Para fins de zoneamento de zonas homogêneas para manejo da fertilidade do solo, inicialmente foram gerados os mapas dos fatores condicionantes. Como preconizado por Lal (1999), nessa etapa foi elegido um conjunto mínimo de atributos indicadores da fertilidade do solo que incluiu: conteúdo de matéria orgânica do solo
61 (MOS, em g kg-1), capacidade de troca de cátions a pH 7,0 (CTC74, em cmolc dm-3), saturação por bases5 (V%), teor de alumínio trocável (Al3+, em cmolc dm-3) e saturação por alumínio trocável6 (m%). Além dos atributos químicos, o grupamento textural do solo foi incluído no conjunto mínimo de dados. A granulometria condiciona em grande proporção processos que afetam a conservação do carbono e dos nutrientes no solo, sendo, portanto, necessária sua inclusão na análise. Nesta abordagem, a profundidade entre 0,0-0,4 m foi definida como sendo adequada e suficiente para avaliação dos atributos e definição das ZHM da fertilidade do solo para uso com culturas agrícolas.
Os dados dos atributos edáficos foram determinados em etapa anterior do desenvolvimento do trabalho, assim como gerados os mapas dos atributos, conforme descrito no capítulo 3.
Para geração dos mapas de fatores condicionantes, a variação dos atributos edáficos foi interpretada em termos de graus de limitação ao uso agrícola por fertilidade do solo. Tal abordagem, assim como os critérios empregados, seguiram recomendações reportadas em Lal (1999), com adaptações às condições dos solos brasileiros. Foram adotados cinco graus de limitação: nulo, ligeiro, moderado, forte e muito forte, sendo que visando a análise conjunta dos fatores condicionantes, foi atribuído um fator de ponderação a cada grau de limitação, variando de 1 (nulo) a 5 (muito forte).
Os graus de limitação associados aos grupamentos texturais, os respectivos valores e fatores de ponderação se encontram na Tabela 4.
Para definição dos graus de limitação por acidez do solo e por disponibilidade de nutrientes, os atributos (Al3+ e m%) e (CTC e V%) respectivamente foram avaliados em conjunto e interpretados(Oliveira & Berg, 1985). As Tabelas 5 e 6 ilustram os graus de limitação, os valores dos atributos e os respectivos fatores de ponderação.
Todos os mapas dos fatores foram gerados a partir da reclassificação dos mapas dos atributos de acordo com as classes definidas nas tabelas. Nos mapas gerados foi passado filtro de moda no tamanho 3x3. A Tabela 7 ilustra os graus de limitação, valores e fatores de ponderação do grau de limitação por fertilidade do solo devido à matéria orgânica. 4 CTC 7 = Ca2++Mg2++K++Na++Al3++H+ 5 V%=100 (S/CTC7), onde S = Ca2++Mg2++K++Na+ 6 m% = 100 (Al/CTC ef), onde CTCef = S+Al3+
62 Tabela 4- Graus de limitação, valores e fatores de ponderação da fertilidade do solo por grupamento textural. Grau de limitação Grupamento textural (textura) Valores (g kg-1) Fator de ponderação
N Argilosa entre 350 e 600 de argila 1
L
Média entre 150 e 350 de argila (excluídas classes texturais areia e areia franca)
2
M Muito Argilosa > 600 de argila 3
F
Siltosa > 500 de silte; < 150 de areia; < 350 de argila
4 MF Arenosa Classes texturais areia e areia franca7 5
N: nulo; L: ligeiro; M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
Tabela 5- Graus de limitação, valores e fatores de ponderação do grau de limitação da fertilidade do solo em função do alumínio trocável e da saturação por alumínio.
Grau de limitação Al3+ (cmolc dm-3) m% Fator de ponderação
N < 1 < 20 1
L 1-2 20-35 2
M 2-3 35-40 3
F 3-4 40-50 4
MF ≥ 4 ≥ 50 5
N: nulo; L: ligeiro; M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
Tabela 6- Graus de limitação, valores e fatores de ponderação do grau de limitação por fertilidade do solo em função da capacidade de troca de cátions (CTC - cmolc.dm-3) e da saturação por bases (V%).
Grau de limitação CTC (cmolc.dm-3) V% Fator de ponderação
N CTC≥ 5,0 > 80 1
L 3,5≤CTC<5,0 50-80 2
M 2,2≤CTC< 3,5 30-50 3
F 1,0≤CTC<2,2 10-30 4
MF CTC< 1,0 < 10 5
N: nulo; L: ligeiro; M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
Tabela 7- Graus de limitação e fatores de ponderação da fertilidade do solo em função da matéria orgânica do solo.
Grau de limitação MOS (g kg-1) Fator de ponderação
N >69 1
L 52-69 2
M 34-52 3
F 10-34 4
MF <10 5
N: nulo; L: ligeiro; M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
63 4.2.5. Delineamento de zonas (ZHM), subzonas (SHM) e unidades (UHM)
homogêneas de manejo da fertilidade do solo
Obtidos os mapas de fatores condicionantes, em número de quatro, foram os mesmos combinados dois a dois, em operações de adição realizadas no SIG. No mapa resultante, a faixa teórica de variação dos valores associados aos polígonos devia variar entre 4 (valor mínimo teórico nas áreas onde todos os fatores condicionantes receberam grau de limitação nulo) e 20 (valor máximo teórico nas áreas onde todos os fatores condicionantes receberam grau de limitação muito forte). Os valores desse mapa representam o Índice Ponderado Cumulativo (IPC), sendo que a reclassificação do IPC, de acordo com o estabelecido na Tabela 8, deu origem ao mapa das ZHM. Os limites de classes de IPC foram definidos com base no recomendado por Lal (1999), com adaptações. Dessa forma, foram caracterizadas e delineadas cinco ZHM de acordo com o grau de limitação por fertilidade do solo.
Tabela 8 - Classificação dos índices ponderados cumulativos com base nas classes de Deficiência da Fertilidade para delineamento (espacialização) das zonas homogêneas de manejo (ZHM).
Zona Homogênea de Manejo (ZHM)
Classe de Deficiência da Fertilidade
Índice ponderado cumulativo (IPC) 1 Nula <5 2 Ligeira 5-9 3 Moderada 9-13 4 Forte 13-17 5 Muito forte >17
Para direcionar práticas de manejo da fertilidade, as ZHM foram dividas em subzonas homogêneas de manejo (SHM) de acordo com a natureza dos fatores mais limitantes da fertilidade do solo.
O delineamento das SHM se baseou no fator ou conjunto de fatores condicionantes da fertilidade do solo com maior grau de limitação (do grau nulo ao muito forte) e também respeitaram a seguinte ordem de fator mais limitante: grupamento textural (fator permanente), MOS, disponibilidade de nutrientes (CTC e V%) e acidez do solo (Al e m%).
Com vista ao manejo localizado do solo e da cultura, foram criadas as Unidades Homogêneas de Manejo da Fertilidade do solo (UHM) que são uma subdivisão das SzHM utilizando como critério os Usos Indicados e a Necessidade de Calagem (conforme tópico 5.2.3). A criação das UHM é uma proposta adaptada da metodologia de avaliação de terras da Food and Agriculture Organization of the United (Fao, 1976).
64 Considera-se que nas UHM dentro de uma mesma SzHM são iguais quanto ao fator condicionante e grau de limitação da fertilidade do solo nos níveis de zona e subzona homogênea de manejo. As UHM são diferentes entre si devido aos seus requisitos de gestão (cultura indicada e N.C.).
Nos mapas gerados de zoneamento foram passados filtros de moda nos tamanhos 3x3, 5x5 e 7x7, sendo escolhida a versão que apresentou áreas mais contínuas e maiores do que a área mínima mapeável indicada (2,0 ha) e, ainda, com melhor resultado visual. O fluxograma da Figura 19 ilustra dados de entrada, etapas e procedimentos empregados para realização do zoneamento.
65 Figura 19 – Fluxograma com indicação de mapas básicos utilizados, etapas e análises efetuadas para definição dos Usos Indicados, da Necessidade de Calagem, dos Fatores Condicionantes da Fertilidade do Solo, e das Zonas, Subzonas e Unidades Homogêneas de Manejo da Fertilidade do solo da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
66
4.3. Resultados e discussão
Inicialmente, considerando somente os fatores condicionantes profundidade do solo e declividade, identificou-se que 41% da área da microbacia do Ceveiro teria condições de ocupação com a cultura de cana-de-açúcar (Figura 20). Nessas áreas a profundidade do solo é superior a 0,80 m e a declividade é igual ou inferior a 12%. Analisando para o estado de São Paulo, as áreas com declividade ≤ 12% com cana disponível para colheita já representaram 96% da área total cultivada (Rudorff et al., 2010). Particularmente, a área cultivada com cana no Estado na safra 2008/2009, o fator declividade ainda não era limitante para a colheita mecanizada, pois, mais de 90% das áreas cultivadas estavam em áreas com declividade aptas para colheita mecanizada.
Também são expressivas na microbacia as áreas sem restrição por declividade excessiva, mas com profundidade efetiva do solo igual ou inferior a 0,80 m (20%), nas quais o cultivo com cana não é indicado por ser muito intensivo para um solo raso ou pouco profundo. Áreas com declividade do solo inferior a 12% e profundidade do solo superior a 0,90 m são altamente adequadas para agricultura (Zolekar & Bhagat, 2015).
Quando observadas as áreas com declividade entre 12 e 20%, 487 ha possuem profundidade superior a 0,80 m e 232 ha profundidade igual ou inferior a 0,80 m. Juntas ocupam 37% da área de avaliação.
Todas as áreas com declividade superior a 20% não devem ser utilizadas para fins agrícolas. Estas áreas ocupam somente 11 ha e devem ser reservadas para a preservação da fauna e flora.
Quando avaliado o Mapa da Profundidade do solo combinado com o de Declividade em conjunto com o Mapa de Recomendação de Uso por Aptidão Agrícola (Pereira, 2018), determinou-se a distribuição dos Usos mais Intensivos Indicados para a MHC (Figura 21).
67 Figura 20 – Mapa da Profundidade do solo combinado com o de Declividade utilizado para a determinação do Uso mais Intensivo Indicado para a Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
A área efetivamente indicada para uso com cana-de-açúcar foi de 285 ha (áreas com declividade menor que 12%, profundidade efetiva do solo maior que 0,80 m e uso recomendado para culturas agrícolas segundo a Aptidão Agrícola). Em média a declividade nestas áreas é de 6,95±3,47% e a profundidade de 0,99±0,12 m. Considerar em conjunto a declividade, a profundidade efetiva do solo e a classe de aptidão agrícola para indicação ou não do uso com a cultura da cana também contribui para controle da erosão acelerada do solo, reduzindo as taxas de perda de solo por erosão e o assoreamento de corpos d’água (Couto et al., 2019), impactos frequentes na microbacia do Ceveiro advindos do uso agrícola sem considerar a aptidão agrícola.
As áreas indicadas para uso com Citros possuem declividade entre 12 e 20%, profundidade efetiva do solo superior a 80 cm e também são recomendadas para culturas agrícolas pela Aptidão Agrícola. A declividade e profundidade do solo nestas áreas são em média de 12,43±4,11e 1,00±0,12, respectivamente.
Todas as áreas recomendadas para uso com pastagem ou silvicultura segundo a Aptidão Agrícola e com declividade inferior a 20% foram indicadas para uso mais intensivo com vetiver. Nessas áreas a declividade e a profundidade efetiva do solo são em média de 12,67±5,97% e 0,99±0,20 m, respectivamente.
68 Figura 21 – Mapa do Uso mais Intensivo Indicado para a Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro, considerando Uso Recomendado pela Aptidão Agrícola, legislação vigente (declividade do solo) e a Profundidade efetiva do solo.
69 As áreas com aptidão para culturas agrícolas, mas com profundidade do solo menor ou igual a 0,80 m e declividade inferior a 20% foram indicadas para uso com Forragens. Nestas áreas a profundidade média dos solos é de 0,65±0,10 m.
As áreas com declividade superior a 20%, independente da profundidade do solo, foram indicadas para preservação da fauna e da flora e incorporadas às áreas de preservação permanente (APPs), em conjunto com as áreas de APP definidas por lei
A granulometria do solo tem efeito direto sobre a proporção de vazios do solo ocupados com água ou ar, com as cargas negativas do solo e com a maior ou menor capacidade de conservação da MOS. Na figura 22 é apresentado o mapa dos graus de deficiência da fertilidade do solo por grupamento textural para a camada de 0,0-0,4 m de profundidade.
A maior parte da MHC possui solos com grau ligeiro de limitação da fertilidade para este fator (62%). Em média, os conteúdos de argila e de areia total nesses solos são de 249±65 g kg-1 e 464±151 g kg-1, respectivamente. Solos com textura média são altamente adequados para agricultura (Zolekar & Bhagat, 2015). Contudo, as áreas com grau de limitação muito forte (300 ha) pelo fator granulometria incluem valores médios baixos de argila (156±28 g kg-1) e elevados de areia total (780±44 g kg-1). Esses são solos extremamente arenosos na camada de 0-0,40 m, que possuem gradiente textural abrupto, o que, aliado a sobreutilização da terra em desacordo com a Aptidão Agrícola desse solo, aumenta os riscos de degradação da fertilidade do solo e intensificam a perda de solo por erosão acelerada (Couto et al., 2019). Além disso, altas concentrações de areia em superfície dificultam a conservação da palhada da cana-de-açúcar, vinhaça, dentre outras fonte de matéria orgânica incorporada ao solo pelos restos culturais ou a partir de resíduos.
Áreas com grau forte de limitação de fertilidade por grupamento textural, mesmo ocorrendo em apenas 7,4 ha, devem ser consideradas, pois possuem em média 534±26 g kg-1 de silte, 104±26 g kg-1 de argila e 169±26 g kg-1 de areia total. Os baixos conteúdos de argila no solo afetam a estrutura, agregação, as cargas negativas do solo e, consequentemente, a fertilidade do solo.
Uma área de 378 ha apresenta solos de textura argilosa (grau de limitação nula), com conteúdo médio de argila de 390±32 g kg-1. Essas áreas, devido à argila do solo, apresentam maior capacidade de adsorver cátions trocáveis, melhor estrutura, agregação e melhor capacidade de armazenamento de água.
70 Figura 22 – Mapa do Grau de deficiência da fertilidade do solo por grupamento textural, considerando a camada de 0,0-0,4 m de profundidade em solos da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
Na figura 23 é apresentado o mapa dos graus de limitação de fertilidade do solo pelo fator combinado Al3+/m%. O grau de limitação nulo é definido por áreas com alumínio inferior a 1,0 cmolc dm-3 e saturação por alumínio menor que 20%. Nessa categoria, a fertilidade do solo não é limitada por toxicidade de alumínio, ocorrendo em uma área de 981 ha da microbacia.
Todas as áreas com a alumínio trocável inferior a 3,0 cmolc dm-3 e saturação por alumínio inferior a 50% tem grau ligeiro de limitação de fertilidade por acidez/ toxidez por alumínio trocável. Estes solos ocupam uma área igual a 34% da MHC.
Áreas com graus moderado, forte e muito forte de limitação por Al3+/m% desse distribuem em respectivamente 137 ha, 32 ha e 23 ha na microbacia. Na tabela 9 estão sumarizadas as combinações destes dois atributos para cada um dos três graus de limitação. Os níveis de Al3+ e m% em profundidades maiores complementam informações da camada de 0,0-0,4 m. Estes atributos no horizonte B tem maior correlação com a produtividade da cana-de-açúcar (Dias et al., 1999).
A análise combinada dos atributos Al3+ e m% descreve melhor a limitação por alumínio, pois, solos com altos valores em ambos os atributos é por certo mais limitante (grau de limitação MF) para a fertilidade do solo. Por outro lado, solos que tenham saturação por alumínio maior que 50% têm somente grau de limitação moderado quando o teor de alumínio trocável é menor que 1,0 cmolc dm-3.
71 Tabela 9- Graus de limitação da fertilidade do solo de acordo com combinações de conteúdo de alumínio trocável e de saturação por alumínio no solo.
Grau de limitação da fertilidade Combinações em função de Al3+ e m% Al3+ (cmolc dm-3) m% L <1 20-30 40-50 1-3 <20 0-3 20-35 1-2 35-40 M <1 >35 1 a 2 >40 2 a 3 35-50 3 a 4 20-40 F 2 a 3 >50 3 a 4 40-50 >4 20-40 MF 3 a 4 >50 >4 40-50 >50 M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
Na tabela 10 estão expressos os graus de limitação da fertilidade do solo em função das combinações de capacidade de troca de cátions e saturação por bases. As áreas com grau nulo ou ligeiro de limitação da fertilidade por CTC/V% são maioria e ocupam 83% da MHC (Figura 24). O grau de limitação de fertilidade em relação a estes atributos foi nulo em solos com CTC maior que 5,0 cmolc dm-3 e V maior que 50%, em uma área igual a 960 ha. Significa que os solos dessa categoria (grau de limitação nulo) possuem CTC elevada, em que mais de 50% do complexo sortivo está ocupado com cátions básicos ou nutrientes requeridos pelas culturas. Dependendo do tipo de solo, eutrofismo se correlaciona com altos valores de produtividade para a cana-de-açúcar (Dias et al., 1999).
Solos com grau ligeiro de limitação ocupam uma área igual a 532 ha e são solos que ainda possuem altos valores de CTC, mas que saturação por bases variando entre 30 e 80% da CTC. Ao contrário dos graus nulo e ligeiro de limitação, em solos com graus moderado e forte de limitação por CTC/V% (300 ha) apenas uma pequena porcentagem da CTC está ocupada com cátions não tóxicos e benéficos à fertilidade do solo.
Solos com grau forte de limitação por combinação de CTC elevada (>5 cmolc dm-3) mas baixa saturação por bases (V%), isto é, nesses solos as cargas negativas estão ocupadas em sua maior parte (acima de 70% da CTC) com Al3+, com somente 10 a 30% das cargas negativas ocupadas com os cátions Ca2+, Mg2+, K+, Na+. Os íons de alumínio são os cátions retidos no solo com mais força devido à sua maior valência. Desta forma,
72 para promover a correção desta limitação será preciso incorporar ao solo, por exemplo, grandes quantidades do cátion Ca2+, e mesmo que esse íon possua menor valência e menor atividade iônica (devido seu tamanho ser superior ao do alumínio), em altas concentrações na solução do solo irá substituir o Al3+ e neutralizar a maior parte da acidez do solo (Lepsch, 2011). Em solos com CTC menor que 5 cmolc dm-3 e V entre 10 e 30%, devido a CTC mais baixa, consequentemente será necessário menor quantidade de calcário (fonte de Ca2+e/ou Mg2+) para correção da acidez.
Figura 23 – Mapa dos graus de limitação da fertilidade do solo por alumínio trocável e saturação por alumínio, considerando a profundidade de 0,0-0,4 m em solos da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
Na figura 25 é possível identificar que os solos na maior parte da MHC apresentam grau forte de limitação por deficiência de MOS (77% da área), seguido por grau muito forte de limitação (23% da área). Apenas 2,7 ha possui grau moderado de limitação da fertilidade do solo por MOS. O conteúdo de MOS tende a ser maior em superfície (Lacoste et al., 2014). Em áreas com maior altitude, declividade e pluviosidade o conteúdo é menor, além disso, os conteúdos de MOS variam com o tipo e manejo do solo (Zolekar & Bhagat, 2015). A MOS é fonte ideal de nutrientes, além de manter cargas negativas no solo que aumentam a capacidade do solo em reter fertilizantes minerais (Zolekar & Bhagat, 2015).
73 Figura 24 – Mapa dos graus de limitação da fertilidade do solo por capacidade de troca de cátions e saturação por bases, considerando a profundidade de 0,0-0,4 m em solos da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
Após a geração dos mapas dos graus de limitação dos fatores condicionantes, foram os mesmos somados dois a dois para cálculo do Índice Ponderado Cumulativo (IPC). No mapa final (somatório dos quatro mapas de fatores condicionantes), os valores do IPC variaram de 6 até 18, ou seja, nenhuma combinação de fatores apresentou IPC=4, ou seja, grau nulo de limitação de fertilidade em todos os quatro fatores.
Tabela 10- Graus de limitação da fertilidade do solo em combinações de capacidade de troca de cátions e saturação por bases.
Grau de limitação da fertilidade Combinações em função de CTC e V% CTC(cmolc dm-3) V% N CTC>5,0 >50 L 3,5<CTC<5,0 50-80 CTC>5,0 50-80 M 1,0<CTC<5,0 30-50 CTC>5,0 30-50 F 1,0<CTC<5,0 10-30 CTC>5,0 10-30
M: moderado; F: forte; MF: muito forte.
Os solos com grau moderado de limitação da fertilidade possuem em média 353,94 g kg-1de MOS. Áreas com graus forte e muito forte de limitação de fertilidade por MOS possuem conteúdos médios estimados em de 14 e 8 g kg-1, respectivamente. O grau forte de limitação por MOS se relaciona com baixos conteúdos de argila (média de 262 g kg-1) e elevados de areia total (452 g kg-1).
74 Figura 25 – Mapa do Grau de deficiência da fertilidade do solo por matéria orgânica do solo, considerando a camada de 0,0-0,4 m de profundidade em solos da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
Com a reclassificação do ICP foi gerado o mapa das zonas homogêneas de manejo - ZHM (Figura 26). A maior parte da MHC apresenta ZHM com graus ligeiro ou moderado de limitação por fertilidade do solo (82%).
As ZHM com grau ligeiro de limitação por fertilidade do solo apresentam conteúdos médios de areia e de argila respectivamente de 364 e 312 g kg-1. A CTC e a saturação por bases são em média de 11,39 cmolc dm cmolc dm-3 e 61%, respectivamente. O Al3+ e m% são em média de 0,43 cmolc dm3 e 7%, respectivamente.
As ZHM com grau moderado de limitação por fertilidade do solo apresentam conteúdos médios de areia e argila respectivamente de 466 e 256 g kg-1. A CTC e saturação por bases neste caso são em média respectivamente de 9,61 cmolc dm-3 e 46%. O Al3+ e m% são em média de 1,21 cmolc dm3 e 21%, respectivamente.
A ZHM com grau forte de limitação de fertilidade ocupa 313 ha (18%) e os atributos mais limitantes foram areia total e argila com conteúdos médios de 740 e 122 g kg-1. Pouco mais de 10 ha integram a ZHM com grau muito forte de limitação, na qual ocorrem limitação forte em relação a todos os fatores. Os valores médios dos atributos areia, argila, CTC, V%, Al3+ e m% nesta ZHM foram estimados respectivamente em 781 g kg-1, 99 g kg-1, 5,05 cmolc dm-3, 23%, 1,56 cmolc dm3 e54%.
75 Figura 26 – Mapa das Zonas Homogêneas de Manejo da Fertilidade do Solo da Microbacia Hidrográfica do Córrego do Ceveiro.
76 A figura 27 apresenta o mapa das subzonas homogêneas de manejo da fertilidade do solo delineadas para a microbacia do Ceveiro, diferenciando as áreas