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O SOLO E A PLANTA
por Otávio Antonio de Camargo e Luis Reynaldo F. Alleoni
O solo como meio de crescimento da planta O solo pode ser descrito como um corpo tridimensional, composto de partículas primárias (areia, silte e argila) que normalmente se encontram reunidas pela ação de agentes cimentantes, formando partículas secundárias ou agregados. Os agregados não devem ser confundidos com torrões, que aparecem quando o solo é preparado com baixo grau de umidade, nem com fragmentos obtidos por ruptura da massa de terra fora de seus planos naturais de fratura.
Os principais agentes cimentantes das partículas primárias são os minerais de argila, a matéria orgânica e os óxidos de ferro e alumínio, e a ação de cada um deles é descrita, a seguir, resumidamente:
Minerais de argila: o comportamento da argila no solo é bastante complexo, pois está associado à quantidade e distribuição de cargas elétricas na superfície das partículas. A ação cimentante da argila se dá na presença de água e de cátions trocáveis, através da ligação entre partículas de argila que circundam as de areia e moléculas de água orientadas, de acordo com suas cargas, em direção a cátions trocáveis que se encontram dissociados, resultando numa cadeia, como mostra a figura (Russel, 1961).
A participação de cátions no processo de agregação das partículas de argila é extremamente importante, e nas concentrações usuais em que eles se encontram na solução do solo, o mecanismo de ação é variável. Assim sendo, cálcio e sódio, por exemplo, apresentam comportamentos antagônicos em relação à formação de agregados: enquanto o cálcio, que é bivalente e possui raio hidratado menor que o do sódio, apresenta ação floculante, contribuindo com a agregação, o sódio, que é monovalente e apresenta maior raio hidratado, tem ação dispersante, dificultando a agregação das partículas. Diante do exposto, pode-se inferir que a adição ao solo de compostos que contenham cálcio em quantidades adequadas deve promover a floculação de seus colóides. Dentre os insumos que são utilizados na agricultura, o gesso agrícola (CaS04.2H20), um subproduto da fabricação de fertilizantes fosfatados, tem-se destacado por sua ação floculante, devido à presença de cálcio.
O efeito do gesso (CaSÜ4.2H2O) na resistência à penetração e na estabilidade de agregados de um ultissolo foi observado por Radeliff et ai. (1986), mostrando que praticamente não houve diferença no tamanho dos agregados nos primeiros 0,30 m do perfil após a aplicação de 2,0 t.ha-1 do insumo. Entretanto, entre 0,30 e 0,60 m, as amostras tratadas com gesso tiveram uma porcentagem significativamente superior de agregados maiores que 2,0 mm de diâmetro e uma porcentagem menor de agregados menores que 0,25 mm. Estes valores, 2,00 e 0,25 mm, foram usados como limites para terra fina e macroporos respectivamente. A próxima figura mostra os resultados obtidos nas camadas de 0-0,15 e 0,45-0,60 m. Constatou-se uma menor resistência do solo à penetração na camada mais profunda. Os autores concluíram que a presença do cálcio, oriundo do gesso, aumentou a estabilidade dos agregados, além de permitir maior atividade do sistema radicular em subsuperfície, reduzindo, assim, a resistência do horizonte B textural.
Resultado semelhante foi obtido por Borges et al. (1995), empregando doses variadas de gesso misturadas com o equivalente a 15 t.ha-1 de matéria seca oriundas da crotalária. Entretanto, algumas vezes este efeito benéfico do gesso na melhoria da estrutura deteriorada de solos cultivados, somente é obtido após adição de doses elevadas deste insumo, o que pode acarretar intensa lixiviação de cátions e até decréscimo na produção das culturas, como foi o caso da soja no experimento de Borges et al. (1995).
Matéria orgânica: Sua influência advém de organismos vivos, tais como os microrganismos, que são abundantes no solo e agem na decomposição, ou de material orgânico adicionado, ou das raízes de plantas superiores, como, por exemplo, as oriundas de pastagens. A ação destes microrganismos como agentes cimentantes das partículas se dá pelos seus micélios, como é o caso de fungos e actinomicetos, ou por substâncias viscosas, como acontece com as bactérias. Dentre os compostos produzidos, destacam-se os polissacarídeos, cujas mucilagens estão associadas às raízes ou às mucilagens produzidas por microrganismos (Oades, 1984).
Óxidos de ferro e de alumínio: Os óxidos de ferro agem, principalmente, em solos tropicais, como poderosos agentes cimentantes. Uma vez precipitados e desidratados, após recobrirem as partículas do solo, dificilmente se reidratam, conferindo elevada estabilidade aos agregados formados. Os óxidos de alumínio, por sua vez, formam camadas juntamente com minerais de argila, cimentando fortemente as partículas.
Solos bem estruturados são aqueles que conseguem manter a estabilidade de seus agregados, mesmo sob mudanças abruptas de umidade do solo e chuvas intensas. Por esse motivo, os latossolos argilosos, com alto teor de óxidos de ferro, apresentam agregados bastante estáveis em água, fazendo-os semelhantes aos arenosos, em termos de retenção e movimentação de água.
Fases do solo
O solo didaticamente pode ser dividido em três fases: uma sólida, uma líquida e uma gasosa. A fase sólida é formada por componentes orgânicos e inorgânicos, enquanto as fases líquida e gasosa são compostas pela solução e pelo ar do solo respectivamente, que, juntos, ocupam o espaço poroso do sistema. Um solo "ideal" deve apresentar 50% de volume de sólidos (Vs) e 50% de volume de poros totais (Vp) que, na capacidade de campo, teria 33,5% para a água (Vá) e 16,5% para o ar (Var) (Figura abaixo).
O somatório dos volumes de sólidos e de poros define o volume total do solo (Vt). A relação
n - Vp/Vt (1)
é chamada porosidade total do solo enquanto a relação
ε = Vp/Vs (2)
é chamada de razão de vazios. Normalmente, os poros maiores são ocupados pelo ar, e os menores, pela água. A proporção dos volumes ocupados por ambos varia com o grau de umidade do solo, sendo que, em condições saturadas, a água ocupa todo o volume poroso.
Um parâmetro importante no estudo da compactação é a densidade do solo, definida como a razão entre a massa de terra seca (ms) e o volume total do solo ou
ds = ms/Vt (3)
cuja unidade no sistema internacional é kg.dm-3. A razão entre a massa de terra seca e o volume de sólidos (sem considerar a parte porosa do solo) é chamada de densidade de partículas (dp):
dp = ms/Vs (4)
Sendo assim, a porosidade total pode também ser expressa pela relação
η= l - (ds/dp) (5)
Considerando que sua parte sólida é rígida e praticamente indeformável, a compactação de um solo é submetida a determinada pressão e ocorre a expensas da deformação de sua estrutura, com diminuição do volume de poros total e conseqüente aumento da densidade do solo. Os poros grandes são os mais facilmente afetados (com raio superior a 0,03 mm), através dos quais o movimento do ar e da água é normalmente rápido e não limitado, e por onde o crescimento radicular se dá sem restrições. Nas figuras seguintes (a e b), observa-se que o volume total de poros foi sempre menor no solo compactado, sendo as maiores diferenças em relação ao solo não compactado encontradas nos primeiros 0,20 m. Nessa camada, a porosidade total chegou a diminuir em até dez pontos percentuais (Figura a). Na figura b, é possível constatar que a porcentagem de macroporos (raio > 0,03 mm) foi até três vezes menor no solo compactado nos 0,20 m superficiais. Conseqüentemente. a livre movimentação da água e do ar é modificada, provocando problemas significativos de infiltração, permeabilidade, aeração e drenagem.
Para solos não saturados, com adequado estado de agregação, a mudança de volume se dá, principalmente, pela mudança de posição das partículas do solo por rolamento ou deslizamento.
Curva de compactação A curva de compactação de um solo é a representação gráfica da variação da densidade do solo compactado artificialmente em laboratório em função de seu grau de umidade. Ela pode ser obtida diretamente no campo ou em condições de laboratório, onde a possibilidade de controle dos fatores que intervêm no processo é maior. No laboratório adota-se um valor de pressão de contato que é normalmente bem superior aos encontrados em solos agricultáveis, e vai-se aumentando, gradativamente, o conteúdo de água, obtendo-se, em seguida, os valores de densidade do solo.
A densidade do solo submetido à pressão externa aumenta com o conteúdo de água até atingir um valor máximo, quando ocorre diminuição na densidade com o aumento do grau de umidade.
Tal fenômeno ocorre porque, em condições de baixa umidade, não há água suficiente para formar um filme sobre as partículas de terra. À medida que o conteúdo de água aumenta, o filme de água se expande, formando uma película cada vez mais grossa entre as partículas, que se orientam de modo a deslizar umas sobre as outras. Após atingir a umidade "ótima" para compactação, ainda que aumente a película de água, ocorre diminuição da densidade do solo devido ao efeito da diluição da água sobre a concentração das partículas por unidade de volume. À baixa umidade, o ar funciona como mola; à alta, é a água que funciona como mola.
As curvas de compactação são características de cada tipo de solo. Desse modo, não se pode extrapolar um valor de umidade ótima de compactação de um solo para outro. Quanto maiores os teores de argila e de matéria orgânica, maior a adsorção de água na superfície desses componentes, diminuindo, assim, a quantidade de água entre as partículas do solo. Assim sendo, é necessário um maior grau de umidade para que a densidade máxima do solo seja atingida.
Nota-se, na abaixo, que a umidade ótima do latossolo roxo (LR), com 500 g.kg-1 de argila e 56 g.kg-1 de matéria orgânica, é maior que a do latossolo vermelho-amarelo (LV), com 260 g.kg-1 de argila e 33 g.kg-1 de matéria orgânica.
Novak et al. (1992) obtiveram a curva de compactação de um latossolo vermelho-escuro argiloso (próxima figura ) e testaram quatro níveis de pressão de contato no solo, dois níveis de passadas do trator e dois níveis de umidade do solo. Foi observada tendência semelhante na inclinação das curvas obtidas no campo e da obtida no laboratório (1,72 MPa, proposta por Raghavan et al. (1977). O paralelismo entre as curvas sugere que o comportamento da compactação no campo seja semelhante ao do laboratório. Caso a mesma tendência seja observada em diferentes tipos de solo, pode-se saber a faixa de umidade em que ocorrerá a máxima compactação, devendo-se executar as operações agrícolas somente quando o conteúdo de água no solo for inferior a este valor.
Mecânica da elongação radicular
As raízes das plantas raramente ocupam menos que 5% do volume do solo, considerando os 0,15 m superiores, onde são mais abundantes. Em muitas espécies, o volume ocupado decresce rapidamente com a profundidade e freqüentemente, não corresponde a mais que a centésima ou a milésima parte de 1%, a 0,50 m de profundidade (Gregory 1992). Daí se deduz que apenas uma pequena fração de solo na zona radicular está em contato direto com as raízes. Por isso, o funcionamento das raízes nos solos é determinado não só pelas características fisiológicas do sistema radicular, mas também por fatores edáficos, como a compactação do solo que determina a velocidade com que os nutrientes e a água se move até a interface solo-raiz.
Poucas espécies têm raízes com diâmetro inferior a 0,1 mm, e as raízes jovens, em pleno crescimento, da maioria das plantas herbáceas e arbóreas são consideravelmente maiores do que esse valor, sendo, portanto, bem maiores do que os poros drenados na "capacidade de campo", cujo diâmetro está na faixa de 0,05 mm. Por isso, os macroporos constituem a rota principal ao crescimento das raízes, de modo que solos mal estruturados podem inibir o pleno desenvolvimento do sistema radicular.
O crescimento radicular se dá quando células da região meristemática se dividem, alongam-se e levam a ponta raiz através do material adjacente (Figura abaixo). A pressão de turgor nas células que se alongam é a força direcional e deve ser suficiente para sobrepor a resistência da parede célular ou outra resistência externa qualquer. Sendo assim, a pressão de turgor celular, a resistência da parede celular a solicitações e a resistência do meio à deformação são fatores importantes na avaliação do crescimento radicular através do solo.
Um impedimento mecânico provoca decréscimo na taxa de elongação celular porque ocorre diminuição na taxa de divisão celular do meristema e no comprimento das raízes (Bengough & Mullins, 1990)
A pressão disponível para a raiz realizar um trabalho contra um agente rígido externo é chamada pressão de crescimento radicular (PCR) e definida como:
PCR = (ΣFt - ΣFpc) / A (6)
CRP (mm-dia-1) = 48,2 + 28,4.U (MPa) - 11.9.RP (MPa) (7)
CRA (mm.dia-1) = 30,2 + 17.3.U (MPa) - 6,95.RP (MPa) (8)
Sabe-se, hoje, que a pressão de turgor não é o principal determinante da elongação radicular. Entretanto, é verdade que : apenas penetrará num meio sólido quando Ft exceder Fpc.
LITERATURA CITADA
B
BORGES, E.N.; LOMBARDI NETO, F.; CORRÊA, G.F. & COSTA, L.M. Efeito do gesso +
matéria seca vegetal na floculação da argila e na produção vegetal em um
latossolo, vermelho-escuro com camada subsuperficial compactada. In: CONGRESSO
CANARACHE, A. PENETR - a generalized semi-empirical
model
estimating soil resistance to penetration. Soil Till. Res.,
Amsterdam, 16:51-70, 1990.
RAGHAVAN, G.S.V.; McKYES, E. & MERINEAU, B. Prediction
of clay soil compaction. J. Terramech, Hannover, 14:31-38,
1977.
RUSSEL, E.W. Soil conditions and plant growth. 9.ed. Norwich,
Longmans, 1961. 688p. SILVA, A.P.; LIBARDI, P.L. & CAMARGO, O.A. Influência da compactação nas propriedades físicas de dois latossolos. R. bras. Ci. Solo, Campinas, 10:91-95, 1986.
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Otávio
Antonio de Camargo, formado em engenharia agronômica
(1967) e mestre em Agricultura (1972) pela Esalq-USP e
PhD pela Universidade da California (1978). 
Luís Reynaldo Ferracciú Alleoni,
formado em engenharia agronômica, (1985), mestre (1992) e doutor
(1996) em Agronomia, Área de Concentração: Solos e Nutrição de
Plantas, e Livre-Docente em Química do Solo (2000), todos pela ESALQ/USP,
além de Pós-Doutorado na Universidade da Florida (2005-2006).
Trabalhou como pesquisador científico no Centro de Tecnologia da
Copersucar e no Instituto Agronômico de Campinas, e como docente na
Fundação Faculdade de Agronomia Luiz Meneghel (Bandeirantes- PR) e
na Universidade de Marília. É professor da Departamento de Solos e
Nutrição de Plantas da ESALQ/USP desde 1997 e bolsista de
produtividade em pesquisa do CNPq desde 1998. É Editor-Chefe da
revista Scientia Agricola e é autor de aproximadamente 50 artigos
científicos em revistas nacionais e internacionais. É assessor
científico da FAPESP e do CNPq, entre outras agências financeiras,
desde 1999
