Análise Fatorial para construção de um Índice de Qualidade do Solo Químico para avaliar a fertilidade de solos cultivados com cacaueiros no Sudeste da Bahia, Brasil

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Análise Fatorial para construção de um Índice de Qualidade do Solo Químico para avaliar a fertilidade de solos cultivados com cacaueiros no Sudeste da Bahia, Brasil (1). Guilherme Amorim Homem de Abreu Loureiro (2); Quintino Reis de Araujo(3); Vanessa Mayara Souza Pamplona (4); José Olímpio de Souza Júnior(5). (1)

Trabalho executado como parte do Pós-doutorado do segundo autor, realizado com apoio de CNPq, Ceplac, UESC, USDA. (2) Mestrando em Produção Vegetal; Universidade Estadual de Santa Cruz; Ilhéus, Bahia; Bolsista da CAPES; (3) [email protected]; Pesquisador; Centro de Pesquisas do Cacau / Comissão Executiva do Plano da Lavoura (4) Cacaueira; Itabuna, Bahia; Professor; Universidade Estadual de Santa Cruz; Ilhéus, Bahia; [email protected]; Estatística; Universidade Federal do Pará; Belém, Pará; Doutoranda em Agronomia; Universidade Estadual Paulista (5) Júlio de Mesquita Filho; Jaboticabal, São Paulo; [email protected]; Professor/Pesquisador; Universidade Estadual de Santa Cruz; Ilhéus, Bahia; [email protected].

RESUMO: Solos da região cacaueira do Sudeste da Bahia têm requerido uma atenção especial no aspecto da qualidade e fertilidade química. O estudo dos atributos químicos de 12 solos cultivados com cacau nesta região foi realizado por meio da Análise Fatorial, técnica estatística multivariada, para construção de um Índice de Qualidade do Solo. Verificou-se a importância dos atributos químicos relacionados à acidez do solo (pH e saturação por alumínio), seguidos dos atributos matéria orgânica do solo e potássio disponível. A classificação destes solos pelo Índice de Qualidade Químico em “regular” ou “ruim”, implica que as intervenções como o manejo da correção de acidez e adubação são essenciais para suprir às demandas nutricionais das plantas e promover a sustentabilidade do agroecossistema cacaueiro.

16) é um dos clones mais difundidos na região (MAPA/Ceplac, 2009), e foi escolhido nas áreas de estudo deste trabalho. Contudo, além dos problemas fitossanitários têm sido relatados problemas decorrentes da ausência ou do manejo inadequado da fertilidade dos solos da região, tendo em vista que há considerável exportação de nutrientes pelas colheitas do cacau, sendo imprescindível a reposição dos mesmos (Souza Júnior et al., 1999; Souza Júnior et al., 2012). Com a aplicação da técnica da Análise Fatorial pretende-se construir um Índice de Qualidade do Solo baseado nos atributos químicos de solos cultivados com cacaueiros no Sudeste da Bahia, partindo principalmente da hipótese de que estes solos devem suprir às necessidades nutricionais das plantas, mantendo-se em níveis satisfatórios de fertilidade.

Termos de indexação: Química do Solo, Estatística Multivariada, Agroecossistema cacaueiro

MATERIAL E MÉTODOS

INTRODUÇÃO Os Índices de Qualidade do Solo surgiram como uma aplicação direta do conceito de qualidade do solo, visando sistematizar seus atributos considerados também como indicadores da degradação e/ou conservação de ecossistemas e agroecossistemas (Vezzani & Mielniczuk, 2009; Araújo et al., 2012). No Sudeste da Bahia os cacaueiros são cultivados há mais de 260 anos (Araujo et al., 2012). A lavoura tem enfrentado sua mais recente crise socioeconômica desde 1989, quando ocorreu a introdução do fungo da vassoura-debruxa Moniliophtora perniciosa (Stahel) Aime & Phillips-Mora. Desde então tem sido adotada a técnica da clonagem dos cacaueiros que exibiram tolerância à doença. O clone Porto Híbrido 16 (PH

Este estudo foi realizado em 12 áreas do Sudeste da Bahia cultivadas com clones de cacaueiro PH 16, cujos solos identificados pelo Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (Embrapa, 2006) e suas respectivas coordenadas geográficas estão listados na tabela 1. Tratamentos e amostragens Foram coletadas três amostras compostas de solo na camada de 0 a 15 cm, no mês de novembro do ano de 2008. Foram 12 solos (tratamentos), com três repetições para cada atributo analisado, cuja área base corresponde a um hectare. Análises de solo As análises químicas e físicas dos solos foram realizadas por procedimentos padronizados (Embrapa, 1997).

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Análises estatísticas Os resultados da Análise Fatorial foram obtidos com o auxílio dos recursos computacionais do ambiente R (R Development Core Team, 2012), onde foi possível obter os escores fatoriais utilizados na construção do Índice de Qualidade do Solo. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os atributos selecionados para a construção do Índice de Qualidade do Solo Químico (IQSQ) estão descritos na tabela 2. Os procedimentos estatísticos empregados neste estudo foram adaptados dos trabalhos de Santana (2007), Carvalho et al. (2007) e Pamplona (2011). Para atender os critérios essenciais da Análise Fatorial (AF), procedeu-se a verificação da normalidade dos dados e posteriores transformações Box-Cox para aquelas variáveis que não apresentaram distribuição normal. Em seguida foi verificada a adequação amostral em relação ao modelo da AF a partir do Teste de Esfericidade de Bartlett (p < 0,001), da Medida de Kaiser-Meyer-Olkin (KMO = 0,68) e da Medida de Adequação da Amostra (MAA ≥ 0,50) (Pamplona, 2011). A AF com a aplicação do algoritmo Varimax, gerou três fatores. Apenas as variáveis que apresentaram carga fatorial maior ou igual a 0,70 integraram a interpretação dos fatores (Tabela 2). O Fator 1, que explica 42% da variância total dos dados, foi denominado de “Atributos da Acidez do Solo”, e agrega os seguintes atributos: m, variável correlacionada negativamente com o fator, e as variáveis pH, manganês, silício, cálcio, magnésio e zinco, ambas correlacionadas positivamente com este fator (Tabela 2). O pH ácido de solos tropicais tem uma correlação 3+ negativa com os teores de Al (Sousa et al., 2007). Ainda de acordo com estes autores, os micronutrientes disponíveis como Mn e Zn se correlacionam negativamente com o pH do solo, entretanto, mesmo em faixa de pH entre 5,5 e 6, pode-se ter ainda elevada disponibilidade de Mn. Além do mais, Mn e Zn, em suas formas iônicas são complexados e quelatados com a MOS, que por sua vez, ao ser mineralizada libera esses elementos na solução do solo (Silva & Mendonça, 2007). A calagem propicia o aumento do pH do solo favorecendo a mineralização da MOS (Alleoni et al., 2003) e também a liberação do Si mineral na forma de ácido monossilícico (H4SiO4) na solução do solo (Camargo et al., 2007). O Fator 2, que explica 26,10% da variância total dos dados, foi denominado de “Cargas do Solo”, agregando os seguintes atributos: CTC, variável correlacionada negativamente com o fator, e a variável MOS, correlacionada positivamente com o fator (Tabela 2). A CTC é a soma das cargas

negativas das partículas microscópicas do solo, minerais e orgânicas, que são capazes de reter 2+ 2+ + + 3+ + cátions como Ca , Mg , K , Na , Al e H (Mello & Novais, 2007). A quantidade de cargas elétricas negativas dos coloides diminui com o aumento da acidez, o que se reflete na CTC efetiva. Sabe-se que a MOS aumenta a CTC do solo (Silva & Mendonça, 2007), porém ela também contribui com o poder tampão de acidez, bem como outros atributos como o teor de argila e + 3+ de óxidos, pois ambos são fontes de H e Al para a solução do solo (Sousa et al., 2007). O Fator 3, que explica 10,09% da variação total dos dados, foi denominado de “Potássio”, está relacionado exclusivamente com o atributo K (potássio disponível), variável correlacionada positivamente com este fator, indicando uma importante contribuição deste cátion para avaliar a qualidade química dos solos estudados (Tabela 2). O K é um dos nutrientes mais exportados pelas culturas, especialmente no cultivo do cacau, pois além da exportação pelas amêndoas, existe a exportação de K pela casca dos frutos (Sodré et al., 2012; Souza Júnior et al., 2012). O Índice de Qualidade (IQ) multivariado é definido como uma combinação linear dos escores fatoriais (obtidos da AF) e a proporção da variância explicada por cada fator em relação à variância comum (Carvalho et al., 2007). A primeira adaptação desta metodologia para solos foi desenvolvida por Pamplona (2011) com Índices de Qualidade do Solo (IQS) aplicados aos atributos físicos e químicos em plantação de açaí. Com base nos coeficientes de regressão linear da AF, os escores fatoriais foram obtidos por: (i) Atributos da Acidez do Solo = - 0,148(H+Al) + 0,137Ca - 0,036CTC - 0,013K - 0,183m + 0,128Mg + 0,175Mn - 0,025MOS + 0,044P + 0,181pH + 0,150Si + 0,132Zn; (ii) Cargas do Solo = 0,198(H+Al) + 0,156Ca 0,284CTC -0,058K + 0,042m + 0,212Mg -0,107Mn +0,314MOS -0,186P -0,047pH + 0,035Si 0,073Zn; (iii) Potássio = + 0,130(H+Al) - 0,050Ca 0,007CTC + 0,689K + 0,092m - 0,279Mg + 0,248Mn - 0,137MOS -0,061P -0,191pH + 0,090Si +0,430Zn. Para construção do IQSQ, os escores originais foram padronizados para obterem-se novos escores (Tabela 1). Os 12 solos foram classificados com seus respectivos valores de IQSQ, recebendo a classificação de “bom” aqueles com valor ≥ 0,70, de “regular” aqueles com valor ≥ 0,35 e < 0,70, e de “ruim” aqueles com valor < 0,35 (Tabela 1). Apenas 3 solos obtiveram uma boa classificação para o IQSQ (Tabela 1), indicando que os solos cultivados com cacaueiros

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merecem uma atenção especial quanto ao aspecto da qualidade e fertilidade química. CONCLUSÕES Pela Análise Fatorial, permite-se concluir que os atributos químicos relacionados à acidez do solo são primordiais para a avaliação da qualidade dos solos cultivados com cacaueiros no Sudeste da Bahia, seguidos dos atributos matéria orgânica do solo e potássio disponível. As classificações destes solos pelo Índice de Qualidade do Solo baseado na fertilidade química (IQSQ), em particular as de “regular” ou “ruim”, não implicam que os mesmos não sejam apropriados para o cultivo do cacau, mas destaca a importância de práticas de manejo como a correção da acidez e adubação e suas contribuições para o suprimento das demandas nutricionais das plantas e para a sustentabilidade do agroecossistema cacaueiro. REFERÊNCIAS ALLEONI, L. R. F.; ZAMBROSI, F. C. B.; MOREIRA, S. G.; PROCHNOW, L. I. & PAULETTI, V. Liming and electrochemical attributes of an Oxisol under no tillage. Scientia Agricola, 60:119-123, 2003. ARAÚJO, E. A.; KER, J. C.; NEVES, J. C. L. & LANI, J. L. Qualidade do solo: conceitos, indicadores e avaliação. Revista Brasileira de Tecnologia Aplicada nas Ciências Agrárias, Guarapuava-PR, v.5, n.1, p.187-206, 2012. ARAUJO, Q. R.; LOUREIRO, G. A. H. A. & SANTANA, S. O. Armazenamento de carbono em solos cultivados com Cacau Cabruca. In: XIX Reunião Brasileira de Manejo e Conservação do Solo e da Água. 2012. Anais. Lages, Santa Catarina: XIX RBMCSA, 2012. CD-ROM. MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO. COMISSÃO EXECUTIVA DO PLANO DA LAVOURA CACAUEIRA. Programa de Recuperação da Lavoura Cacaueira - 3ª e 4ª etapas. A crise da lavoura cacaueira, condicionantes, ação governamental, análise e recomendações. Nota Técnica. Abril, 2009. 33p.

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EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Manual de métodos de análise do solo. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 1997. 212p.

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Tabela 1 - Identificação e coordenadas geográficas de 12 solos cultivados com cacaueiros (clone PH 16) no Sudeste da Bahia, Brasil, e seus respectivos valores dos escores fatoriais originais e padronizados e Índice de Qualidade do Solo baseado na fertilidade química (IQSQ) do solo na camada de 0 a 15 cm Local/Solo(1)

Município

Georreferências

13o 51’ 08” S 39o 17’ 54” W 13o 46’ 07” S 02 LAd Ituberá 39o 17’ 52” W 13° 40’ 30” S 03 LAd cam Ituberá 39o 14’ 27” W 13o 45’ 21” S 04 PVAd Piraí do Norte 39o 20’ 25” W 13o 44’ 38” S 05 PVAd Gandu 39o 30’ 10”W 16o 29’ 02” S 06 PVAd coe Porto Seguro 39o 23’ 56” W 15o 23’ 15,1” S 07 PVA ali Santa Luzia 39o 25’ 48,6” W 15o 23’ 08” S 08 PAd Santa Luzia 39o 26’ 04” W 15o 17’ 04” S 09 PAd lat Arataca 39o 28’ 43” W 14o 31’ 14” S 10 PVAe cam Uruçuca 39o 15’ 45” W 14o 51’ 36” S 11 CXd Ilhéus 39o 14’ 42” W 14o 51’ 47” S 12 LVAd arg Ilhéus 39o 06’ 47” W Mínimo 01 LVAd

Ituberá

Escore Original

Escore Padronizado

Fator 1 Fator 2 Fator 3

Fator 1 Fator 2 Fator 3

IQSQ Classificação

-0,50

0,65

-0,44

0,33

0,64

0,19

0,41 Regular

-1,23

0,87

0,09

0,06

0,70

0,37

0,31 Ruim

-1,21

0,47

0,32

0,06

0,59

0,45

0,29 Ruim

0,48

-0,24

0,04

0,69

0,38

0,35

0,54 Regular

0,24

-1,56

0,25

0,60

0,00

0,42

0,38 Regular

-1,39

-1,11

-0,50

0,00

0,13

0,16

0,06 Ruim

0,74

1,89

-0,98

0,78

1,00

0,00

0,75 Bom

0,88

0,55

1,94

0,84

0,61

1,00

0,78 Bom

-0,80

-0,31

0,62

0,21

0,36

0,55

0,31 Ruim

1,33

-0,42

0,83

1,00

0,33

0,62

0,73 Bom

0,97

-0,01

-0,59

0,87

0,45

0,13

0,63 Regular

0,49

-0,79

-1,57

0,69

0,22

-0,20

0,42 Regular

-1,39

-1,56

-0,98

Máximo

1,33

1,89

1,94

Variância

5,12

3,14

1,21

Razão Variância

0,54

0,33

0,13

Média 0,47 Regular

(1)

01 - Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico típico; 02 - Latossolo Amarelo Distrófico típico; 03 - Latossolo Amarelo Distrófico cambissólico; 04 - Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico abrúptico; 05 - Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico típico; 06 - Argissolo Vermelho-Amarelo Distrocoeso abrúptico; 07 - Argissolo Vermelho-Amarelo Alítico típico; 08 - Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico; 09 - Argissolo Amarelo Distrófico latossólico; 10 - Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico cambissólico; 11 - Cambissolo Háplico Distrófico típico; 12 – Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico argissólico.

Tabela 2 – Análise Fatorial com rotação ortogonal pelo método Varimax para os dados (transformados) de atributos químicos do solo na camada de 0 a 15 cm de 12 diferentes solos cultivados com cacaueiros (clone PH 16) no Sudeste da Bahia, Brasil Variável 3+

Saturação por Al (m) Potencial Hidrogeniônico (pH) (1) Manganês (Mn) (1) Silício (Si) 2+ Cálcio (Ca ) 2+ Magnésio (Mg ) (1) Zinco (Zn) Acidez Potencial (H+Al) (1) Fósforo (P) Matéria Orgânica do Solo (MOS) Capacidade de Troca Catiônica efetiva (CTC) + Potássio (K )

(1)

Unidade % Adimensional -3 mg dm -3 mg dm -3 cmolc dm -3 cmolc dm -3 mg dm -3 cmolc dm -3 mg dm -1 g kg -3 cmolc dm -3 cmolc dm Autovalor Variância (%)

1 -0,91 0,88 0,88 0,79 0,76 0,71 0,70 -0,66 0,14 -0,01 -0,31 -0,01 5,12 42,68

Fator 2 0,10 -0,18 -0,13 0,22 0,52 0,57 0,06 0,63 -0,60 0,90 -0,91 0,19 3,14 26,19

3 0,11 -0,24 0,26 0,15 0,04 -0,21 0,50 0,25 -0,17 0,00 -0,17 0,80 1,21 10,09

Comunalidade 0,85 0,87 0,86 0,70 0,85 0,88 0,73 0,89 0,41 0,82 0,95 0,68 9,47 78,96

Elementos Extraídos nas Formas Disponíveis no Solo: Mn, Si, Zn e P; (2) MAA – Medida de Adequação da Amostra.

(2)

MAA

0,81 0,73 0,71 0,75 0,69 0,69 0,60 0,75 0,73 0,54 0,58 0,55