamento. A rampa rotativa (287 m) apresentava indicações de uma pressão muito baixa no sistema (3,6 bar à entrada do sistema e 1,8 bar no final do ramal de aspersores), associada a “drops” com difusores, originando picos de precipi­tação de 100 mm/h e uma redução do diâ­metro molhado (9 m). O coeficiente de uni­formidade de Heermann e Hein médio (81,5 %) era indicativo de uma rega de média qualidade. O coeficiente de uniformidade de Christiansen (81,2 %), indicava, por sua vez, uma baixa uniformidade circular.

 

Quadro 2 – Regas efectuadas entre 2002 e 2004

 

Dentro de cada uma das 6 modalidades de ensaio foram seleccionados dois locais experimentais para monitorização: da dota­ção aplicada em cada local, recolhida atra­vés de udómetros; da humidade do solo às profundidades de 0-20 e 20-40 cm através de um sistema “Time Domain Reflectro­metry” (TDR); e da produção média de grão, medida em 4 subáreas com 30 m² (10 m x 3 m). Nas modalidades com mobiliza­ção convencional e mobilização reduzida foram ainda instalados, ao longo do mesmo sector circular, talhões de escoamento (1,65 m²), com o objectivo de avaliar os volumes de água escoados e as perdas de solo. Den­tro desses talhões de escoamento foi estabe­lecido um declive de 5 % para assegurar que o armazenamento superficial era nulo (Dil­lon et al., 1972), considerando-se assim os escoamentos superficiais como potenciais (ESP) ou máximos. Nas modalidades com covachos não foram medidos os escoamen­tos superficiais e as perdas de solo tendo-se constatado no local que, para o declive de 0,2 % existente no local, esses valores eram reduzidos ou mesmo nulos. Pretendeu-se, portanto, verificar se as restantes modalida­des conseguiriam minimizar aqueles parâ­metros (escoamento e perda de solo) a um nível idêntico ao da mobilização convencio­nal com covachos

Os valores observados durante os 3 anos do ensaio, relativos à humidade do solo, escoamento superficial e produções, foram tratados estatisticamente, por análise de variância. Para a humidade do solo, aquela análise fez-se em separado para os 0-20 cm e 20-40 cm, por no 2º e 3º ano não haver correspondência das datas a que se referem as respectivas observações. Os valores con­siderados referem-se às médias de 8 amos­tragens realizadas nas datas de monitoriza­ção. Para o escoamento, os valores conside­rados foram as médias de duas observações, realizadas em cada data. Para a produção de milho-grão, consideram-se as médias das 4 linhas de 10 metros de comprimento colhi­das ao acaso em cada modalidade. Relati­vamente à perda de solo, apenas foi realiza­do uma estimativa anual de cada conjunto de modalidades.

Os ESP medidos no campo foram com­parados com os estimados através da metodologia CRESP (Luz, 2002), que permite a identificação das condições de risco de ocorrência do ESP, de um modo qualitativo. Em função de Ks, considera­do como o principal factor do solo a afec­tar a infiltração e o escoamento superficial (Kincaid, 2002), definem-se 4 classes de risco (I, II, III, IV). O risco de ESP vai-se acentuando da classe IV, na qual a infil­trabilidade do solo é boa (Ks superior a 2 cm/h), para a classe I, em que a infiltrabi­lidade é considerada muito baixa (Ks infe­rior a 0,25 cm/h). Para cada uma destas 4 classes, o risco de ESP é associado à dotação e à taxa máxima de precipitação da rampa de rega. Estes 2 parâmetros são analisados a 3 níveis qualitativos: baixo, médio e alto. São assim tomados os valo­res de referência de 8, 16 e 24 mm para a dotação, e 30, 65 e 100 mm/h para a taxa de precipitação. Com estes 3×3 níveis, definem-se 9 condições de aplicação de água por uma rampa de rega. Consideran­do as 4 classes de risco, são assim enqua­dradas 36 situações de probabilidade de ocorrência de ESP (Figura 1). Em cada uma delas, foi simulado o ESP com uma solução numérica da equação de Richards (Smith, 1992). Os valores de Ks variaram entre 0,01 cm/h (solo com crosta superfi­cial) e 3 cm/h (solo de textura arenosa). Os valores da humidade inicial variaram entre 50 a 75 % da capacidade utilizável do solo. A taxa de precipitação da rampa rotativa é alta (100 mm/h). O risco de ESP associado às 36 situações foi enqua­drado por uma de 4 hipóteses, designadas por índices de avaliação do ESP:

A–Sem escoamento ou valores reduzi­dos: ESP tende a ser inferior a 15 % da dotação.

B– Para evitar o escoamento é necessá­rio existir armazenamento superficial:

B1 – ESP varia entre 15 a 30 % da dota­ção. Condições adequadas se existirem declives baixos (1 a 3 %) ou ainda, decli­ves médios (3 a 5 %) se dotações não forem altas.

B2 – ESP varia de 30 a 50 % da dotação (ou ainda com ESP superior a 50 % se em valor não absoluto não ultrapassar os 7,5 mm). Condições adequadas se existi­rem declives baixos e se dotações não forem altas.

C– Condições para escoamento exces­sivo que podem inviabilizar a rega por rampa rotativa: ESP tende a ultrapassar 50 % da dotação e os 7,5 mm.

 

Figura 1 – Classes de risco de escoamento superficial

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Teor de água no solo

No Quadro 3 estão indicados os resulta­dos da análise de variância realizada à humidade do solo, ao longo dos 3 anos, nos 3 conjuntos de sistemas de mobilização do solo praticados. Quer a 0-20 cm, quer a 20­40 cm, verificaram-se diferenças altamente significativas (P<0,001) entre as modalida­des, no conjunto dos anos. As modalidades sujeitas a mobilização com covachos apre­sentaram ao longo dos anos um valor médio da humidade do solo superior ao verificado nos restantes modalidades. Na mobilização reduzida a humidade do solo foi superior ao verificado na mobilização convencional.

 

Quadro 3 – Valores médios da humidade do solo obtidos ao longo dos 3 anos de ensaio nos 3 sistemas de mobilização do solo prati­cados

 

Escoamento superficial

Os escoamentos superficiais foram quan­tificados a partir das regas monitorizadas em cada ano (Quadro 2). Foi calculado o coefi­ciente de escoamento (%), dividindo, para cada conjunto de modalidades com sistemas de mobilizações semelhantes, os volumes médios recolhidos nos talhões de escoamen­to pelas dotações aplicadas em cada rega Na Figura 2 apresentam-se os coeficientes de escoamento superficial médios obtidos em cada ano para os sistemas de mobilização convencional e reduzida. No conjunto das modalidades sujeitas a mobilização conven­cional, os resultados obtidos foram de 46 % (7,8 mm) e de 47 % (4,8 mm), em 2002 e 2003, respectivamente, e de 52 % (7,3 mm) e de 47 % (4,7 mm), em 2004, conforme foram aplicados 14 ou 10 mm. No conjunto de modalidades sujeitas a mobilização redu­zida, aqueles coeficientes foram de 48 % (8,1 mm) e de 57 % (5,7 mm) para os dois primeiros anos, e de 60 % (8,4 mm) e de 45 % (4,5 mm) em 2004, conforme foram apli­cados 14 ou 10 mm. Estatisticamente, não se verificou diferença entre os 2 sistemas de mobilização do solo na prevenção do escoamento superficial.

 

Figura 2 – Coeficiente de escoamento médio obtido para cada conjunto de modalidades com o mes­mo sistema de mobilização do solo.

 

Dos resultados de ESP de cada modalida­de, individualmente (não agrupando por sis­tema de mobilização), descritos no Quadro 4, podem-se destacar os seguintes pontos: 1) Considerando que o solo em causa (sus­ceptível à formação de crosta e com infiltra­bilidade muito baixa) seria inserido na Clas­se de Risco I (Ks<0,25 cm/h), a metodolo­gia CRESP aponta para um índice B2 e C, conforme as dotações aplicadas são baixas ou médias, ou seja, existem condições favo­ráveis ao escoamento superficial, pelo que se recomenda o aumento do armazenamento superficial.

 

Quadro 4 – Índices de avaliação de risco, identificados pelo ESP medidos e previstos, em função das dotações e da taxa de precipitação (100 mm/h).

 

2) Os dados de campo (total de 16 resulta­dos) mostraram boa correspondência com os previstos pelos valores tabelados das Classes de Risco, existindo apenas 3 excep­ções (modalidade B, 2002; modalidade D, 2002; e modalidade E, 2004-14 mm). Essas diferenças são contudo, em valor absoluto ou percentuais, muito baixas, que poderão ser atribuídos a falhas na amostragem (ex: na modalidade E, 2004-14 mm, registou-se um escoamento de 7,2 mm enquanto que o mínimo da classe C seria 7,5 mm).

Perda de solo

A perda de solo em cada modalidade foi quantificada a partir das mesmas regas con­sideradas para a avaliação do escoamento superficial. Na Figura 3 A), apresentam-se os resultados dos conjuntos das modalidades sujeitas a mobilização convencional e mobi­lização reduzida, ao longo dos 3 anos. Os resultados obtidos, por rega, foram pouco concordantes. Em 2002, a perda de solo na mobilização convencional foi de 133 kg/ha, enquanto que na mobilização reduzida foi cerca de metade (77 kg/ha). Nos anos seguintes, os resultados revelaram-se con­trários aos de 2002. Na mobilização con­vencional, o arrastamento de sedimentos situou-se em cerca de 47 e 105 kg/ha, para os anos de 2003 e 2004, respectivamente, enquanto que na mobilização reduzida, a erosão do solo em cada rega foi sempre superior, atingindo os 69 e 147 kg/ha, nos mesmos anos. Ao fim dos 3 anos e no con-junto total das regas, a perda de solo média por rega, acabou por ser igual nos dois con-juntos de modalidades em causa (96 kg/ha). De referir que, em 2004, a perda de solo aumentou consideravelmente. Contudo, com dotações de 10 mm, o arrastamento de sedimentos diminuiu, em média, 20 % e 13 % para o conjunto de modalidades sujeitas a mobilização convencional e reduzida, res­pectivamente, ou seja, a perda de solo dimi­nuiu com a menor dotação aplicada.

 

Figura 3 – A) Avaliação da perda média de solo obtida nos talhões de escoamento entre 2002 e 2004. B) Estimativa da perda de solo total obtida a partir do conjunto de regas realizadas e no conjunto de parcelas sujeitas a mobilização convencional e reduzida.

 

Na Figura 3 B) estimam-se as perdas totais, calculadas a partir dos valores médios de cada rega e do total de regas aplicadas. Em 2002, com cerca de metade das regas efec­tuadas em relação a 2003, a perda total de solo, independentemente do sistema de mobi­lização em causa, foram bastante semelhan­tes, variando entre 1800 e 3700 kg/ha. As 27 regas com dotações de 17 mm, efectuadas em 2002, provocaram assim tanta erosão no solo como as 60 regas de 10 mm efectuadas em 2003. A alternância de regas, em 2004, provocou também elevada perda de solo (6000 kg/ha), embora o efeito de cada dota­ção, como já foi referido, se tenha revelado diferente.

Produção de milho-grão

Na Figura 4 estão representadas as esti­mativas médias de produção do milho, para um teor de humidade de 14 %, obtidas para cada sistema de mobilização do solo e cada ano.

 

Figura 4 – Produções de milho obtidas nos diferentes conjuntos das modalidades do ensaio.

 

Em todos os anos (2002-2004), os maio­res rendimentos médios foram obtidos nas modalidades com covachos (entre 11,7 e 13,7 Mg/ha). As modalidades sujeitas a mobilização convencional registaram pro­duções médias entre 7,4 e 9,9 Mg/ha, enquanto que na mobilização reduzida os resultados médios variaram entre 8,0 e 9,6 Mg/ha.

No Quadro 5 apresentam-se os valores médios, para o conjunto dos anos. A moda­lidade sujeita a mobilização convencional com covachos apresentou, no conjunto dos anos, valores de produção significativamen­te (P<0,05) superiores aos das outras duas modalidades (12,8 Mg/ha). As modalidades sujeitas a mobilização convencional e mobi­lização reduzida não apresentaram diferen­ças entre si (cerca de 8,5 Mg/ha). Esta gran­de diferença nas produções médias é devida essencialmente à capacidade que os cova­chos têm, quando bem construídos, de reter a água aplicada pela rampa rotativa, impe­dindo-a de escoar para as zonas de cota infe­rior no terreno ou para as linhas de água. Assim, as modalidades com covachos apre­sentaram sempre uma maior homogeneida­de no aspecto e altura da cultura, enquanto que nas restantes modalidades, devido essencialmente ao escorrimento de água e apesar das condições de micro relevo em causa, a altura da cultura foi sempre hetero­génea, dando um aspecto ondulado na pai­sagem, com maior exuberância das plantas nas zonas mais baixas e portanto bem abas­tecidas de água, e plantas de menor porte, em stress hídrico, nas zonas mais elevadas.

 

Quadro 5 – Produções médias de milho-grão obti­dos nos 3 sistemas mobilização do solo.

 

CONCLUSÕES

A mobilização convencional com cova­chos revelou-se, para as condições de Monte dos Alhos (tipo de solo, encrostamento, microdeclive, entre outras), como uma boa solução para a conservação do solo e da água. O escoamento superficial e a perda de solo observados naquelas parcelas foram nulos. Os teores médios de água no solo, ao longo dos 3 anos de ensaio, foram significa­tivamente superiores (P<0,001) aos das outras modalidades, em ambas as profundi­dades monitorizadas (0-20 e 20-40 cm). As produções finais de milho-grão foram supe­riores a 4 Mg/ha (P<0,05) em relação às modalidades sujeitas às mobilizações con­vencional e reduzida, reflectindo bem a importância da conservação do solo e da água para a sustentabilidade do sistema, bem como para a rendibilidade da explora­ção agrícola.

Por outro lado, os valores médios de escoamento superficial foram muito eleva­dos (>50 %) nas modalidades com mobili­zação convencional e reduzida, não se observando quaisquer diferenças entre elas. Também em relação à erosão do solo estas duas modalidades revelaram-se pouco ade­quadas, uma vez que as estimativas realiza­das indicam perdas anuais que poderão che­gar a 4500-6000 kg/ha, sendo inaceitáveis do ponto de vista ambiental. Estes valores poderão, contudo, ser atenuados se conside­rarmos um melhor manuseamento da rampa rotativa.

A utilização da metodologia CRESP per­mitiu verificar que os índices de avaliação de risco de escoamento superficial potencial (ESP), determinados pelos dados de campo, evidenciaram uma correspondência aceitá­vel com as previsões baseadas nas classes de risco. Podemos considerar, assim, que as previsões de escoamento superficial realiza­das com a metodologia CRESP poderá pro­porcionar a definição de critérios de selec­ção para as condições de aplicação de água de uma rampa rotativa, de modo a evitar ou atenuar o ESP.

 

AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi realizado e financiado no âmbito do projecto AGRO 14.

 

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