INTRODUÇÃO

No mundo, mais de 150 milhões de hectares de solo são cultivados sob sistema plantio direto (SPD) (^{Kassam et al., 2015}). No Brasil, este sistema começou a ser implantado na década de 70 com o objetivo de evitar a erosão do solo e é baseado em três premissas básicas: ausência de revolvimento do solo, manutenção de cobertura do solo durante todo o ano e rotação de culturas (^{Hobbs et al., 2008}). De acordo com ^{Soratto e Crusciol (2008}), o SPD é uma das melhores alternativas para o manejo sustentável dos recursos naturais na exploração agrícola dos solos tropicais e subtropicais, além de ser uma estratégia que auxilia na redução das perdas de água e solo pela erosão, devido à manutenção de cobertura sobre o solo (^{Schick et al., 2014}).

No entanto, a aplicação superficial de fertilizantes e corretivos associada à ausência de preparo do solo expõe o solo à compactação, acidez e toxidez de alumínio em subsuperfície, limitações que podem afetar o crescimento e desenvolvimento radicular das plantas (^{Dalla Nora e Amado, 2013}). É comum os Latossolos tropicais, sobretudo os argilosos, apresentarem uma transição abrupta de qualidade química (Amado et al., 2009) e física (^{Reichert et al., 2009a}) ao longo do seu perfil, apresentando uma camada superficial (geralmente de 0 a 7 cm) com elevada concentração de nutrientes e pH mais elevado associados à menor densidade do solo e, abaixo dela, uma camada subsuperficial (geralmente de 7 a 20 cm), com elevada saturação por alumínio, baixa concentração de nutrientes, pH baixo e com problemas de compactação.

A acidez e a toxidez por alumínio dos Latossolos se explica principalmente à correção de pH do solo, que no SPD é feita através da aplicação superficial de calcário. Este corretivo atua no solo em camadas superficiais, até no máximo 10 cm, o que ocorre devido à baixa solubilidade do calcário e às reduzidas doses aplicadas. Desta forma, os efeitos benéficos da calagem, como a elevação do pH, dos teores de Ca e Mg e neutralização do Al⁺³ normalmente se restringem às zonas de aplicação ou imediatamente abaixo delas (^{Pöttker e Ben, 1998}).

Segundo ^{Beulter e Centurion (2004}), a compactação afeta a distribuição das raízes das plantas no solo, pois altera a estrutura do mesmo, principalmente devido à redução da porosidade, principalmente da macroporosidade, o que afeta a disponibilidade de água no solo.

A resistência mecânica à penetração do solo (RP) pode representar a condição de compactação do solo e a sua influência no enraizamento das plantas (^{Bengough et al., 2011}), pois está relacionada à coesão do solo e pode servir como indicador para apoiar a decisão de realizar ou não a escarificação mecânica (^{Drescher et al., 2016}). No entanto, ^{Whiteley et al. (1981}) relatam que a pressão exercida pela haste do penetrômetro pode ser diferente da realmente exercida pelas raízes das plantas, sobretudo em solos não mobilizados, os quais frequentemente possuem canais preferenciais, de origem biológica, que podem ser utilizados pelas raízes durante o crescimento e que apresentam resistência reduzida.

Os valores críticos de RP ao crescimento radicular podem sofrer variações de acordo com o tipo de solo, umidade, teor de matéria orgânica do solo (MOS), com a cultura e, até mesmo entre as cultivares. Como padrão, ^{Taylor et al. (1966}) definiram que valores de RP acima de 2,0 MPa são limitantes ao crescimento das raízes e desenvolvimento da parte aérea da maioria das culturas de interesse agrícola.

A soma dos efeitos da compactação, acidez e toxidez de Al⁺³ do solo subsuperficial podem potencializar os danos causados por situações de déficit hídrico, comuns no Rio Grande do Sul. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo avaliar se a aplicação profunda de óxido de Ca e Mg associada à descompactação é eficiente para a melhoria dos atributos físicos e químicos da camada de enraizamento profunda de um Latossolo.

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi realizado próximo da cidade de Dois Irmãos das Missões no sul do Brasil (27º 67’ S 53º 56’ O e 525 m de altitude) em um Latossolo Vermelho Distrófico típico de textura argilosa (EMBRAPA, 2018) ou Rhodic Ferralsol (^{IUSS Working Group WRB, 2014}). O clima da região é classificado como Subtropical Úmido (Cfa) (^{Köppen, 1938}) e a precipitação pluvial durante o período experimental pode ser observada na Figura 1.

Figura 1 Precipitação pluvial diária e acumulada durante o período experimental. 

Anteriormente à implantação do experimento, a área foi manejada sob sistema plantio direto por aproximadamente 20 anos. No verão, a área era cultivada com soja (Glycine max L.) e no inverno com a cobertura de aveia (Avena strigosa L.), azevém (Lollium multiflorum L.) e nabo-forrageiro (Raphanus raphanistrum L.). O experimento foi implantado em outubro de 2016, anteriormente à semeadura da soja (cultivar NS5909) e os atributos químicos e físicos do solo no momento da implantação estão descritos no Quadro 1.

Como ferramentas de melhoria da qualidade química do solo foram utilizados o óxido de Ca e Mg (ou cal virgem), calcário e a associação de gesso e calcário. O óxido de Ca e Mg possuía poder relativo de neutralização total (PRNT) de 183% e sua concentração de CaO e MgO é de 60% e 30%, respectivamente. O calcário utilizado neste trabalho foi o magnesiano, o qual possuía concentrações de CaO e MgO de 25% e 10%, respectivamente e PRNT de 71%. O gesso agrícola (CaSO^4-.2H₂O) utilizado possuía concentração de Ca de 15% (150 g kg^-1 de Ca²⁺) e de S de 11% (110 g kg^-1 de S O 4 2- -S).

Para atenuar os efeitos da elevada resistência à penetração da subsuperfície do solo, foram utilizadas duas ferramentas: a escarificação e a subsolagem. A escarificação (até 30 cm) foi realizada utilizando um escarificador da marca Jan®, modelo Matic, o qual consistia de hastes escarificadoras com espaçamento de 50 cm entre elas. A subsolagem (até 50 cm) foi realizada através da utilização de um implemento chamado de adubador de perfil da marca Kamaq®, que possuía distância entre hastes de 70 cm. As hastes de ambos os implementos são do tipo reta-inclinada.

O subsolador utilizado possuía uma caixa armazenadora acoplada e desta forma foi possível realizar a aplicação profunda de corretivos que, por questões operacionais, foi o óxido de Ca e Mg. A aplicação era feita através de aberturas localizadas nas hastes do implemento que aplicava o corretivo no solo, simultaneamente à descompactação, através da ação da gravidade em três profundidades no solo (10, 30 e 50 cm).

O delineamento utilizado foi de blocos ao acaso com três repetições, e os tratamentos utilizados foram: Test. - Testemunha; T1 - Subsolagem com espaçamento de 70 cm; T2 - Escarificação com espaçamento de 50 cm; T3 - Subsolagem com espaçamento de 70 cm + aplicação profunda de óxido de Ca e Mg (1,2 Mg ha^-1) com espaçamento de 70 cm; T4 - Escarificação com espaçamento de 50 cm + aplicação superficial de óxido de Ca e Mg (1,2 Mg ha^-1); T5 - Aplicação superficial de óxido de Ca e Mg (1,2 Mg ha^-1); T6 - Aplicação de calcário (3,0 Mg ha^-1) + gesso (3,0 Mg ha^-1) em superfície; T7 - Aplicação de óxido de Ca e Mg (1,2 Mg ha^-1) + calcário (3,0 Mg ha^-1) + gesso (3,0 Mg ha^-1) em superfície; T8 - Subsolagem com espaçamento de 35 cm + aplicação profunda de óxido de Ca e Mg (1,2 Mg ha^-1) com espaçamento de 70 cm.

A aplicação do T8 foi realizada através de duas passadas intercaladas do subsolador. No entanto, a aplicação de corretivo foi realizada apenas em uma das passadas do implemento, fazendo que o espaçamento da subsolagem fosse de 35 cm e o da aplicação de corretivo fosse de 70 cm.

Foram realizadas duas coletas de solo (6 e 18 meses após a aplicação) através da abertura de trincheiras no solo de 0,3 x 0,3 x 1 m com o uso de um perfurador de solo. As profundidades de coleta foram: 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,40 e 0,40-0,60. A análise completa do solo foi realizada no laboratório pertencente à CCGL (Cooperativa Central Gaúcha Ltda) em Cruz Alta e seguiu a metodologia proposta por ^{Tedesco et al. (1995}).

A avaliação da resistência à penetração do solo (RP) foi realizada nos mesmos momentos das coletas de solo através do uso de um penetrômetro automático (SoloTrack PLG5300 da marca Falker®). As leituras foram realizadas a cada centímetro até 60 cm de profundidade através de uma célula de carga e inserção da haste a uma velocidade de 0,024 m s^-1. Como o solo era argiloso, a ponteira utilizada foi do tipo cone 2 (de diâmetro 12,83 mm) com um ângulo de 30º (ASABE, 2009). As leituras foram feitas em transectos de modo a realizar 20 leituras por tratamento. Para determinação da umidade do solo no momento das leituras, foram coletadas amostras de solo (3 repetições) nas camadas de 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,40 e 0,40-0,60 que foram secas em estufa de ar forçado à 65ºC até peso constante. A umidade do solo na primeira e na segunda avaliação era de 0,25 g g^-1 e de 0,23 g g^-1, respectivamente.

A determinação da produtividade da soja foi realizada através da colheita de 3 repetições de 4 metros lineares de soja. A umidade dos grãos foi determinada em cada repetição e a produtividade foi corrigida para a umidade de 13%.

Os resultados da análise química, de resistência à penetração e produtividade foram submetidos ao teste de normalidade de Shapiro-Wilk, análise de variância (ANOVA) e posteriormente, tiveram suas médias comparadas pelo teste de Tukey à 5% de significância, utilizando o software R (^{R Core Team, 2019}).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Caracterização química e física do solo anteriormente à aplicação dos tratamentos

O solo selecionado para a realização do experimento foi um Latossolo Vermelho Distrófico típico (EMBRAPA, 2018), o qual naturalmente é mais ácido e pobre em nutrientes nas suas camadas mais profundas, apresentando uma redução da qualidade química com o avanço da profundidade do solo, principalmente quando os mesmos são manejados sob SPD de longa duração (^{Amado et al., 2009}). Pode-se verificar no Quadro 1, que todas as camadas amostradas apresentaram atributos do solo, tais como o pH e a saturação por bases, abaixo do limite proposto pela CQFS-RS/SC (2016) (pH < 5,5 e V% < 65%). A saturação por alumínio (m) nas camadas abaixo de 20 cm também estão acima do limite proposto pela CQFS-RS/SC (2016) (m < 10%). Estas condições evidenciam a necessidade da aplicação de corretivo no solo capaz de promover a atenuação das limitações anteriormente descritas.

Em relação aos atributos físicos do solo, pode-se verificar no Quadro 1, o aumento dos valores de RP do solo até os 40 cm de profundidade, ao passo que, nas camadas de 0,10-0,20 e 0,20-0,40 m estes valores ultrapassaram o limite crítico proposto por ^{Klein e Camara (2007}), que determinam que resistências superiores à 2,0 MPa são limitantes para o crescimento e desenvolvimento, tanto das raízes, quanto da parte aérea das culturas.

Para superar o problema da compactação subsuperficial do solo, algumas práticas de manejo podem ser utilizadas, tais como a rotação de culturas, a escarificação e a subsolagem. ^{Botta et al. (2010}) reportaram em seu trabalho que o uso da escarificação e da subsolagem foi eficiente na atenuação da compactação do solo e pode acarretar no incremento da produtividade das culturas (^{Liu et al., 2016}).

Resistência mecânica à penetração do solo após a aplicação dos tratamentos

O uso de ferramentas mecânicas de descompactação foi eficiente para reduzir os valores de RP do solo (Figura 2), pois, de acordo com ^{Abreu et al. (2004}), ao realizarem a mobilização, essas ferramentas atuam na redução da coesão do solo. ^{Reinert et al. (2008}) também relatam a eficiência destas ferramentas para a mitigação da compactação, as quais afetam também a taxa de infiltração, a capacidade de armazenamento de água no solo, reduzem a densidade do solo e aumentam a macroporosidade do solo (^{Colussi et al., 2014}).

Figura 2 Teste de DMS (Tukey à 5% de significância) da resistência à penetração do solo; a) 6 meses após a implantação dos tratamentos; b) 18 meses após a implantação dos tratamentos. DMS - diferença mínima significativa; esp. - espaçamento entre passadas da haste subsoladora. 

É possível observar na Figura 2a que os valores de RP até a camada de 35 cm não ultrapassaram os 2,0 MPa quando utilizadas estratégias de manejo mecânico de descompactação do solo, sendo que este valor é considerado como limite crítico para o crescimento radicular e desenvolvimento das culturas. No entanto, pode-se verificar que após 18 meses da descompactação mecânica (Figura 2b), este efeito foi reduzido. Esse comportamento corrobora com o observado por ^{Busscher et al. (2000}), os quais afirmam que solos profundos como os Latossolos com precipitação abundante durante o ano, possuem elevado risco de re-compactação após serem realizadas operações mecânicas de descompactação do solo. De acordo com ^{Drescher et al. (2016}), os efeitos da escarificação mecânica sobre a resistência à penetração do solo vão sendo atenuados ao longo do tempo e podem persistir por até 24 meses. ^{Reichert et al. (2009b}) reportam que os efeitos da escarificação não são observados a médio ou longo prazo, podendo persistir no solo por período igual ou inferior a um ano.

Produtividade da soja afetada pela aplicação dos tratamentos

A produtividade de soja (Figura 3), em ambas as safras avaliadas, não apresentou diferença estatística significativa entre os tratamentos (p<0,05). Este comportamento também foi observado por ^{Purcell et al. (2002}) e ^{Fidalski et al. (2015}) ao analisar a produtividade de soja em resposta à aplicação de estratégias de melhoria física e química do solo em subsuperfície, respectivamente. Além disso, a determinação da RP pode não ter sido capaz de representar as condições originais do solo, dificultando a interpretação dos efeitos da descompactação mecânica sobre o crescimento de raízes e, consequentemente, sobre a produtividade.

Figura 3 Efeito dos tratamentos sobre a produtividade da soja nas duas safras avaliadas (2016/17 e 2017/18). Letras maiúsculas comparam safras e letras minúsculas comparam tratamentos pelo teste de Tukey à 5% de significância. 

A consequência das limitações químicas e físicas do perfil do solo para a produtividade agrícola baseia-se principalmente na restrição ao crescimento radicular e na absorção de água e nutrientes pelas culturas. Neste estudo, o efeito da redução da resistência à penetração, da acidez e da deficiência de cálcio da subsuperfície poderia ter sido evidenciado se a cultura tivesse sido submetida ao estresse hídrico, como o observado por ^{Hansel et al. (2017}) ao incorporar fósforo no solo, pois entre as safras avaliadas houve diferença significativa dos rendimentos da soja, o que pode ser explicado pela diferença de precipitação incidente entre as safras (Figura 1).

CONCLUSÕES

A escarificação e a subsolagem são estratégias eficientes para aliviar a resistência à penetração do solo. No entanto, após 18 meses, este efeito é reduzido.

Após 18 meses da aplicação dos tratamentos, a subsolagem com espaçamento de 35 cm associada à aplicação profunda de óxido de Ca e Mg com espaçamento de 70 cm foi eficiente para aumentar o pH e a saturação por Ca, além de neutralizar a saturação por alumínio até 60 cm de profundidade.

O efeito dos tratamentos não resultou em incrementos de produtividade em ambas as safras avaliadas.