Propriedades, erodibilidade e produtividade de camadas de podzólico vermelho-amarelo eutrófico e cambissolo eutrófico, submetidas à erosão simulada

Soil conservation research have dealt, predominantely, with quantification of soil and water losses assuming that crop yields would be inversely proportional to the increase of erosion. Consequently, information on the erosion's impact on productivity and erodibility as related to exposure of layers of different soil depths to cultivation is scarce. However this information is increasingly important as the concern for preserving the productive potential of soil arise and the need for restoring productivity on degraded lands and its associated costs tend to increase. A greenhouse experiment was conducted in order to detect the effects of simulated erosion through exposure of surface soil and subsoil layers to maize and cowpea growth at varying depths of 0 - 5, 5 - 10, 10 - 20, 20 - 40 and 40 - 60 cm on an eutrophic Red Yellow Podzolic and on an eutrophic Cambisol of Ceará State, Brazil. Chemical and physical properties of these layers as well as their erodibilities were determined and 3 kg soil samples correspondent to each depth were used in plastic bags where maize and cowpea were grown during 60 and 77 days, respectively, with three replications for each layer on both soils. As soil depth increased, progressive reduction in soil quality and unfavorable conditions mainly related to compaction due to clay increase as well as decreases in organic matter and less availability of N, P, K, Ca and Mg, were detected in those layers below 5 cm. Consequently, emergence was delayied, and plant height, dry matter yield and nutrient absorption decreased gradually from maximum values measured on plants grown on the surface layer (0 - 5 cm) to minimum values of these parameters determined on the deeper layers until 40 - 60 cm. Removal of surface layers through erosion would exacerbate their susceptibility to soil losses since while the Cambisol erodibility increased only slightly from the surface (0,037) to intermediate layers (0,041) it attained the highest value of this factor. In this same direction the Podzolic virtyalIy doubled the value of this parameter at intermediate and lower layers (0,040) as compared to topsoil layers (0,018 - 0,021). Regression analyses relating alI the layers' soil properties with crops reIative yields, detected organic matter as the soil property which showed the highest correlation coefficent to maize (r = 0,97) and cowpea (r = 0,89) relative yields on the Podzolic. On the Cambisol, P content (r = 0,98) and K content (r = 0,84) were attributes more correlated to cowpea and maize relative yields, respectively. The data obtained through simulated erosion of uniform layers of the soil profile although of relative importance due to their artificial characteristics of exposure of varying depths, clearly indicated that maintenance of topsoil thichness and integrity is associated with high soil productivity and less vulnerability of these soils to erosion due to better soil conditions and smalIer erodibility values. Effectively natural erosion tends to decrease topsoil depth. However, unfavorable conditions of the subsoil environment related to nutrient depletion, organic matter decreases, higher soil density and drastic reduction in productivity detected on both soils, even with combination of attributes due to layers mixture during soil tilIage, tend to increase the magnitude of soil-related constraints to sustainability of higher production levels and plant growth.Pesquisas em conservação de solo têm tratado, predominantemente, sobre a quantificação das perdas de solo e água, assumindo que os rendimentos das culturas seriam inversamente proporcionais ao incremento da erosão. Consequentemente, as informações sobre o impacto da erosão na produtividade e erodibilidade relacionadas com a exposição de camadas de diferentes profundidades de solo para o cultivo são escassas. Entretanto, essas informações vêm tendo importância crescente à medida que aumenta a preocupação com a preservação do potencial produtivo dos solos, quanto a necessidade em restaurar a produtividade das terras degradadas e custos a ela associados. Um experimento em casa de vegetação foi conduzido com o objetivo de detectar os efeitos da erosão simulada através da exposição de camadas da superfície do solo e do subsolo ao desenvolvimento de culturas de milho e feijão-de-corda, em profundidades variando de 0 - 5, 5 - 10, 10 - 20, 20 - 40 e 40 - 60 cm em um Podzólico Vermelho-Amarelo eutrófico e em um Cambissolo eutrófico do Estado do Ceará, Brasil. Propriedades químicas e físicas destas camadas, bem como suas erodibilidades foram determinadas e amostras de solo de 3 kg correspondentes a cada profundidade foram usadas em sacos plásticos onde o milho e feijão-de-corda foram cultivados durante 60 e 77 dias, respectivamente, com três repetições para cada camada em ambos os solos. O aumento da profundidade do solo implicou em uma degradação progressiva na qualidade do solo, bem como condições desfavoráveis ao desenvolvimento das plantas, nas camadas abaixo de 5 cm. Essas condições estavam relacionadas principalmente com a compactação devido ao aumento no conteúdo de argila, ao decréscimo em matéria orgânica e às menores disponibilidades de N, P, K, Ca e Mg. Consequentemente, a emergência foi retardada, a altura das plantas, a produção de matéria seca e absorção de nutrientes decresceram gradualmente, desde valores máximos medidos nas plantas desenvolvidas na superfície do solo (0 - 5 cm), até valores mínimos destes parâmetros determinados nas camadas mais profundas até 40 - 60 cm. A remoção de camadas superficiais através da erosão poderia agravar sua susceptibilidade às perdas de solo, posto que no Cambissolo a erodibilidade aumentou só levemente da superfície (0,037) para as camadas intermediárias (0,041), onde esse solo apresentou o maior valor deste fator. Nesta mesma direção, o Podzólico virtualmente dobrou o valor deste parâmetro nas camadas intermediárias e inferiores (0,040) quando comparada com a camada superficial (0,018 - 0,021). Uma análise de regressão relacionando todas as propriedades das camadas do solo com a produção relativa das culturas, detectou a matéria orgânica como a propriedade que mostrou o maior coeficiente de correlação para os rendimentos relativos do milho (r = 0,943) e do feijão-de-corda (r = 0,887) no Podzólico. No Cambissolo, o conteúdo de P (r = 0,978) e K (r = 0,841) foram os atributos mais correlacionados com os rendimentos relativos do feijão-de-corda e do milho, respectivamente. Os dados obtidos através da erosão simulada de camadas uniformes do perfil do solo, embora de importância relativa devido a suas características artificiais de exposição de várias profundidades, indicaram claramente que a manutenção da espessura e integridade das camadas superficiais do solo está associada com alta produtividade do solo e menor vulnerabilidade destes para a erosão. Isto deve-se a melhores condições do solo e menores valores de erodibilidade nessas camadas superficiais. Efetivamente, a erosão natural tende a reduzir a profundidade da camada superficial. Contudo, condições desfavoráveis do ambiente do subsolo relacionadas com a depleção de nutrientes, redução na matéria orgânica, maior densidade do solo e redução drástica na produtividade detectadas em ambos os solos, tendem a aumentar a magnitude das restrições relacionadas com o solo para a sustentabilidade de maiores níveis de produção e crescimento das plantas, mesmo com a combinação de atributos devido a mistura de camadas durante o cultivo