Variabilidade espacial de uma cultura de milho (Zea mays): influência da
distribuição vertical de semente
Introdução
De acordo com informação disponibilizada pela Comissão Europeia com base no
modelo Pan-European Soil Erosion Risk Assessment (Kirkby et al.,2004), tanto
Portugal como as regiões ocidentais de Espanha apresentam suscetibilidade de
erosão do solo por ação da água. Ainda assim, segundo dados publicados pela
Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico (Piorr, 2011), em
países como Portugal e Espanha, apesar de uma tendência crescente por parte dos
agricultores da Comunidade Europeia para a adoção de técnicas de agricultura de
conservação, esta é apenas praticada em aproximadamente 20% das terras aráveis.
Nos últimos anos têm surgido diferentes conceitos de agricultura em respeito
pelo ambiente, como a agricultura biológica, de conservação e de precisão.
Destes, se a adoção dos conceitos de agricultura biológica está relacionada com
a aceitação de um conjunto de normativas legais, a agricultura de conservação
parece estar bastante mais dependente de uma mudança de atitude e conhecimento
(EISA, 2009). De acordo com Derpsch et al.(2010), de entre as técnicas de
agricultura de conservação, a técnica de sementeira direta é a que consiste na
deposição da semente no solo não mobilizado. Segundo o mesmo autor, estima-se
que a mesma seja praticada em mais de 100 milhões de hectares em diferentes
regiões edafoclimáticas. Menores custos de mecanização, maior eficiência
energética e maiores eficiências de campo, bem como inúmeras vantagens de
caráter ambiental estão associadas ao conceito de sementeira direta,
comparativamente com outras técnicas de agricultura de conservação ou
agricultura tradicional (Uri, 2000; Tabatabaeefar et al., 2009). Borin et al.
(1997) obtiveram uma redução do consumo de combustível de 10 e de 32% para
operações de sementeira em mobilização mínima e sementeira direta,
respetivamente. Do ponto de vista do ambiente a adoção da técnica de sementeira
direta contribui não só para a redução da erosão do solo e aumento do teor de
matéria orgânica do mesmo, mas também favorece a sua capacidade de troca
catiónica e melhora a sua estrutura física de macro e microporosidade e
retenção de água, contribuindo para o incremento da produtividade das culturas
(Carvalho e Basch, 1999; Govaerts et al.,2009), maior retenção do carbono
orgânico no solo (Bassoet al., 2011) e redução das emissões de dióxido de
carbono (CO2) (Ussiri et al.,2009), óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) (Ussiri
e Lal, 2009) na atmosfera.
Sá et al. (2004) observaram a importância do tempo de adoção da técnica de
sementeira num con-junto de ensaios ao longo de 10 anos para que as alterações
como o aumento do teor de matéria orgânica do solo, agregação do solo e
capacidade de troca catiónica de nutrientes se processem. Segundo Madejón et
al.(2009) a adoção de técnicas de agricultura de conservação provou ser uma
estratégia determinante no melhoramento da fertilidade dos solos nas regiões
Mediterrâneas de Espanha. Com efeito, a longo prazo verificaram-se melhorias
significativas nas propriedades bioquímicas do solo, com aumento dos teores em
matéria orgânica e atividade enzimática nas camadas superficiais de solos sob
efeito de técnicas de mobilização mínima ou sementeira direta comparativamente
aos solos onde continuadamente se praticava agricultura convencional (Madejon,
2009). Os menores custos de produção e a melhoria na conservação do solo e da
água são fatores que cada vez mais impulsionam a adoção das técnicas de
agricultura de conservação e da sementeira direta nos países Mediterrâneos
(Soane et al., 2012).
Em Portugal, desde a década de 80 do século passado que têm vindo a ser
realizados diversos ensaios comparativos de técnicas de mobilização
convencional com mobilização mínima e sementeira direta em diferentes culturas
de cereais para grão e forragens. À exceção da cultura de girassol de sequeiro,
não existem quebras de produtividade em sementeira direta e, em regadio, torna-
se possível a realização de duas culturas no mesmo ano (Carvalho et al., 1994).
Atualmente em Portugal estima-se em 32000 ha a área de sementeira direta (FAO
Aquastat, 2013), sendo o milho a principal cultura de regadio praticada sob
esta técnica, nomeadamente nas regiões do Ribatejo e Alentejo. Nesta região
apresenta-se particularmente importante pela crescente área de regadio sob
influência do perímetro de rega da barragem do Alqueva. De acordo com
informação reunida junto de agricultores do distrito de Évora para a campanha
de 2012/13 a redução em custos de mecanização de um sistema de mobilização
mínima para sementeira direta é de 120 /ha (Conceição, 2013). São, contudo,
conhecidas limitações à implementação da técnica de sementeira direta,
relacionadas com a variabilidade das características físicas do solo, como a
sua textura e o maneio dos resíduos de culturas anteriores que condicionam a
uniformidade de distribuição da semente e assim a sua germinação e emergência
(Valero et al., 2010). No caso da região do Alentejo, a elevada variabilidade
na sua composição geológica (Atlas do Ambiente, 2005) e um clima de tipo
Mediterrâneo Csa segundo a classificação climática de Koppen-Geijer (Kotteck et
al., 2006), caracterizado por verões quentes e secos e invernos húmidos e
frios, contribui para a deterioração das condições físicas e químicas do solo,
nomeadamente, baixas relações C/N, baixo teor em matéria orgânica, baixo pH
(Alves, 1989), elevado risco de compactação do solo e, consequentemente, más
condições de traficabilidade das parcelas por alteração das condições de
consistência do solo (Costa, 2004). Segundo Karayel e Ozmerzi (2008) o
desempenho de distribuição dos semeadores em linhas pode ser avaliada nos
planos horizontal e vertical, sendo que o plano vertical corresponde à
distribuição em profundidade, a qual pode ser avaliada usando os valores da
média, desvio padrão e CV da profundidade de sementeira. A influência da
uniformidade da distribuição em profundidade da semente na produtividade da
cultura de milho foi demonstrada por Liu et al.(2004) e considerada como mais
determinante do que a distribuição horizontal (Karayel e Ozmerzi, 2008). No
inverno a adesividade e plasticidade de solos de texturas finas e a sua
tenacidade na ausência de humidade no verão pode condicionar o normal
funcionamento dos órgãos controladores de profundidade dos semeadores, afetando
a distribuição de semente no plano vertical. Assim e apesar dos semeadores de
sementeira direta estarem preparados para trabalhar em solo não mobilizado, o
desempenho dos seus órgãos sulcadores pode ser afetado pelas condições de
heterogeneidade da resistência do solo à penetração. No que diz respeito aos
diferentes semeadores de sementeira direta comercializados em Portugal,
Carvalho (2001) classificou-os de acordo com o tipo de órgãos sulcadores e sua
capacidade de lidar com diferentes condições físicas do solo, mas todos eles
apresentam mecanismos de controlo de pressão passivos. Os dispositivos de
controlo de profundidade mais comuns são a combinação de uma roda ou aro
controlador de profundidade disposta lateralmente ao órgão sulcador, sendo este
regulado por ação de uma mola e ou por um cilindro hidráulico. Sob estas
condições, normalmente, as condições iniciais de calibração permanecem
constantes independentemente de alterações das condições físicas do solo
(textura, humidade ou resíduos à superfície). Em sistemas de preparação
convencional do solo Neményi et al.(2006) demonstraram que a cartografia da
resistência do solo à penetração pode ser uma ferramenta eficaz para demarcar
zonas ou áreas onde as condições físicas do solo possam ser uma limitante à
produtividade da parcela. Pelas suas características mediterrânicas de solo e
clima, considerando os diferentes itinerários culturais de preparação do solo
na implementação de culturas de milho e o tipo de semeadores utilizados na
região, pretendeu-se com este estudo nas campanhas de 2011 e 2012 avaliar em
campo e sem interferir nas calibrações pretendidas pelo agricultor, a
uniformidade e influência da distribuição vertical de semente pelos respetivos
semeadores na variabilidade espacial da implantação da cultura.
Material e Métodos
Nos meses de Abril e Maio de 2011, em três propriedades agrícolas, Sociedade
Agrícola do Pigeiro (coordenadas geográficas 38º36'29'' N; 7º23'17,01'' W),
Herdade da Comenda (coordenadas geográficas 38º53'3735'' N; 7º02'41'' W) e
Herdade das Lages (coordenadas geográficas 38º38'51'' N; 7º46'55'' W),
procedeu-se à sementeira de milho (Zea maysL.) em sistema de mobilização
convencional (MC), mobilização mínima (MM) e sementeira direta (SD). Segundo a
classificação FAO (2001), os solos são do tipo Fluvissolo (MC), Luvissolo (SD)
e Aluviosolo (MM). Em 2012 procedeu-se a um novo ensaio em sementeira direta no
Monte da Lobeira (coordenadas geográficas 38º47'17'' N; 8º17'44'' W),
caracterizada por uma área homogénea de um Cambissolo. Os valores médios de
textura, matéria orgânica, densidade aparente e conteúdo em humidade
gravimétrica são apresentados no Quadro_1 com base em amostras de solo obtidas
até aos 10 cm de profundidade.
A textura foi determinada pela técnica do hidrómetro de Bouyoucos (1962), a
humidade volumétrica segundo o protocolo descrito por Gardner (1986), a matéria
orgânica pelo protocolo de Walkley e Black (1934), o pH pelo método do
potenciómetro usando uma diluição de 1:2,5 de solo para água e o fósforo e
potássio assimilável pelo protocolo de Egner-Riehm (Riehm, 1958). A densidade
aparente foi determinada com anéis de 50 mm de diâmetro pela relação do peso do
solo seco a 105ºC com a massa de água correspondente ao volume do anel. Em
ambas as parcelas de sementeira direta, tanto em 2011 como em 2012, o milho foi
semeado como monocultura, não sendo pastoreado o restolho, tendo a sementeira
sido precedida de uma aplicação de herbicida sistémico à base de glifosato. Em
qualquer das parcelas em estudo a cultura foi instalada sob sistemas de rega
por aspersão administrando-se à sementeira entre 7 e 8 mm de água por hectare.
Os semeadores utilizados caracterizam-se por serem modelos rebocados, tendo
para o efeito sido utilizados tratores de 80 kW de potência. O Quadro_2 resume
as características técnicas das máquinas utilizadas e respetivas calibrações de
profundidade, velocidade de trabalho e densidade de plantação. Em 2011 com a
anuência do agricultor testaram-se as 2 velocidades de trabalho indicadas, de
acordo com a recomendação do fabricante do semeador (Semeato, 2003). No sistema
de MC a sequência de operações de preparação do solo obedeceu a uma passagem de
um chíselda marca Agrator, modelo CH100 de 13 braços a cerca de 30 cm de
profundidade, uma passagem cruzada de grades de discos com uma grade da marca
Galucho, modelo GLHR 32-26 e uma passagem com um roto terra da marca RAU,
modelo RVP 40A. Em MM a preparação da cama de sementeira fez-se com uma
passagem cruzada de uma grade de discos da marca Galucho, modelo A2CP 22-26.
Considerando a área e as condições topográficas das parcelas em estudo, em 2011
e 2012 foram georreferenciados aleatoriamente em cada parcela, 14 e 30 pontos,
(1 ponto por cada 1000 m2) respetivamente, tendo-se utilizado um equipamento de
GPS da marca Magellan, modelo Mobile Mapper CX. Em cada ponto avaliaram-se a
distribuição vertical da semente, a resistência do solo à penetração, a
percentagem de emergência (PE) e o tempo médio de emergência (TME) da cultura.
A avaliação de resistência do solo à penetração fez-se no decorrer das
operações de sementeira de acordo com a Norma da Sociedade Americana de
Engenheiros Agrónomos para avaliação da resistência do solo à penetração (ASAE,
1999) com recurso a um penetrómetro de cone da marca Dickey John. Para cada
ponto georreferenciado o valor obtido representa a média de 4 avaliações. A
avaliação da distribuição vertical da semente pelos semeadores foi determinada
pela profundidade de sementeira, avaliando-se o comprimento do mesocótilo das
plântulas após emergência seguindo a metodologia proposta por Vamerali et al.
(2006) e Neto et al. (2007). A TME da cultura e a PE foram determinados de
acordo com as Equações_(1) e (2) propostas por Bilbro e Wanjura (1982):
sendo N o número de plântulas nascidas e D o número de dias decorridos desde a
data de sementeira. Em 2012 uma semana após a emergência da cultura foi
aplicado um herbicida seletivo, e, por deteção remota, foram tiradas
fotografias aéreas da parcela georreferenciada com recurso a um veículo não
tripulado equipado com uma câmara fotográfica de radiação visível da marca
Panasonic modelo Lumix DC Vario, com 10,1 Mpixel a 500 m de altitude e uma
resolução espacial de 5 cm. Numa malha de 5m × 5m a percentagem de coberto
vegetal foi avaliada de acordo com a técnica de Meyer et al.(1999). A figura_1
mostra as operações de sementeira e as etapas de avaliação de resistência do
solo à penetração, avaliação da distribuição vertical de semente por
determinação do mesocótilo e pormenor do trem de sementeira.
Para descrever os parâmetros em estudo utilizaram-se os valores da média,
desvio padrão, coeficiente de variação (CV) e coeficiente de correlação. Para
avaliar a influência da resistência do solo à penetração e dos sistemas de
preparação do solo na distribuição vertical de semente procedeu-se a uma ANOVA
e à comparação de médias pelo teste de Tukey recorrendo-se ao programa
informático Statistica 6.0 (StatSoft®). Usando a técnica da distância inversa
ponderada (IDW) procedeu-se à interpolação dos dados obtidos e construíram-se
os respetivos mapas de variabilidade espacial com base no programa informático
ArcView, version 9.0.
Resultados e Discussão
Relativamente às parcelas em ensaio em 2011, a Figura_2 apresenta a relação
existente entre a distribuição vertical da semente dada pela profundidade de
sementeira obtida nos diferentes sistemas de preparação do solo e a resistência
do solo à penetração. Independentemente do sistema de preparação do solo,
verificou-se em todas as situações uma correlação negativa entre os parâmetros
em estudo. A maior correlação observada (r=-0,77) no sistema SD a 4 km h-1pode
explicar-se devido à correlação entre o teor de humidade do solo e a respetiva
textura (Garcia et al.,1999; Canakci et al., 2009), sendo que Vaz et al.(2011)
também concluíram que o aumento à resistência de penetração se fazia com o
aumento do teor do solo em argila, o que acontece na parcela deste ensaio. Da
mesma forma, os mapas de variabilidade espacial apresentados na Figura_3
mostram que as áreas de deposição de semente mais à superfície do solo
correspondem a zonas de maior resistência do solo à penetração indo ao encontro
do defendido por Ozmerzi et al. (2002) acerca do efeito de impedância do solo
na homogeneidade de distribuição de semente em profundidade.
Comparando as classes de resistência do solo à penetração acima dos 1033 kPa,
de 689 a 1033 kPa e abaixo dos 689 kPa, verificaram-se diferenças
significativas com a profundidade de sementeira (Quadro_3). Apesar de
agronomicamente os valores médios de profundidade de sementeira serem
admissíveis como previsto por Fancelli (2000), a distribuição vertical de
semente pelos semeadores foi afetada significativamente pelo sistema de
preparação do solo, nomeadamente quando comparado o sistema de MC com o de SD a
4 kmh-1 (Quadro_4).
Ainda assim a maior homogeneidade de distribuição vertical observou-se na mesma
parcela quando a velocidade de trabalho passou de 4 para 6 km h-1,
possivelmente devido ao maior efeito de trepidação da superfície do solo na
distribuição do semeador, derivado de um mais elevado CV da resistência do solo
na faixa da parcela em que o semeador se deslocou a 4 km h-1. Este valor é
concordante com um maior valor médio da PE nas parcelas de SD concordando com
os resultados de Silva et al.(2000) em avaliações idênticas nomeadamente quando
comparadas estas velocidades de deslocamento com outras superiores. O Quadro_5
apresenta os valores da média, desvio padrão e coeficiente de variação da
resistência do solo à penetração, da profundidade de sementeira, do TME e da PE
da cultura nas parcelas do conjunto das parcelas em ensaio em 2011 e 2012.
Comparando os diferentes itinerários de preparação do solo, contrariamente a
Tolon - Becerra et al.(2011) que observaram menor número de dias para a
emergência das plântulas de milho em sistemas de mobilização convencional
quando comparados com a sementeira direta, neste ensaio o menor TME verificou-
se nos sistemas de MC e MM. Os maiores CV observados, de 28,8 e 39,6% na
profundidade de sementeira nas parcelas de MM e SD em 2012, respetivamente,
sugerem por um lado resultados idênticos aos encontrados por Neto et al.(2007),
devidos à inadequação do semeador às condições de preparação do solo. Neste
ensaio a utilização de um semeador de sementeira direta em solo mobilizado e a
incorreta regulação dos mecanismos controladores de profundidade no caso da
parcela de SD em 2012 considerando os valores de resistência do solo à
penetração, parecem estar na origem da elevada irregularidade das profundidades
de sementeira observada. Dadas as características de ambas as parcelas é
possível que uma maior dotação de rega à data de sementeira tivesse
proporcionado um melhor desempenho do semeador ou que o mesmo estivesse
equipado com dispositivos dinâmicos de controlo de profundidade, por exemplo
pela adoção de sensores de medição da humidade do solo. Comparando os valores
de SD a 4 km h-1, o Quadro_6 apresenta os coeficientes de correlação de Pearson
para os parâmetros de profundidade de sementeira, TME e PE.
Da análise dos resultados verificou-se que a distribuição vertical da semente
dada pela profundidade de sementeira não só apresentou uma correlação positiva
com o TME e a PE como determinou diferenças significativas nestes parâmetros.
Os mapas de variabilidade espacial do TME, PE da cultura, profundidade de
sementeira, bem como a imagem de radiação visível da cultura pós emergência em
2012 no Monte da Lobeira, apresentam-se na Figura_4.
Tal como Abrecht (1989) e Ozmerzi et al.(2002), ao estudarem num semeador de
sementeira direta a relação entre a profundidade de sementeira e a pressão das
rodas compressoras da linha de sementeira na emergência e desenvolvimento de
diferentes culturas, também neste ensaio, apesar de uma distribuição vertical
média mais superficial de semente em torno dos 15 mm, se verificou que maiores
profundidades (22 mm) estavam relacionadas com maior número de dias de
emergência e maiores taxas de nascimentos: 9 dias e 87%, respetivamente.
Conclusões
O custo das operações mecanizadas de mobilização do solo e a importância dos
sistemas de agricultura de conservação, nomeadamente a técnica de sementeira
direta na melhoria da qualidade do solo conduz à sua adoção pelos agricultores,
especialmente em zonas de risco de erosão como é a região Mediterrânica do
Alentejo. Apesar da conceção dos semeadores de sementeira direta prever o seu
trabalho em solo não mobilizado, a heterogeneidade das condições
edafoclimáticas cria dificuldades no desempenho das máquinas, as quais podem
ser monitorizadas por tecnologias de agricultura de precisão. As condições
físicas do solo afetam a distribuição vertical da semente pelos semeadores. Em
qualquer das parcelas em estudo verificou-se uma correlação negativa entre a
profundidade de sementeira e a resistência do solo à penetração, sendo que o
aumento de profundidade de sementeira se mostrou positivamente correlacionado
com o TME e a PE da cultura. O ensaio de 2011, na parcela submetida a SD parece
indicar que o aumento da velocidade de trabalho de 4 para 6 km h-1 proporciona
uma maior uniformidade da distribuição vertical do semeador, demonstrado por um
menor CV (10,13%). No conjunto das observações realizadas, elevados CV sugerem
não só a necessidade de uma melhor atenção por parte dos operadores à
calibração da profundidade de sementeira ou à melhoria do próprio sistema de
calibração dos semeadores.
