Introdução

Os solos de lavouras do Mato Grosso são utilizados de forma intensiva com a agricultura baseada em mecanização e uso de fertilizantes químicos, corretivos e pesticidas. Como a agricultura sem o uso de fertilizantes e corretivos nestes solos era impraticável, o fator limitante fertilidade química do solo foi o primeiro a ser mitigado por ações de pesquisa agropecuária (Sousa e Lobato, 2004). Apesar do elevado nível tecnológico da agricultura mato-grossense, nos últimos anos as lavouras do estado vêm mostrando índices de produtividade agrícola aquém do seu potencial e abaixo de outros estados brasileiros.

Pelos dados da Tabela 1, observa-se que os rendimentos das principais culturas do Mato Grosso, nos últimos oito anos têm se mostrado estagnados. O manejo inadequado da fertilidade química e física dos solos agrícolas mato-grossenses pode ser a causa desses rendimentos abaixo do potencial da região (Kappes, 2015). Com a disseminação do sistema plantio direto (SPD), a estrutura dos horizontes superficiais do perfil do solo deixou de ser recorrentemente homogeneizada pela aração e gradagem. O condicionamento do solo, objetivando promover o desenvolvimento das plantas, passou a depender da estrutura do solo criada pela biota do solo, bem como da deposição de fertilizantes junto ou próxima à superfície do solo, decorrentes do manejo de solo e de culturas praticado ao longo das safras agrícolas.

Em decorrência, o horizonte superficial do perfil do solo tornou-se a se diferenciar, extinguindo a camada arável e, por consequência, a homogeneidade do solo nela estabelecida pela aração e gradagem recorrentes. A estratificação da camada arável em distintos horizontes, tanto na camada de 0 a 20 cm quanto na de 0 a 10 cm, resultante da atividade da biota do solo e da supressão da incorporação de fertilizantes ao solo, passou a comprometer o modelo de avaliação da fertilidade do solo em seu fator mais precípuo e fundamental, qual seja, a homogeneidade do solo a ser amostrado e a ser submetido ao processo analítico vigente, destinado a avaliar a fertilidade do solo (Denardin e Denardin, 2015). A avaliação da fertilidade de solos manejados sob os preceitos da agricultura conservacionista, que preconiza minimização ou supressão de mobilizações de solo, requer modelagem de maior abrangência que a habitual, expressa apenas por indicadores de natureza química.

Armazenamento e disponibilidade de água, armazenamento e difusão de calor, fluxo de oxigênio, permeabilidade ao ar e à água e resistência mecânica à penetração de raízes são propriedades do solo dependentes da estrutura do solo e constituem elementos indissociáveis da fertilidade do solo, quando o revolvimento do solo é suprimido ou restrito à linha de semeadura. Como a estrutura de solos manejados com SPD é determinante das propriedades físicas do solo que interferem nos atributos químicos do solo, a acepção do termo fertilidade do solo requer a interação das faces biológica, física e química e não mais, simplesmente à expressão de indicadores pertinentes a aspectos de natureza química, estruturados pelo atual modelo de avaliação da fertilidade do solo.

Na aplicação do atual modelo de avaliação da fertilidade do solo, em solos manejados com SPD, os atributos químicos, indicadores da fertilidade do solo, obtidos a partir de amostras de solo coletadas nas camadas de 0 a 20 cm ou de 0 a 10 cm, constituem valores inexistentes no solo, pois, em razão da extinção da camada arável e da homogeneidade da camada amostrada, resultam da integração de valores estratificados nos diferentes horizontes de solo que compõem a camada amostrada (Denardin e Denardin, 2015).

A calagem ainda é a principal prática utilizada para a correção química da acidez do solo e da neutralização do alumínio. Ocorre que a ação desses corretivos é restrita ao local ou camada de aplicação, ainda que, alguns estudos indiquem que pode ocorrer a mobilização do calcário em profundidade na forma inorgânica e orgânica. Resíduos vegetais na superfície do solo, em função da liberação de compostos orgânicos hidrossolúveis de baixo peso molecular, poderiam afetar a mobilidade do calcário no perfil do solo, sendo essa mobilidade variável de acordo com as espécies de plantas (Franchini et al., 2001).

A rotação de culturas e a manutenção de uma cobertura do solo com palha abundante são dois dos três preceitos básicos do sistema plantio direto, juntamente com a o revolvimento mínimo do solo somente na linha de semeadura (Denardin et al., 2012). O estado de Mato Grosso é atualmente o maior produtor de soja, milho e algodão do Brasil. O cultivo do solo com sistema plantio direto, ou ao menos, com semeadura direta na palha disponível é o modo de manejo dominante nas lavouras do Estado.

O clima quente e úmido do estado, entretanto, é um entrave para que a cobertura do solo com palha seja efetiva para minimizar os problemas advindos da compactação do solo. Para tanto, Denardin et al. (2012) e Ceccon et al. (2015) preconizam a adoção pelo produtor de modelos de produção agrícola com rotações de culturas que produzam elevada quantidade de palha e que tenha sistemas radiculares vigorosos e agressivos.

A degradação do solo agrícola avaliada com o método do perfil cultural

Quando amostras de solo são coletadas de forma estratificada, não raro são encontrados resultados como os apresentados na Tabela 2, cuja amostra foi retirada de uma área onde a adubação foi feita a lanço, na superfície. Pode se constatar na camada de 0 a 5 cm valores muito maiores que nas demais, principalmente de P, K e Ca. O acumulo de matéria orgânica nessa camada é normal para um solo manejado com sistema plantio direto. Nas camadas de 0 a 5 e 5 a 10 cm não se verifica presença de Al, mas na camada de 15 a 20 observa-se 10% de saturação por alumínio, valor considerado baixo, mas indicativo de maiores valores em profundidade.

É importante salientar que os resultados das análises dos atributos químicos dos solos acima apresentados, não são situações isoladas. O alumínio é menos tóxico em solos sob sistema plantio direto (Salet et al., 1999) em função da complexação deste elemento por ligantes aniônicos orgânicos e inorgânicos e pela força iônica da solução do solo. Salet et al. (1999) e Spera et al. (2014) estudaram a atividade do alumínio em dois sistemas e concluíram que na camada superficial (até 6,5 cm) efetivamente a atividade livre do alumínio foi muito menor no sistema plantio direto em comparação ao manejo com revolvimento do solo com arado, no entanto, abaixo dessa camada não houve diferença em relação ao preparo convencional.

Isto provavelmente ocorre em função do maior teor de matéria orgânica que acumula nessa camada e é menor nas demais camadas, nas quais o problema da toxidez do alumínio persiste. Em face da condição observada na Tabela 2, há um desalinhamento em relação às recomendações. A recomendação de adubação e calagem para o Cerrado (Sousa e Lobato, 2004) recomenda que em solos com elevada acidez em camadas mais profundas (10-20 cm) deva ser aplicada a quantidade de calcário recomendada para a correção da acidez na camada de 0-20 cm e se efetuar a incorporação. Nessa recomendação está incluído ainda que a incorporação deva ocorrer em glebas onde o SPD esteja em fase de implantação ou em áreas sem calagem anterior.

A incorporação dos corretivos com a utilização de arado ou grade aradora, em áreas manejadas com SPD já consolidada não tem sido preconizada, pois essas áreas de lavoura normalmente não mais dispõem de terraços ou de outras práticas complementares de conservação do solo, o que certamente acarretaria intensa erosão hídrica. A utilização de implementos de hastes que incorporem parcialmente os corretivos até 15-20 cm de profundidade ainda é restrita, pois não há equipamentos disponíveis no mercado que façam tal operação e os protótipos ainda estão em desenvolvimento (Klein et al., 2007). Nas lavouras brasileiras com grande extensão de área é cada vez mais comum a aplicação de fertilizantes e corretivos na superfície do solo, sem incorporação. Um exemplo é a amostra de solo da Tabela 3, que foi retirada de uma área onde a adubação foi feita a lanço, na superfície.

É evidente a concentração, principalmente do fósforo (P) e do potássio (K) na camada de 0 a 5 cm. Esse acúmulo superficial dos nutrientes não estimula o aprofundamento do sistema radicular, restringindo uma distribuição da massa radicular também à camada superficial. Nas lavouras manejadas com SPD, a variabilidade espacial dos indicadores da fertilidade do solo, empregando o modelo arquitetado a partir da agricultura convencional, se manifesta tanto na horizontalidade quanto na verticalidade.

Diante destes fatos e percepções, o equívoco de maior impacto é admitir que o atual emprego da agricultura de precisão, com o objetivo de corrigir a variabilidade horizontal da fertilidade do solo manejado com SPD está fundamentado em dados analíticos gerados pelo modelo ainda vigente de avaliação da fertilidade do solo, no qual os fundamentos tornaram-se obsoletos, ou seja, a homogeneidade da camada de solo a ser amostrada, seja na camada de 0 a 20 cm, seja na de 0 a 10 cm.

No âmbito da agricultura conservacionista, com a erradicação de mobilizações mecânicas de solo, é questionável corrigir a variabilidade espacial, no sentido horizontal, de um determinado indicador de fertilidade do solo, a partir de valores médios deste indicador, oriundos de amostras de solo com variabilidade espacial no sentido vertical, conforme exemplificado pela Figura 1.

Assim, a prática agrícola de incorporação de fertilizantes nas profundidades abaixo de 5 a 7 cm, mediante uso de sulcadores eficientes do tipo facão, embutidos nas semeadoras adubadoras, é indicada, uma vez que com isso, além de promover um ambiente físico mais favorável ao desenvolvimento radicular, possibilita a deposição do fertilizante em camadas mais profundas, diminuindo a diferença do gradiente químico vertical e favorecendo o aumento do volume de solo explorado pelas raízes (Nunes et al., 2015). Deste modo, deve-se reforçar a importância do produtor poder contar com um solo de qualidade em profundidade, com plenas condições de fornecer água, ar e nutrientes ao sistema radicular das plantas e destacar os problemas que elevados gradientes químicos em solos manejados com SPD podem restringir o pleno desenvolvimento das plantas, afetando assim principalmente a estabilidade da produção agrícola.

Para que haja um pleno desenvolvimento do sistema radicular das plantas é imprescindível que este não encontre nenhum tipo de limitação física, química ou biológica. As raízes das plantas têm o seu crescimento afetado na presença de elementos tóxicos. A compactação e a presença de alumínio em níveis tóxicos são as principais limitações, ocasionando estresse nutricional e hídrico nas plantas cultivadas. É importante lembrar que os principais cultivares de espécies agronômicas destinadas para produção de grãos mostram ciclos vegetativos cada vez mais curtos e, nesse caso, quando ocorrem períodos curtos de estresse hídrico, em fases críticas, isso afeta negativamente o rendimento de grãos.

Para que os nutrientes possam ser eficientemente absorvidos pelo sistema radicular, independentemente do modo de absorção, é necessário que os mesmos estejam solubilizados na água, ou seja, devem estar dissolvidos numa camada de hidratação na superfície dos coloides do solo e/ou deve haver um filme de água para que possam ser transportados até as raízes. Assim, mesmo que o solo contenha elevada quantidade de nutrientes, se não dispor de adequada disponibilidade de água, não haverá absorção dos nutrientes. A água disponível às plantas é considerada aquela retida entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente, que é dependente da estrutura do solo.

A espessura da camada do solo explorada pelas plantas também tem importância fundamental no desenvolvimento do sistema radicular das plantas e, consequentemente, no volume de água disponível, uma vez que a lâmina de água disponível é representada pela profundidade em que a água ocorre na forma disponível, uma vez que quanto mais profundo for o sistema radicular (profundidade efetiva), maior será o volume de solo passível de ser explorado e maior o volume de água e nutrientes disponível às plantas (Klein, 2008). O confinamento do sistema radicular das plantas na camada superficial do solo é o maior prejuízo causado à produção agrícola devido à formação de gradientes de fertilidade na camada agricultável do solo.

O desbalanço entre teores disponíveis de determinados nutrientes em certas camadas podem acarretar redução no desenvolvimento das plantas em função da competição na absorção de nutrientes pelas raízes. Castamann (2009) constatou menor absorção de magnésio (Mg) e do cálcio (Ca) por plantas de soja em solos que continham teor de K duas vezes maior que o valor limite da faixa “alto”, conforme a CQFS-RS/SC (2004). A concentração desse nutriente na camada superficial pode favorecer este desbalanço.

Amostragem do solo em perfis estratificados

Na aplicação do atual modelo de avaliação da fertilidade do solo, em solos manejados com SPD, os atributos químicos, indicadores da fertilidade do solo, obtidos a partir de amostras de solo coletadas na camada de 0 a 20 cm ou 0 a 10 cm, constituem valores inexistentes no solo, pois, em razão da extinção da camada arável e da homogeneidade da camada amostrada, resultam da integração de valores estratificados nos diferentes horizontes de solo que compõem a camada amostrada.

A Figura 2 apresenta a situação em que 6 e 10 mg dm-3 de fósforo (P) e 39 e 53 mg dm-3 de potássio (K), extraídos pela solução de Mehlich-1 de amostras de solo coletadas, respectivamente, nas camadas de 0 a 20 cm e 0 a 10 cm, constituem teores inferiores àqueles estimados como críticos (P = 12 mg dm-3 e K = 80 mg dm-3). Neste cenário, os teores quantificados induzem o tomador de decisão, tanto para a amostra de 0 a 20 cm quanto de 0 a 10 cm, indicar doses de P e K acima da necessária, pois no horizonte “O”, na camada de 0 a 4 cm, os teores determinados se encontram acima do teor crítico. Contudo, os valores de 6 e 10 mg dm-3 de P e 39 e 53 mg dm-3 de K não existem no solo amostrado.

São somente resultados da integração de valores estratificados presentes nos diferentes horizontes. A Figura 3 ilustra o fato de que a estrutura do solo varia tanto verticalmente, ao longo dos horizontes superficiais do solo, quanto horizontalmente, ao longo da linha e da entrelinha de semeadura. Os dados de densidade do solo e macroporosidade expostos evidenciam este aspecto e inferem que a amostragem do solo, para fins analíticos, requer diferenciação de sítios homogêneos, identificados previamente no perfil de solo pela técnica do perfil cultural (Tavares Filho et al., 1999).

A estratificação do perfil cultural no estado de Mato Grosso

A estratificação vertical do perfil cultural, que no sistema plantio direto passou a substituir a antiga camada arável homogênea, foi avaliada mediante a descrição de perfis culturais pelo método de Tavares Filho et al. (1999), mostrado na Figura 2, de parcela de uma unidade de referência tecnológica e econômica em Ipiranga do Norte-MT. Os resultados da estratificação dos atributos físicos e químicos estão apresentados nas tabelas 3, 4 e 5.

Constata-se, pela Tabela 3, que a camada superficial (camada 1), melhor estruturada com agregados grumosos, com maior conteúdo de material orgânico e maior atividade biológica e radicular é pouco espessa e está assentada sobre uma camada mais densa, dura, compactada e de maior espessura. Essa camada mostra menor atividade biológica e radicular). Pela Tabela 4, depreende-se que os valores de porosidade do solo e de resistência mecânica do solo à penetração indicam que a camada 2 é compactada e possivelmente com menor permeabilidade, o que caracteriza um ambiente restritivo ao desenvolvimento radicular e biológico (Sereia et al., 2012).

Isto pode ser observado na Figura 4, que ilustra claramente a diferença entre estas duas camadas. Os conteúdos de nutrientes e de matéria orgânica decrescem com o aprofundamento das camadas, a acidez e o teor de alumínio aumenta (Tabela 3), indicando que o ambiente edáfico da camada 1 é muito mais adequado que o das demais camadas. Nos sistemas de produção que usam milho consorciado com braquiária, observa-se maior volume de raízes no perfil cultural, sendo que as raízes de braquiária atingem maiores profundidades e atravessam as camadas com impedimentos químicos e/ou físicos, os quais são identificados nas tabelas 3, 4 e 5.

Reduções no rendimento de culturas devido à efeitos da estratificação do solo

Muitos produtores rurais e técnicos do Centro Oeste indicaram a compactação do solo como a principal causa de baixos rendimentos em lavouras devido à elevação da resistência do solo à penetração de raízes (Freitas, 2005). Como consequência, alguns produtores abandonaram o SPD momentaneamente e realizaram operações de cultivo do solo, a maioria utilizando a escarificação (cultivo mínimo) e uma pequena parte retornando ao preparo convencional com aração e gradagem (Spera et al., 2005), abandonando as vantagens de sistemas de manejo sem revolvimento do solo.

A compactação do solo é, de modo geral, o principal resultado da alteração das relações entre ar, água e temperatura do solo, afetando a disponibilidade de nutrientes e o crescimento de raízes, e consequentemente, a produtividade das culturas (Goedert et al., 2002). Essas alterações podem ser agravadas pelo aumento da resistência do solo ao crescimento de raízes (altas tensões) ou a diminuição da porosidade de aeração (Freitas, 2005). A diminuição do volume de macroporos em 50% causa considerável diminuição na condutividade hidráulica.

Isto considerando que não houve prejuízo na continuidade de poros, que possibilitam o fluxo de água. Nas camadas compactadas em solos com elevada degradação estrutural, ocorre uma descontinuidade muito forte da porosidade do solo, dificultando o fluxo de água, mesmo com uma distribuição de tamanho de poros não restritiva (Schaefer et al., 2001). De acordo com os valores observados na Tabela 6, constata-se que houve concentração da massa e da distribuição do sistema radicular do milho na camada de 0 a 5 cm. Conforme Russel (1981), o porcentual de raízes de milho ideal, na camada de 0 a 5 cm, deveria ser de no máximo 70% em um solo adequadamente estruturado.

Na mesma tabela, verifica-se que, mesmo no solo escarificado, ainda há concentração de raízes na camada superficial, o que pode ser atribuído à acumulação ou concentração de nutrientes nessa camada. A combinação de gradientes de estratificação química e física do solo favorece a ocorrência de condições ideais de enraizamento somente na camada mais superficial do solo agrícola e faz com que sistema radicular fique confinado nessa camada.

Do ponto de vista químico, se a camada superficial puder fornecer as quantidades demandadas de nutrientes, teoricamente não haveria problemas com o confinamento radicular, mas na prática isso não ocorre. A camada superficial geralmente dispõe de maior concentração dos nutrientes às plantas. Entretanto, caso uma maior concentração de nutrientes se concentre na superfície, nas regiões agrícolas onde a condição climática favoreça chuvas com maior índice pluviométrico, a perda destes nutrientes pela enxurrada será mais intensa (Denardin et al., 2005).

Considerações finais

A estagnação e até mesmo redução dos rendimentos médios das culturas anuais no estado de MT pode estar relacionada, entre outros fatores, ao manejo inadequado da fertilidade do solo, tanto nos aspectos químicos quanto físicos. O problema pode ter tido origem já na implantação das lavouras, com semeadura direta, mas sem que fossem seguidas as recomendações preconizadas para a implantação do SPD.

A limitação das raízes das culturas a camada superficial do solo, seja por restrições químicas ou físicas, tem reduzido de forma relevante o “reservatório” de água do solo, que associado a períodos de estiagem, mesmo que breves, têm comprometido significativamente a produtividade das culturas e, consequentemente, a renda dos produtores.

A estratificação dos valores dos atributos físicos, químicos, biológicos e morfológicos do perfil cultural promove a formação de camadas desestruturadas e biologicamente desfavoráveis à biota e ao sistema radicular. O método da avaliação do perfil cultural é ferramenta simples e fundamental para se conhecer a condição edáfica e estrutural do solo e tomada das decisões relacionadas ao uso da operação de escarificação do solo