Resumo

Regiões semiáridas são caracterizadas pela elevada evapotranspiração e baixa precipitação pluvial, favorecendo o acúmulo de sais quando irrigado com água salobra. Objetivouse avaliar o efeito do cultivo de milheto com níveis de água salobra e fertilização orgânica nas propriedades químicas e físicas do solo. Adotou-se o delineamento de blocos ao acaso, com arranjo fatorial, em parcelas subdivididas, com três repetições. As parcelas foram constituídas por quatro lâminas de irrigação (25, 50, 75 e 100% da evapotranspiração da cultura) e as subparcelas foram compostas por quatro níveis de fertilização orgânica (0; 15; 30 e 45 Mg ha^-1). No final do ciclo de produção do milheto, o solo foi coletado nas camadas de 0-0.20 e 0.20-0.40 m, para aspectos físicos (densidade do solo, densidade de partículas e porosidade) e químicos (CE, pH, K, Na, Ca, Mg, H + Al, SB, CTC, V). Não houve interação entre a água salobra e a fertilização orgânica nas propriedades químicas do solo. A água salobra reduziu o potássio na camada de 0,20-0,.40 m. Observou-se efeito linear negativo para densidade na camada 0,20 - 0,40 m sob níveis de fertilização orgânica. Níveis de água salobra e fertilizante orgânico no cultivo do milheto não altera as propriedades químicas e físicas do solo na camada de 0-0,20 m. Porém, o uso de água salobra reduz a concentração de potássio no solo e a aplicação de fertilização orgânica reduz a densidade do solo na camada de 0.20-0,40 m.

Palavras-chave:
Agricultura biossalina; Pennisetum glaucum (L.) R; Br; Saturação por bases

Abstract

Semi-arid regions are characterized by high evapotranspiration and low rainfall, favoring the accumulation of salts when irrigated with brackish water. The aim of this study was to evaluate the effect of pearl millet cultivation with brackish water levels and fertilized with organic fertilizer on the chemical and physical properties of the soil. A split plot randomized block design was adopted, in a factorial arrangement, with three repetitions. Plots consisted of four irrigation levels (25, 50, 75 and 100% crop evapotranspiration) and subplots consisted of four levels of organic fertilizer (0; 15; 30 and 45 Mg ha^-1). At the end of the pearl millet production cycle, soil was collected from layers 0-0.20 m and 0.20-0.40 m, for physical (soil bulk density, particle density and porosity) and chemical (EC, pH, K, Na, Ca, Mg, H + Al, SB, CEC, V) properties. There was no effect of interaction of brackish water levels and organic fertilizer levels on soil chemical properties. Brackish water reduced potassium on layer 0.20-0.40 m. A negative linear effect was found for density in the 0.20-0.40 m layer under different levels of organic fertilizer. Brackish water levels and organic fertilizer levels in the cultivation of pearl millet does not alter soil chemical and physical properties at the 0-0.20 m layer. However, the use of brackish water reduces the concentration of potassium in the soil and the application of organic fertilizer reduces soil density at the 0.20-0.40 m layer.

Key words:
Base saturation; Biosaline agriculture; Pennisetum glaucum (L.) R; Br

Introdução

O Nordeste brasileiro tem 70% do seu território incluídos na região semiárida(¹1.Magalhães ALR, Sousa DR, Nascimento Júnior JRS, Gois GC, Campos FS, Santos KC, Nascimento DB, Oliveira LP. Intake, digestibility and rumen parameters in sheep fed with common bean residue and cactus pear. Biol. Rhyt. Res. 2019; 52(1):1-10. Available on: https://doi.org/10.1080/09291016.2019.1592351
https://doi.org/10.1080/09291016.2019.15... ). Esta região é caracterizada por má distribuição de chuvas e altas taxas de evaporação. Devido a essas características e à escassez de chuvas, os mananciais são considerados insuficientes nessas regiões(²2 Silva FJBC, Azevedo JRG. Temporal trend of drought and aridity indices in semi-arid pernambucano to determine susceptibility to desertification. Braz. J. Water Res. 2020; 25(e32):1-18. Available on: https://doi.org/10.1590/2318-0331.252020190145
https://doi.org/10.1590/2318-0331.252020... ). Apesar dos elevados níveis de sais solúveis nos recursos hídricos da região semiárida, na ausência de outras fontes, a água salobra e salina representam a única alternativa a ser utilizada pelos agricultores tanto para irrigação quanto para a dessedentação dos rebanhos(³3 Cavalcante ES, Lacerda CF, Costa RNT, Gheyi HR, Pinho LL, Bezerra FMS, Oliveira AC, Canjá JF.Supplemental irrigation using brackish water on maize in tropical semi-arid regions of Brazil: yield and economic analysis Sci. Agric. 2021; 78(e20200151):1-9. Available on: https://doi.org/10.1590/1678-992X-2020-0151
https://doi.org/10.1590/1678-992X-2020-0... ).

Solos da região semiárida contêm alto teor de sódio, favorecendo a solubilização do sódio em lençóis freáticos(⁴4 Silva AJ, Aguiar Netto AO, Lucas AAT, Araújo RR, Sousa AF. Reduction of salinity and sodicity of salinesodic soils under filed condition in Brazilian semi-arid region. Scient. Plena. 2020; 16(9):1-14. Available on: https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.090203
https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.... ). Porém, o uso de água salobra promove alterações nas propriedades físico-mecânicas e químicas do solo. A água salobra pode atuar na dispersão das argilas do solo, resultando no entupimento dos poros devido ao excesso de sódio, o que proporciona um aumento na compactação do solo, reduzindo a infiltração da água(⁵5 Haj-Amor Z, Hashemi H, Bouri S. The consequences of saline irrigation treatments on soilphysicochemical characteristics. Euro-Med. J. Env. Int. 2018; 3(22):1-12. Available on: https://doi.org/10.1007/s41207-018-0064-y
https://doi.org/10.1007/s41207-018-0064-... , ⁶6 Tedeschi A. Irrigated agriculture on saline soils: A perspective. Agron. 2020; 10(11):1-6. Available on: https://doi.org/10.3390/agronomy10111630
https://doi.org/10.3390/agronomy10111630... ). Além disso, o excesso de íons sal prejudica o crescimento, a respiração, a expansão radicular, além da captação de água e fixação de CO₂ pela planta(⁷7 Acosta-Motos JR, Ortuño MF, Bernal-Vicente A, Diaz-Vivancos P, Sanchez-Blanco MJ, Hernandez JA. Plant responses to salt stress: Adaptive mechanisms. Agron. 2017; 7(1):1-38, 2017. Available on: https://doi.org/10.3390/agronomy7010018
https://doi.org/10.3390/agronomy7010018... ). O aumento das concentrações de sais e sódio trocável no solo pode causar infertilidade do solo, aumentando a susceptibilidade à erosão, além da contaminação de reservas hídricas subterrâneas e lençóis freáticos(⁸8 Arora S, Singh AK, Singh YP. Bioremediation of salt affected soils: An Indian perspective, 1st ed.Switzerland: Springer Nature; 2017. 313p.).

A utilização de compostos orgânicos de origem animal como fertilizante orgânico é uma prática útil e econômica amplamente utilizada por agricultores do semiárido Brasileiro. Essa prática atenua o efeito da salinidade do solo, através da produção de ácidos húmicos e ácidos orgânicos, promovendo um aumento na solubilização de carbonatos(⁹9 Adeleke R, Nwangburuka C, Oboirien B. Origins, roles and fate of organic acids in soils: A review. South Afr. J. Bot. 2017; 108(1):393-406. Available on: https://doi.org/10.1016/j.sajb.2016.09.002
https://doi.org/10.1016/j.sajb.2016.09.0... , ¹⁰10 Souza MCMR, Menezes A, Costa RS, Amorim AV, Lacerda CF. Tolerância à salinidade e qualidade demudas de noni sob diferentes ambientes e matéria orgânica. Rev. Bras. Agric. Irrig. 2017a; 11(7):2052-2062. Available on: https://doi.org/10.7127/rbai.v11n700682
https://doi.org/10.7127/rbai.v11n700682... , ¹¹11 Leal YH, Dias TJ, Bezerra AC, Leal MPS, Lopes AS, Moura JG, Ribeiro JES, Souza AG. Application timesand doses of bovine and sheep biofertilizers in the morphophysiological characteristics of green pepper plants. Scientia Plena, VOL. 16, NUM. 9, 1-10. 2020. Available on: https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.090202 .
https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.... ), proporcionando um retardo no efeito de adição de sais ao solo através da irrigação, e lixiviação desses sais durante a estação chuvosa(¹²12 Zhang Z, Zhang Z, Lu P, Feng G, Qi W. Soil water-salt dynamics and maize growth as affected by cuttinglength of topsoil incorporation straw under brackish water irrigation. Agron. 2020; 10(2):1-17. Available on: https://doi.org/10.3390/agronomy10020246
https://doi.org/10.3390/agronomy10020246... ). Segundo Silva et al.(¹³13 Silva AJ, Aguiar Netto AO, Lucas AAT, Araújo RR, Sousa AF. Reduction of salinity and sodicity of salinesodic soils under filed condition in Brazilian semi-arid region. Sci. Plena. 2020; 16(9):1-14. Available on: https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.090203
https://doi.org/10.14808/sci.plena.2020.... ), o fertilizante orgânico incorporado ao solo melhora a estrutura física, reduzindo a massa do solo, o que favorece a porosidade e a condutividade elétrica. Além disso, a fertilização orgânica atenua os efeitos nocivos dos sais no ambiente das raízes das plantas. Souza et al.(¹⁴14 Souza LP, Lima GS, Gheyi HR, Nobre RG, Soares LAA. Emergence, growth, and production of colored cotton subjected to salt stress and organic fertilization. Rev. Caat. 2018; 31(3): 719-729. Available on: https://doi.org/10.1590/1983-21252018v31n322rc
https://doi.org/10.1590/1983-21252018v31... ) argumentam que substâncias húmicas liberadas pela decomposição de fontes utilizadas como fertilizantes orgânicos estimulam a captação de água e nutrientes pelas plantas em ambientes salinos.

Nesse contexto, o uso de água salobra é uma alternativa viável, quando aliada a técnicas de manejo do solo(¹⁵15 Souza LP, Nobre RG, Barbosa JL, Lima GS, Almeida LLS, Pinheiro FW. Cultivo do algodoeiro cv. BRSTopázio em solos salino-sódico com adição de matéria orgânica. Rev. Espacios. 2017b; 38(14):1-12. Available on: https://www.revistaespacios.com/a17v38n14/a17v38n14p18.pdf
https://www.revistaespacios.com/a17v38n1... ), que permite a reorganização e disponibilização do componente mineral do solo favorecendo o desenvolvimento das culturas, além de um aporte hídrico considerado limitante para produção de forragens. Assim, o uso de água salobra e a aplicação de doses de fertilizante orgânico durante a produção agrícola torna-se uma estratégia sustentável para a produção de alimentos em regiões de terras secas, especificamente no semiárido do Nordeste brasileiro(¹⁶16 Lira JB, Andrade AP, Magalhães ALR, Campos FS, Araújo GGL, Deon DS, Gois GC, Regitano Neto A,Cunha DS, Tabosa JN, Silva TGF, Nagahama HJ. Production of Pearl millet irrigated with different levels of saline water and organic matter. Commun. Soil Sci. Plant An. 2020; 51(5):701-709. Available on: https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1729794
https://doi.org/10.1080/00103624.2020.17... ).

Dentre a diversidade de forragem disponível para alimentar rebanhos em regiões semiáridas, o milheto (Pennisetum glaucum) apresenta boa produtividade e qualidade nutricional, ciclo curto e capacidade de rebrota(¹⁷17 Moura MMA, Pires DAA, Jayme DG, Costa RF, Rigueira JPS, Rodrigues JAS. Agronomic performance and nutritive value of millet silages. Acta Scient. An. Sci. 2018; 40(e34430):1-6. Available on: https://doi.org/10.4025/actascianimsci.v40i1.34430
https://doi.org/10.4025/actascianimsci.v... , ¹⁸18 Iwuala EN, Odjegba VJ, Sharma V, Alam A. Highlights of strategies adapted by two Pennisetum glaucum (L.) R. Br. races in a simulated drought stress experiment. Plant Gen. 2020; 23(1):1-34. Available on: https://doi.org/10.1016/j.plgene.2020.100238.
https://doi.org/10.1016/j.plgene.2020.10... ) além de tolerância ao estresse salino(¹⁹19 Cosgrove WJ, Loucks DP. Water management: current and future challenges and research directions.Water Resour. Res. 2015; 51(6):4823-4839. Available on: https://doi.org/10.1002/2014WR016869
https://doi.org/10.1002/2014WR016869... , ²⁰20 Makarana G, Kumar A, Yadav RK, Kumar R, Soni PG, Lata C, Sheoran P. Effect of saline waterirrigations on physiological, biochemical and yield attributes of dual purpose pearl millet (Pennisetum glaucum) varieties. Indian J. Agric. Sci. 2019; 89(4):624-633. Available on: https://www.researchgate.net/publication/330041855_Effect_of_saline_water_irrigations_on_physiological_biochemical_and_yield_attributes_of_dual_purpose_pearl_millet_Pennisetum_glaucum_L_varieties .
https://www.researchgate.net/publication... ), características que tornam o milheto uma alternativa sustentável para cultivo em sistemas biosalinos.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do cultivo do milheto com níveis de água salobra e fertilizante orgânico sobre as propriedades físicas e químicas do solo.

Material e métodos

Local do experimento

O experimento foi conduzido na Área de Prospecção em Estudos de Biosalina, pertencente à Embrapa Semiárido, Petrolina, estado de Pernambuco, Brasil (latitude 9° 8′ 8,9′′ S, longitude 40° 18′ 33,6′′ W, altitude 373 m) de Março a Junho de 2018.

O clima é semi-árido quente, BSwh' de acordo com Köppen e Geiger(²¹21 Köppen W, Geiger RG. Klimate der Erde. Gotha: Verlag Justus Perthes, Wall-map 150 cm × 200 cm.1928.), com uma precipitação média anual de 400 mm. As condições ambientais foram monitoradas diariamente durante o período experimental por uma estação meteorológica automática, com temperatura média de 25,6 °C, evapotranspiração média diária de 4,1 mm d^-1 e precipitação total de 140,8 mm (Figura 1), porém a precipitação concentrou-se entre Março e Abril.

Milheto

O experimento foi desenvolvido com o milheto da variedade ADR 300. A semeadura foi realizada em Março de 2018, em sulcos, com aproximadamente 40 sementes por metro de linha, a uma profundidade de 0,01 m. Quinze dias após a emergência, foi feito o desbaste para manter 15 plantas por metro de linha. A capina manual foi realizada aos 30 DAS (dias após a semeadura), seguida da aplicação preventiva de inseticida contra a lagarta-do-cartucho (Spodoptera frugiperda) aos 40 e 60 DAS.

Delineamento experimental

O experimento foi conduzido em delineamento de blocos casualizados, com parcelas subdivididas, e três repetições. As parcelas consistiram de quatro níveis de irrigação com água salobra (I; 25, 50, 75 e 100% da evapotranspiração da cultura) e as subparcelas consistiram de quatro níveis de fertilizante orgânico (FO; 0; 15; 30 e 45 Mg ha^-1, com base na matéria natural). Cada subparcelas experimental foi composta por seis linhas de plantio, com 6 m de comprimento, 3,6 m de largura e 0,60 m entre linhas, totalizando 48 subparcelas.

Coleta de amostras

Amostras de solo da área experimental antes do plantio do milheto (Figura 2) foram coletadas nas camadas de 0 - 20 e 20 - 40 cm para análises físicas e químicas (Tabela 1). O solo da área experimental foi classificado como Acrissolo, relevo plano, com textura média(²²22 Santos HG, Jacomine PKT, Anjos LHC, Oliveira VA, Lumbreras JF, Coelho MR, Almeida JA, Araújo Filho JC, Oliveira JB, Cunha TJF. Sistema brasileiro de classificação de solos, 5th ed. Brasília: Embrapa; 2018. 356p. Available on: https://www.embrapa.br/solos/sibcs
https://www.embrapa.br/solos/sibcs... ). O solo foi preparado com aração, gradagem e sulcado antes do plantio.

No período anterior a este experimento, a área experimental foi utilizada para a semeadura de milheto e sua produtividade foi avaliada em 130 dias (2 ciclos), durante o período de Setembro de 2017 a Janeiro de 2018. Nesse período, a precipitação média foi de 0,57 mm (87 mm) e a evapotranspiração média (ETo) foi de 5,32 mm. O milheto foi irrigado com 426 mm de água salobra no período experimental. Durante esse período, a fertilização com nitrogênio foi realizada com 50 kg ha^-1 de N, na forma de ureia, aplicada manualmente e parcelada em duas aplicações: a primeira na semeadura, com 20 kg de N ha^-1, e a segunda, 20 dias após a emergência, com 30 kg de N ha^-1, fertilização fosfatada com 60 kg ha^-1 de P, como superfosfato simples, e fertilização potássica com 20 kg ha^-1 de K, como cloreto de potássio. Quinze dias antes da semeadura, 50 t ha^-1 de matéria orgânica foram aplicadas na área experimental.

Evapotranspiração de referência

A evapotranspiração de referência foi calculada de acordo com Allen et al.(²³23 Allen RG, Pereira LS, Raes D, Smith M. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop waterrequirements. Roma, 56, Food and Agriculture Organization, Drainage and Irrigation Paper; 1998. 300p. Available on: http://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm
http://www.fao.org/3/x0490e/x0490e00.htm... ). A água foi aplicada de acordo com a evapotranspiração da cultura (ETc), obtida pela multiplicação de ETo pelo coeficiente de cultura (Kc). Os valores de Kc adotados (estádio inicial - 0,40; estádio de desenvolvimento vegetativo - 0,68; estádio de floração - 1,14; estádio de maturação fisiológica - 1,10) foram provenientes do estudo de Lima(²⁴24 Lima JGA. Necessidades hídricas do Sorgo de pura aptidão sob condições irrigadas na chapada doApodi. [dissertação]. Mossoró: Universidade Federal Rural do Semi-Árido; 2013. 74 p.) para a cultura do sorgo. Água

A água utilizada para irrigação provinha de poços subterrâneos com vazão aproximada de 1.500 L h^-1 e uma amostra semanal foi coletada para análises físicas e químicas (Tabela 2), visando possíveis variações, o que não foi observado durante o período experimental. A água utilizada para irrigação foi identificada como C3S1 (Tabela 2), classificada com alta salinidade, baixo teor de sódio e dureza moderada (75-150 mg L^-1) baseado no carbonato de cálcio, segundo classificação de Richards(²⁵25 Richards LA. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils, 1st ed. Washington D.C.: Agriculture Handbook; 1954. 166p.).

Irrigação

A irrigação foi realizada três vezes por semana (segunda, quarta e sexta-feira), por emissores com vazão de 0,9 L h^-1 (100 kPa), espaçados de 0,20 m. Os eventos de irrigação foram realizados em sistema de gotejamento com coeficiente de uniformidade de 93% e considerando o coeficiente de localização em função da porcentagem de área úmida, conforme sugerido por Montovani et al.(²⁶26 Montovani EC, Bernardo S, Palaretti LF. Irrigação - princípios e métodos, 1st ed. Viçosa: Editora UFV; 2006. 318p.). Como os tratamentos consistiram em diferentes lâminas de irrigação com base na evapotranspiração da cultura, nenhuma lâmina de lixiviação foi adotada.

As lâminas de irrigação equivalentes a 25, 50, 75 e 100% da evapotranspiração da cultura durante os 63 dias anteriores ao primeiro corte foram de 50,00, 82,00, 114,00, 146,00 mm, respectivamente, e ao longo dos 46 dias anteriores ao segundo corte, as lâminas de irrigação aplicadas foram de 40,00; 80,00; 120,00 e 161,00 mm A lâmina de água aplicada por irrigação totalizou 90 mm (0,82 mm d^-1), 162 mm (1,48 mm d^-1), 234 mm (2,1 mm d^-1) e 307 mm (2,81 mm d^-1) para tratamentos de 25, 50, 75 e 100% da evapotranspiração de referência, respectivamente.

Fertilizante orgânico

O fertilizante orgânico utilizado foi esterco caprino e bovino, previamente curtido; esta mistura orgânica possui as seguintes características: matéria seca = 73,88% na matéria natural, condutividade elétrica = 12,27 dS m^-1, pH = 8,3; fósforo = 355,39 cmolc dm^-3; potássio = 243,5 cmolc dm^-3; sódio = 20,3 cmolc dm^-3; cálcio = 6,4 cmolc dm^-3; magnésio = 2,5 cmolc dm^-3; cobre = 1,45 mg dm^-3; ferro = 5,36 mg dm^-3; manganês = 58,13 mg dm³3 Cavalcante ES, Lacerda CF, Costa RNT, Gheyi HR, Pinho LL, Bezerra FMS, Oliveira AC, Canjá JF.Supplemental irrigation using brackish water on maize in tropical semi-arid regions of Brazil: yield and economic analysis Sci. Agric. 2021; 78(e20200151):1-9. Available on: https://doi.org/10.1590/1678-992X-2020-0151
https://doi.org/10.1590/1678-992X-2020-0... e zinco = 2,43 mg dm^-3.

A fertilização com nitrogênio foi aplicada com 50 kg ha^-1 de N, na forma de ureia; a primeira na semeadura, com 20 kg ha^-1 de N, a lanço superficial, e a segunda, 20 dias após a semeadura, com 30 kg ha^-1 de N via fertirrigação. A fertilização também foi realizada com 60 kg ha^-1 de P como superfosfato simples e com 20 kg ha^-1 de K, como cloreto de potássio.

A fertilização orgânica foi aplicada manualmente nas subparcelas, de acordo com os níveis predeterminados.

Análise

Após o término do ciclo vegetativo (109 dias), o solo foi coletado em duplicata e homogeneizado para formar amostras compostas, por subparcela, nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m próximo às raízes das plantas, utilizando um Trado Holandês (TF-20, SONDATERRA®, São Paulo, Brasil) para avaliar os seguintes parâmetros químicos: pH e condutividade elétrica(²⁷27 Aoac. Association of Official Analytical Chemists. Official methods of analysis, 20th ed. Washington, D.C.: Latimer Jr., G.W.; 2016. 3172p.), concentrações de potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), sódio (Na) e alumínio (Al)(²⁸28 Holanda Filho RSF, Santos DB, Azevedo CAV, Coelho EF, Lima VLA. Água salina nos atributos químicosdo solo e no estado nutricional da mandioqueira. Rev. Bras. Eng. Agric. Amb. 2011; 15(1):60-66. Available on: https://doi.org/10.1590/S1415-43662011000100009
https://doi.org/10.1590/S1415-4366201100... ), soma de bases (SB), capacidade de troca catiônica (CTC), saturação de bases (V) e acidez trocável (H + Al)(²⁹29 Coldebella N, Lorenzetti E, Tartaro J, Treib EL, Pinto RE, Fontana A, Alves AB. Desempenho do milho àelevação da participação do cálcio na CTC. Scient. Agr. Paranaensis. 2018; 17(4):443-450. Available on: http://e-revista.unioeste.br/index.php/scientiaagraria/article/view/20230
http://e-revista.unioeste.br/index.php/s... ).

Amostras de solo foram coletadas com cilindros volumétricos (0,03 x 0,05 m) nas camadas de 0-0,20 e 0,20-0,40 m para avaliar os seguintes parâmetros físicos: densidade do solo, densidade de partículas e porosidade de Claessen(³⁰30 Claessen MEC. Manual de métodos de análise de solo, 2nd ed. Rio de Janeiro: Embrapa-CNPS; 1997. 212p.).

Análise estatística

Os dados foram analisados no Statistical Analysis System 9.1 (SAS Institute, Cary, NC, EUA). Todas as variáveis analisadas foram testadas pela análise de variância, considerando-se valores significativos aqueles com P <0,05, por meio do teste de Tukey. Para o experimento, adotou-se o seguinte modelo estatístico:

onde:

Yij = valor observado para o nível de irrigação (i) e nível de fertilizante orgânico (j);

μ = constante geral para todas as observações;

Si = efeito do i-ésimo nível de irrigação, onde i = 1-4;

Ej = efeito do j-ésimo nível de fertilizante orgânico, onde j = 1-4;

Bl = efeito de bloco;

SiEj = efeito da interação do i-ésimo nível de irrigação e j-ésimo nível de fertilizante orgânico; e,

"ijk = erro aleatório associado a cada observação.

Quando ocorreu efeito isolado, o seguinte modelo estatístico foi adotado:

onde:

Y é a variável mensurada;

α o efeito fixo do tratamento;

β o efeito aleatório do bloco;

“e” é o erro residual.

A interação foi desdobrada quando as características estudadas mostraram efeito significativo de interação entre os fatores pelo teste de Tukey a 5% (P < 0,05). Uma análise de regressão foi executada quando houve um efeito isolado da irrigação ou fertilizante orgânico. Os critérios de escolha dos modelos de regressão (linear ou quadrático) foram a significância dos parâmetros estimados pelos modelos e os coeficientes de determinação (R²). O erro padrão da média foi obtido a partir dos dados brutos. O PROC REG foi utilizado para análise de regressão, considerando valores de probabilidade significativos aqueles com P <0,05.

Resultados e discussão

Não houve efeito de interação entre níveis de água salobra e níveis de fertilizante orgânico nas propriedades químicas do solo (P > 0,05; Tabela 3). Também não houve efeito isolado dos níveis de água salobra e fertilizante orgânico nas propriedades químicas do solo na camada de 0-20 m sob cultivo de milheto (P > 0,05; Tabela 3). Os diferentes níveis de fertilizante orgânico não alteraram as propriedades químicas do solo na camada de 0,20-0,40 m (P>0,05; Tabela 3). Observou-se redução do teor de K⁺ no solo irrigado com água salobra na camada de 0-0,40 m (P = 0,03; Tabela 3).

Os níveis de água salobra reduziram o teor de K⁺ na camada de 0,20-0,40 m (P = 0,03; Tabela 3), mostrando uma redução de 0,0021 cmolc dm^-3 K⁺ para cada 1% de água salobra aplicada (Figura 3). Esse efeito pode estar relacionado a uma redução na combinação do K⁺ com o ânion cloreto, pois essa ligação promove um composto de carga neutra(³¹31 Tränkner M, Tavakol E, Jákli B. Functioning of potassium and magnesium in photosynthesis,photosynthate translocation and photoprotection. Phy. Plant. 2018; 163(3):414-431. Available on: https://doi.org/10.1111/ppl.12747.
https://doi.org/10.1111/ppl.12747... ) que, possivelmente, promoveu a lixiviação de potássio para as camadas inferiores. Segundo Hasanuzzaman et al.(³²32 Hasanuzzaman M, Bhuyan MHMB, Nahar K, Hossain MS, Al Mahmud J, Hossen MS, Masud AAC,Moumita, Fujita M. Potassium: A vital regulator of plant responses and tolerance to abiotic stresses. Agron. 2018; 8(3):1-29. Available on: https://doi.org/10.3390/agronomy8030031
https://doi.org/10.3390/agronomy8030031... ) o potássio participa de reações metabólicas que proporcionam melhor tolerância da planta a condições adversas, como estresse hídrico e salino.

O uso de fertilizante orgânico reduz a condutividade elétrica, a taxa de adsorção de sódio (RAS) e o pH do solo, e aumenta o teor de nitrogênio, fósforo disponível e potássio, que neutralizam os efeitos da irrigação com água salobra(³³33 Munir A, Nawaz S, Bajwa MA. Farm manure improved soil fertility in mungbean-wheat cropping system and rectified the deleterious effects of brackish water. Pak. J. Agric. Sci. 2012; 49(4):511-519.) contribuindo para os achados deste estudo, de forma que o uso de água salobra reduziu o teor de potássio, enquanto o uso de fertilizante orgânico não alterou o K⁺ no solo. Outro fator importante é que a fertilização orgânica resulta em melhor atividade metabólica microbiana e ciclagem de nutrientes na rizosfera(³⁴34 Li J, Awasthi MK, Xing W, Liu R, Bao H, Wang X, Wu F. Arbuscular mycorrhizal fungi increase thebioavailability and wheat (Triticum aestivum L.) uptake of selenium in soil. Ind. Crops Prod. 2020; 150(e112383):1-9. Available on: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112383
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.1... ). Além de ser uma fonte rica em carbono, proporciona melhorias na qualidade do solo sob irrigação com água salobra(³⁵35 Yan S, Gao Y, Tian M, Tian Y, Li J. Comprehensive evaluation of effects of various carbon-richamendments on tomato production under continuous saline water irrigation: Overall soil quality, plant nutrient uptake, crop yields and fruit quality. Agric. Water Man. 2021; 255(e106995): 1-12. Available on: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.106995
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.106... ).

O alumínio não foi encontrado na camada de 0-20 cm, porém, na camada de 20-40 cm, este elemento foi registrado com teores variando de 0,01 a 0,08 cmolc dm^-3 para água salobra e de 0,02 a 0,06 cmolc dm^-3 para os níveis de fertilizante orgânico (P > 0,05; Tabela 3). O uso de fertilizantes orgânicos aumenta os estoques de carbono orgânico no solo, favorecendo o enraizamento, reduzindo os efeitos tóxicos do alumínio e com ação benéfica na atividade biológica do solo(³⁶36 Husniev I, Romanenkov V, Minakova O, Krasilnikov P. Modelling and prediction of organic carbondynamics in arable soils based on a 62-year field experiment in the Voronezh region, European Russia. Agron. 2020; 10(10):1-16. Available on: https://doi.org/10.3390/agronomy10101607
https://doi.org/10.3390/agronomy10101607... , ³⁷37 Mayer M, Prescott CE, Abaker WEA, Augusto L, Cécillon L, Ferreira GWD, James J, Jandl R, Katzensteiner K, Laclau JP, Laganière J, Nouvellon Y, Paré D, Stanturf JA, Vanguelova EI, Vesterdal L. Tamm Review: Influence of forest management activities on soil organic carbon stocks: A knowledge synthesis. Forest Ecol. Manag. 2020; 466(e118127):1-25, 2020. Available on: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118127
https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.11... ).

Os resultados de pH e CE indicam que não houve acúmulo de sais no solo. Isso possivelmente porque o aumento do pH e da CE são indicativos de reações químicas de retenção de sal e precipitação na camada superior por meio do processo de evaporação(³⁸38 Xia LI, He KL, Wang ZY, Bai SX. Quantitative trait loci for Asian Corn Borer resistance in maizepopulation Mc37× Zi330. Agric. Sci. China. 2010; 9(1):77-84. Available on: https://doi.org/10.1016/S1671-2927(09)60070-5 .
https://doi.org/10.1016/S1671-2927(09)60... , ³⁹39 Chachar AN, Mirjat MU, Soothar RK, Shaikh IA, Mirjat MH, Dahri SA. Effects of irrigation frequencieson soil salinity and crop water productivity of fodder maize. Acta Ecol. Sinica. 2020; 40(4):277-282. Available on: https://doi.org/10.1016/j.chnaes.2019.05.013
https://doi.org/10.1016/j.chnaes.2019.05... ). Em regiões áridas e semiáridas, com sistema de drenagem natural, é necessário aplicar mais água do que o necessário para a cultura, a fim de retirar o excesso de sais da água de irrigação. Possivelmente, as condições pluviométricas (140 mm) do presente estudo foram essenciais para a lixiviação parcial dos sais do solo, não alterando a CE.

Os níveis de água salina e fertilizante orgânico não alteraram a densidade e a porosidade do solo na profundidade de 0-0,20 m (P > 0,05; Tabela 4). Os níveis de água utilizados não causaram efeitos negativos no solo, visto que o processo de acúmulo de sais promove o rompimento do solo, levando ao aumento da densidade(⁴⁰40 Sahab S, Suhani I, Srivastava V, Chauhan PS, Singh RP, Prasad V. Potential risk assessment of soilsalinity to agroecosystem sustainability: current status and management strategies. Sci. Total Env. 2021; 764(e144164):1-69. Available on: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144164
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020... ). A presença de sais, como o Na⁺, degradam a estrutura física do solo, reduzindo sua porosidade(⁴¹41 Otlewska A, Migliore M, Dybka-Stepien K, Manfredini A, Struszczyk-Swita K, Napoli R, Białkowska A,Canfora L, Pinzari F. When salt meddles between plant,soil, and microorganisms. Front. Plant Sci. 2020; 11(e553087):1-23. Available on: https://doi.org/10.3389/fpls.2020.553087
https://doi.org/10.3389/fpls.2020.553087... ). Rezaei et al.(⁴²42 Rezaei M, Seuntjens P, Shahidi R, Joris I, Boënne W, Al-Barri B, Cornelis W. The relevance of in-situ andlaboratory characterization of sandy soil hydraulic properties for soil water simulations. J. Hydro. 2016; 534(1):251-265. Available on: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.12.062
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.1... ) afirmam que a densidade do solo aumenta com o aumento da proporção de areia, porém, esse efeito não foi observado neste estudo, uma vez que a água salobra não influenciou a densidade do solo.

Efeito isolado dos níveis de fertilização orgânica foi observado para a densidade do solo (P = 0,04; Tabela 4) na camada 0,20-0,40 m, que reduziu significativamente com o aumento dos níveis de fertilizante orgânico. A Figura 4 ilustra a redução da densidade do solo em 1,3733 kg dm^-3 para cada 1% de fertilizante orgânico aplicado ao solo. A estrutura física do solo pode ser alterada por fertilizante orgânico, promovendo uma mudança na angulação do atrito interno, que pode influenciar direta (diminuição do atrito entre as partículas minerais) ou indiretamente (modificação da estrutura e densidade do solo)(⁴³43 Dias AS, Nobre RG, Lima GD, Gheyi HR, Pinheiro FWA. Crescimento e produção de algodoeiro de fibracolorida cultivado em solo salino-sódico e adubação orgânica. Irriga. 2016; 1(1):260-273. Available on: https://doi.org/10.15809/irriga.2016v1n1p260-273
https://doi.org/10.15809/irriga.2016v1n1... , ⁴⁴44 Braida JA, Bayer C, Albuquerque JA, Reichert JM. Matéria orgânica e seu efeito na física do solo. In: Klauberg Filho O, Mafra Al, Gatiboni LC, editores. Tópicos em ciência do solo, 7th ed. Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo; 2011. p.221-278. Available on: https://www.researchgate.net/publication/283498634_Materia_organica_e_seu_efeito_na_fisica_do_solo
https://www.researchgate.net/publication... ). Braida et al.(⁴⁴44 Braida JA, Bayer C, Albuquerque JA, Reichert JM. Matéria orgânica e seu efeito na física do solo. In: Klauberg Filho O, Mafra Al, Gatiboni LC, editores. Tópicos em ciência do solo, 7th ed. Viçosa, MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo; 2011. p.221-278. Available on: https://www.researchgate.net/publication/283498634_Materia_organica_e_seu_efeito_na_fisica_do_solo
https://www.researchgate.net/publication... ) ao discutirem os fertilizantes orgânicos e seus efeitos na física do solo, afirmam que este é um efeito benéfico por promover melhor estrutura do solo, levando a melhor infiltração, capacidade de retenção de água, aumento da coesão entre as partículas do solo e aeração do solo.

Esperava-se que houvesse efeito significativo da fertilização orgânica na camada de 0-0,20 m, por ser mais superficial, porém, segundo Carmo et al.(⁴⁵45 Carmo DL, Lima LB, Silva CA. Soil fertility and electrical conductivity affected by organic waste rates and nutrient inputs. Rev. Bras. Ci. Solo. 2016; 40(e0150152): 1-17. Available on: https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20150152
https://doi.org/10.1590/18069657rbcs2015... ), o uso de fertilizantes orgânicos resulta em maior atividade edáfica organismos, que atuam na decomposição da matéria orgânica e incorporação de nutrientes nas camadas mais profundas do solo. Organismos entre 0,2 e 2 mm de comprimento (mesofauna) atuam nos primeiros 5 cm do solo, favorecendo a decomposição, a ciclagem de nutrientes e a agregação do solo(⁴⁶46 Zagatto MRG, Zanão Júnior LA, Pereira APA, Estrada-Bonilla G, Cardoso EJBN. Soil mesofauna in consolidated land use systems: how management affects soil and litter. Sci. Agric. 2019; 76(2): 165-171. Available on: http://dx.doi.org/10.1590/1678-992X-2017-0139
http://dx.doi.org/10.1590/1678-992X-2017... , ⁴⁷47 Haanes H, Gjelsvik R. Reduced soil fauna decomposition in a high background radiation área. PLoS One. 16(3): e0247793. Available on: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0247793
https://doi.org/10.1371/journal.pone.024... ). Em camadas mais profundas, organismos com diâmetro corporal maior que 2 mm (macrofauna - minhocas, cupins e formigas) atuam na estruturação física, química e microbiológica dos solos(⁴⁸48 Bottinelli N, Jouquet P, Capowiez Y, Podwojewski P, Grimaldi M, Peng X. Why is the influence of soilmacrofauna on soil structure only considered by soil ecologists? Soil Til. Res. 2015; 146(3):118-124. Available on: https://doi.org/10.1016/j.still.2014.01.007
https://doi.org/10.1016/j.still.2014.01.... ), e devido à aeração por meio da formação de galerias e incorporação de matéria orgânica em camadas mais profundas, possivelmente promoveu uma redução na densidade do solo no presente estudo.

Possivelmente, a ação das raízes do milheto pode ter contribuído para reduzir a densidade na camada mais profunda (0-20 - 0,40 m), melhorando a qualidade física do solo. Além disso, as raízes promovem a aproximação e coesão das partículas do solo por exercerem pressões biofísicas (axial e radial), e também por secar a região adjacente às raízes, resultando em um solo com maior floculação. Nessas condições, a proporção de macroagregados será maior do que de microagregados, consequentemente aumentando a macroporosidade e reduzindo a compactação(⁴⁹49 Calonego JC, Raphael JPA, Rigon JPG, Oliveira Neto L, Rosolem CA. Soil compaction management and soybean yields with cover crops under no-till and occasional chiseling. Eur. J. Agron. 2017; 85(1):31-37. Available on: https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.02.001
https://doi.org/10.1016/j.eja.2017.02.00... ).

Conclusão

Os níveis de água salobra e de fertilizante orgânico no cultivo do milheto não alteram as propriedades físicas e químicas do solo na camada de 0-0,20 m. Porém, a irrigação com água salobra reduz a concentração de potássio no solo e a aplicação de fertilização orgânica resulta em uma pequena redução na densidade do solo na camada de 0,20-0,40 m.

Agradecimentos

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão da bolsa de Pós-Doutorado Corporativo (PDI; Processo 316646/2020-2), e à Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA Semiárido).

References

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