11 Root Growth in Conservation Tillage Systems
Conservation tillage is defined as any tillage sequence, the object of which is to minimize or reduce loss of soil and water; operationally, a tillage or tillage and planting combination that leaves a 30% or greater cover of crop residue on the surface (Soil Science Society of America, 2008). Os benefícios da lavoura de conservação são reduzir a erosão do solo, conservar a umidade do solo, evitar flutuações da temperatura do solo na profundidade do solo arável e reduzir os custos do preparo do solo. Além disso, o uso da lavoura de conservação está sendo incentivado como parte de uma estratégia para reduzir a perda de C dos solos agrícolas (Kern and Johnson, 1993). As taxas de decomposição são geralmente mais lentas no plantio direto do que a lavoura convencional na qual a decomposição da matéria orgânica do solo é promovida pela agitação do solo e alterações no microclima do solo (Parton et al., 1996). Holland e Coleman (1987) sugeriram que a retenção de C é aumentada no plantio direto porque o resíduo superficial é principalmente decomposto por fungos, que têm maior eficiência de assimilação do que as bactérias, que dominam os processos de decomposição dos resíduos misturados no solo. Gale e Cambardella (2000) relataram que houve uma clara diferença na partição do resíduo superficial e C derivado da raiz durante a decomposição e implicam que os efeitos benéficos no plantio direto sobre o solo, a acumulação de C orgânico se deve principalmente ao aumento da retenção de C derivado da raiz no solo. O conhecimento de como os sistemas radiculares das plantas crescem sob a lavoura de conservação é importante porque esta prática é amplamente adotada em muitos países do mundo, mais notadamente, em países como Estados Unidos, Brasil, Argentina, Canadá e Austrália (Bolliger et al., 2006). Estima-se agora que quarenta e cinco por cento do total de terras cultivadas no Brasil sejam manejadas com a lavoura de conservação, embora no sul do Brasil, este número seja relatado como excedendo 80% (Bolliger et al., 2006).
A lavoura de conservação reduz a erosão do solo, conserva a umidade do solo, conserva a energia, aumenta o conteúdo de matéria orgânica do solo e, conseqüentemente, a qualidade do solo. Entretanto, a lavoura de conservação pode compactar os horizontes superficiais do solo e pode levar a um pobre crescimento das raízes. Os efeitos adversos da compactação do solo na produção agrícola têm sido reconhecidos há muitos anos. Cato o Ancião (234-149 a.C.) escreveu que o primeiro princípio da boa lavoura é arar bem e o segundo princípio é arar novamente, presumivelmente para fornecer uma cama de sementes “suave” (bem arejada) (Unger e Kaspar, 1994). A lavoura de conservação aumenta a densidade aparente do solo (Martino e Shaykewich, 1994) o que pode inibir o crescimento das raízes na parte superior do perfil do solo (Cannell, 1985; Lampurlanes et al., 2001), reduzindo a absorção de nutrientes e o crescimento das plantas (Peterson et al., 1984). Qin et al. (2004) relataram que a densidade do comprimento das raízes do trigo, o diâmetro médio das raízes e a porcentagem de raízes de pequeno diâmetro foram menores no plantio direto do que na lavoura convencional. O diâmetro das raízes pode ser indicativo dos efeitos da força do solo no crescimento radicular e afeta a utilização de nutrientes no solo. Sidiras et al. (2001) relataram raízes de cevada mais espessas sob a lavoura convencional do que sob o plantio direto. Em geral, densidades de volume que impedem o crescimento das raízes são 1.55 Mg m- 3 para argila, 1.65 Mg m- 3 para argila, 1.80 Mg m- 3 para areia, e 1.85 Mg m- 3 para areia fina argilosa (Miller, 1986).
As diferenças induzidas pela lavoura no estado de nutrientes do solo também podem ter um impacto significativo no crescimento das raízes (Qin et al., 2004). A lavoura de conservação freqüentemente resulta na estratificação dos nutrientes do solo, especialmente de nutrientes imóveis como P (Crozier et al., 1999; Holanda et al., 1998; Logan et al., 1991). Isto produz uma maior fertilidade do solo perto da superfície do solo que, em contraste com os efeitos da compactação descrita acima, causa um aumento na densidade do comprimento das raízes perto da superfície do solo sob a lavoura de conservação (Cannell e Hawes, 1994; Gregory, 1994). Frequentemente, o crescimento das raízes é maior de 0 a 5 cm nos sistemas de conservação e de plantio direto do que nos sistemas convencionais de lavoura (Chan e Mead, 1992; Rasmussen, 1991; Wulfsohn et al., 1996).
Radial inchaço da raiz tem sido relatado para tremoço (Lupinus angustifolius L.) cultivado em solo compactado (Atwell, 1989), para cevada (H. vulgare L.) sob impedância mecânica (Wilson et al., 1977), e para mostarda (Brassica sp.) em solo seco (Vartanian, 1981). Estudos sobre o alongamento radicular do algodão em função da força do solo e do teor de água do solo mostraram que o alongamento radicular é mais sensível à força do solo do que o teor de água (Taylor e Ratliff, 1969). Os volumes radiculares foram menos afetados que o comprimento, indicando um aumento no diâmetro das raízes (Ball et al., 1994). Chassot et al. (2001) relataram que a lavoura de conservação diminui a temperatura do solo, e esta pode ser a principal razão para o pobre crescimento das raízes e rebentos de mudas de milho em comparação com a lavoura convencional sob condições de umidade temperada.
Considerando as muitas vantagens da lavoura de conservação em comparação com a lavoura convencional, os efeitos da compactação do solo produzida pela lavoura de conservação podem ser minimizados. Unger e Kaspar (1994) relataram que o cultivo de culturas de raízes profundas em rotação ajudará a evitar ou aliviar a compactação, melhorando a distribuição das raízes e aumentando a profundidade do enraizamento. Estes autores também relataram que as condições climáticas e a umidade do solo podem aumentar ou diminuir os efeitos da compactação no crescimento das raízes. Mesmo que a compactação limite o crescimento radicular, os eventos meteorológicos subsequentes podem aumentar ou diminuir o efeito da limitação da raiz no crescimento das culturas. O primeiro autor conduziu experimentos de campo em uma rotação de arroz com feijão seco em terras altas usando a lavoura de conservação em Oxisols brasileiros. O sistema radicular do arroz de terras altas foi adversamente afetado, e a produção de arroz foi baixa (cerca de 2000 kg ha- 1), cerca da metade do esperado em um experimento de campo com o preparo convencional do solo e condições ambientais favoráveis. Entretanto, os rendimentos do feijão seco foram superiores a 3000 kg ha- 1 (Fageria, 2008; Fageria e Pedra, 2004). Portanto, a seleção da cultura apropriada é importante.