Efeito da pressão externa no crescimento radicular

Relação entre a razão de penetração de raízes (número de raízes que conseguem atravessar uma camada compactada/número de raízes que penetraram na camada) e a produção do fejoeiro (Asady et al., 1985)

A) Pressão mínima à elongação radicular

          em que E = taxa de elongação da raiz (comprimento a dada pressão/comprimento a pressão zero); p = pressão aplicada (MPa); exp = função exponencial. Há poucas informações sobre outras plantas (Russel, 1977); entretanto, pode-se dizer que à pressão entre 0,02 e 0,05 MPa a elongação radicular é bem diminuída, apesar de haver diferenças entre espécies de plantas. Numa pressão igual a 0,025 MPa, por exemplo, raízes de cevada (Russel & Goos, 1974), milho (Barley, 1962) e trigo (Goss, 1977) apresentaram alongações que corresponderam, respectivamente, a 43, 85 e 65% do crescimento de raízes sem impedimento mecânico.

B) Efeito da pressão na ramificação e distribuição das raízes

          O tamanho ótimo de um agregado após o preparo do solo, varia com a cultura anterior, com o preparo e com a quantidade de água (via chuva ou irrigação) durante seu período de crescimento. O papel que os agregados do solo têm no crescimento das raízes está relacionado, em parte, com o grau de penetração das raízes no seu interior.

          Como a compactação provoca diminuição no tamanho dos poros, a ponto de impedir a passagem da raiz principal, a planta lança mão de mecanismo de defesa via expansão de raízes laterais com diâmetros adequados para passar pelos poros. Essas raízes laterais parecem responder à imposição de obstáculos mecânicos de maneira muito semelhante à principal. Assim, se o obstáculo é imposto a ambas, todo o sistema se tornará definhado e, nessas condições, ficará inteiramente coberto por pêlos radiculares.

Efeito da pressão na ramificação das raízes (a) com obstáculo à raiz principal e as laterais; (b) sem obstáculos; (c) com obstáculos à raiz principal

          Se houver obstáculo apenas à raiz principal, proliferam-se as laterais, formando uma configuração de sistema radicular muito denso e raso que, em condições de campo, dificilmente sobrevive a um período de seca. Em condições de laboratório, a planta pode sobreviver, absorver nutrientes, crescer e produzir como a que vive sem problemas de obstáculos físicos. Pode-se concluir que uma planta vivendo em solo com alta resistência sofrerá séria restrição ao crescimento quando o suprimento de água e nutrientes for escasso.

           Em casa de vegetação Rosolem et al. (1994) quantificaram o aumento no raio médio de raízes de milho submetidas a quatro densidades diferentes (Tabela abaixo). Constatou-se que, na camada compactada (15-18,5 cm), o comprimento das raízes foi de cinco a dez vezes menor que na camada superficial (0-15 cm). Entretanto, não houve diferenças na absorção de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio nos diferentes níveis de compactação, devido, segundo os autores, aos valores semelhantes de superfície de absorção radicular, tanto na menor quanto na maior densidade do solo.

         O efeito do tamanho dos agregados no crescimento de raízes de milho - em um luvisol cultivado há quinze anos com pastagem, tendo água e nutrientes como fatores não limitantes - é mostrado na próxima tabela. O menor agregado tinha 1,6 mm de diâmetro e os demais eram múltiplos do primeiro (3,2; 6,4; 12,8 mm). O comprimento total das raízes foi significativamente menor nas três classes de agregados maiores que na classe de menor tamanho (< 1,6 mm). Observou-se que o comprimento das raízes laterais secundárias e a participação delas no total das raízes foram maiores no menor agregado (Donald et al., 1987), refletindo num maior peso da parte aérea e numa maior área foliar.

Efeitos mecânicos em condições de campo

         Em condições de campo, a raiz da planta pode se desenvolver em solos cujo arranjamento espacial de partículas sólidas e vazios seja uniforme ou naqueles cuja estrutura sofra descontinuidade. A porcentagem de espaços vazios no volume do solo e, especialmente, seus aspectos geométricos, como número, tamanho, forma, distribuição, direção, continuidade e conexão são bastante relevantes para o desenvolvimento radicular (Magalhães, 1990).

A) Solos com estrutura uniforme

         Se os solos não têm poros contínuos maiores que o diâmetro da raiz, ela se desenvolverá dependendo da resistência que lhe for imposta. Em estudo com o amendoim, foi mostrado que a taxa de elongação radicular diminuiu com a resistência do solo em torno da raiz, medida como a resistência ao penetrômetro de impacto. A elongação, quando não havia resistência, foi de 2,7 mm.dia^-1 e com resistência, de 2,0 MPa, a elongação caiu a 1,29 mm.dia^-1 (Taylor & Ratliff, 1969).

          Desde que haja poros suficientemente grandes, as raízes podem se desenvolver em solos com alta resistência (Wiersum, 1957 e Aubertin & Kardos, 1965). A presença dos macroporos permite às raízes atravessarem camadas de solos que seriam normalmente impenetráveis e terem acesso a um reservatório maior de água e nutrientes móveis. Os macroporos não são apenas fisicamente diferentes dos demais poros, pois podem ser ricos em microrganismos, sendo as raízes que neles crescem beneficiadas de várias maneiras, através de simbioses com liberação de nutrientes (Passioura, 1991).

          Muitas raízes laterais podem se proliferar numa planta se desenvolvendo em solo com poros menores que o diâmetro da raiz principal. Sendo assim, os dois tipos de raízes, num mesmo tempo, poderão estar explorando volumes de solos que apresentem condições diferentes de umidade, nutrientes ou mesmo toxicidade. Prevalecendo condições adversas para o pleno desenvolvimento das raízes, poderá haver absorção deficiente de água e nutrientes, com prejuízos para o crescimento da planta.

         Quando um solo é compactado, o diâmetro dos poros grandes é reduzido, a resistência mecânica aumenta e a aeração pode-se tornar deficiente. Estes três fatores podem agir de maneiras diferentes para cada situação (Boone et al., 1985), sendo feitos experimentos para discriminar cada um deles, o que, no campo, muitas vezes se mostra muito difícil. A próxima figura mostra - para dois tipos de solo, sob floresta e sob cultivo, em três níveis de compactação (densidade natural; compactação até ds = 1,25 kg.dm^-3 e compactação até ds = 1,45 kg.dm^-3) - que ao aumentar a densidade do solo, houve aumento dos poros com diâmetro menor que 0,05 mm, à custa da diminuição dos poros com diâmetro maior que este valor (Silva et al., 1986).

Porcentagem de poros nos três níveis de compactação (0 = densidade natural; 1 = 1,25 e 2 = 1,45 kg.dm-3), para o latossolo roxo argiloso (LR) e para o latossolo vermelho-amarelo textura média (LV): a = com diâmetro > 0,05 mm e b = com diâmetro < 0,05 mm (Silva et al., 1986)

          Taylor & Gardner (1963) mostraram que a penetração radicular diminuiu com o aumento da densidade para um determinado potencial da água no solo e determinaram que, a uma mesma densidade, a penetração diminui com a diminuição da umidade. Cogitou-se que a resistência mecânica do solo era uma causa muito maior das alterações na penetração da raiz que a densidade. De fato, a diminuição no conteúdo de água aumenta a resistência do solo, fazendo com que as raízes em expansão experimentem um impedimento mecânico cada vez maior.

Efeito da densidade do solo e do potencial da água (MPa) na penetração de raízes de algodoeiro (adaptada de Taylor & Gardner, 1963)

          Há que se ressaltar que o impedimento mecânico não é a única maneira pela qual a umidade influi no crescimento radicular em solos compactados. A concentração de oxigênio também tem efeito no crescimento radicular em níveis baixos de compactação (Hopkins & Patrick, 1970). Entretanto, a níveis altos, a concentração do oxigênio tem pouca influência, visto ser a resistência mecânica que praticamente controla o crescimento das raízes.

B) Solos com descontinuidades estruturais

         Os solos não apresentam, normalmente, vazios de tamanho e formas uniformes, mas sim descontinuidades estru­turais dentro do seu perfil, as quais constituem ambientes bem diferentes à expansão radicular. Assim, podem apresentar rachaduras verticais, unidades estruturais muito desenvolvidas e camadas horizontais altamente endurecidas (pans). Rachaduras verticais são planos verticais de fraqueza na massa do solo que, apresentando resistência zero ao crescimento, causam uma concentração radicular nessa região. Unidades estruturais altamente desenvolvidas podem apresentar um padrão de densidade e aeração diferente da massa do solo, po­dendo motivar um crescimento radicular distinto entre as unidades e dentro das unidades.

Resposta das plantas a compactação do solo

        A resposta à compactação das principais plantas cultivadas ainda é um campo que permanece cheio de dúvidas. Uma revisão razoável para milho, tomate, batata, beterraba e algodão foi feita por Rosenberg (1964). Notou-se que uma leve compactação foi benéfica às culturas, quando comparada ao solo extremamente solto e desagregado. Entretanto, em níveis mais elevados, a compactação promoveu efeitos prejudiciais às plantas, tais como germinação e brotação mais lentas, redução no estande, menor peso e altura por planta e menor produção por área.

        Observou-se num alfissolo arenoso com baixo teor de matéria orgânica e com predomínio de caulinita na fração argila que, nas condições de sequeiro, as massas de panículas e raízes de arroz foram estatisticamente iguais, em diferentes densidades do solo. Mas, no arroz irrigado, as massas aumentaram progressivamente com o aumento da densidade até 1,6 kg.dm^-3, diminuindo em densidades maiores que esta (Ogunremi, 1991).

         Whisler et al. (1993) estudaram o efeito da compactação causada por equipamentos pesados, na produção de algodão, em diversas regiões dos Estados Unidos. Nesse estudo, foi aplicado o modelo de Gupta & Allmaras (1987), que estima a densidade de solos de diferentes texturas e conteúdos de água, sob várias pressões aplicadas e várias áreas de contato, em função da profundidade e distância da banda de rodagem.

          Empregou-se, também, o programa GOSSYM (Reddy & Barker, 1989): um modelo de simulação, cuja principal ca­racterística é predizer a produção de algodão, utilizando dados de clima, propriedades físico-hídricas do solo e práticas culturais. Na Carolina do Sul, o aumento da densidade do solo (que chegou a 2,0 kg.dm^-3) e o decréscimo da porosidade total provocaram diminuição na produção e na absorção de nitrogênio. Por outro lado, em outro local, no Texas, os modelos previram maior produtividade com o aumento da densidade do solo. Foi constatado, em ambos os experimentos, que as áreas com menor produtividade tinham mais raízes, devido ao maior período de estresse durante o enchimento das maçãs, resultando num maior transporte de fotossintetizados para as raízes, em detrimento da parte aérea.

Fases do solo que afetam o crescimento radicular

         As raízes raramente encontram, nos campos cultivados, um ambiente ótimo para seu desenvolvimento. O que encontram, frequentemente, são zonas dentro do volume de solo que as impedem de desenvolver plenamente seu potencial genético.

         Ainda que se considere o tamanho e a continuidade do sistema poroso fatores até mais importantes que a densidade e a resistência mecânica do solo à penetração (Trouse Jr., 1978), pode-se encontrar, no campo, uma das sete condições descritas a seguir, as quais representam as fases do solo que afetam o crescimento radicular:

Fase A: solo com sistema amplo de macroporos permitindo fácil penetração radicular e boa permeabilidade ao ar e à água;

Fase C: o tamanho dos macroporos é bem mais reduzido que na fase anterior, a resistência do solo aumenta e o fluxo de ar é prejudicado. A elongação é diminuída, assim como a distribuição de raízes finas;

Fase D: o tamanho e a continuidade dos poros são seriamente reduzidos, sendo a elongação radicular diminuída pela metade, comparada àquela na fase A. A ramificação das raízes é reduzida e tende a se desenvolver nas fraturas existentes ao longo dos planos de fraqueza do solo;

Fase E: embora algumas raízes possam se desenvolver neste solo, a maioria o faz pelos planos de fratura. Normal­mente, uma raiz grande se desenvolve entre planos de fratura e comprime o solo ao seu redor de tal maneira que as ramificações não conseguem penetrá-lo, ficando no canal radicular;

Fase F: apenas algumas poucas raízes conseguem penetrar a camada de solo nesta fase, e as que conseguem não têm elongação maior que poucos milímetros por dia. A maioria delas se desviam ou ficam confinadas aos planos de fratura;

Fase G: o crescimento da raiz é totalmente impedido.

Outros efeitos

          Na região tropical, na qual predominam solos com argila de baixa atividade, ou seja, onde é pouco freqüente o fenômeno de expansão e contração em períodos de umedecimento e secamento e onde não ocorre congelamento dosolo em algum período do ano, uma camada compactada localizada em grandes profundidades pode ser considerada permanente.

Persistência da compactação

          Uma camada compactada é mais persistente quanto maior for a profundidade em que ela se encontra. Dependendo de fatores pedogenéticos do solo (expansão e contração de argilas do grupo 2:1), fatores climáticos (congelamento e degelo), atividade biológica de microrganismos e sistema de manejo adotado, há variação na persistência da compactação nos solos (Hakansson & Reeder, 1994).

          A próxima figura mostra como a compactação, em diferentes camadas do solo, causada por veículos pesados, afeta a produção das culturas em função do tempo.

Diagrama mostrando o efeito da compactação causada pelo tráfego de veículos pesados no decréscimo da produção das culturas, estando a camada compactada em diferentes profundidades de um solo franco-argiloso(adaptada de Hakansson & Reeder, 1994)

          Três componentes podem ser distinguidos na figura acima. Na reta (a), a compactação ocorreu na camada arável, de 0 a 25 cm de profundidade. Este componente é altamente dependente do teor de argila do solo, assumindo-se que o efeito prejudicial da compactação nesta camada decresce linearmente com o tempo e desaparece em cinco anos. A reta (b) origina-se da compactação na parte superior do chamado subsolo (26-40 cm), sendo, para este componente, assumido também um decréscimo linear completamente aliviado em 10 anos, apesar de supor sua permanência por mais tempo, em solos de textura média. De acordo com o modelo, a compactação causada a profundidades maiores que 40 cm é considerada permanente, embora nesse caso, ela ocasione menores perdas na produção das culturas, quando comparada à camada compactada localizada nos primeiros 25 cm. Entretanto, em condições de veranico, quando as raízes necessitam explorar um maior volume de solo, os prejuízos podem ser grandes, caso o solo compactado em subsuperfície impeça o pleno desenvolvimento do sistema radicular.

AUBERTIN, G.M. & KARDOS, L.T. Root growth through porous media under controlled conditions. I. Effect of pore size and rigidity. Soil Sei. Soe. Am. Proc., Madison, 29:290-293,1965.

Dados para citação bibliográfica(ABNT):

Publicado no InfoBibos em 21/07/2006