Um estudo comparativo de quinze espécies de plantas de cobertura para o manejo do solo em pomares: absorção de água, características de densidade radicular e estabilidade de agregados do solo

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 721 (2023) Citar este artigo

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Aumentar o uso de culturas de cobertura (CCs) é uma necessidade na viticultura sustentável, embora possa colidir com uma possível competição excessiva para com as vinhas. Especialmente em um cenário de mudança climática, este último recurso deve ser minimizado, mantendo os serviços ecossistêmicos. Com o objetivo de identificar CCs para o manejo do piso do vinhedo, o ensaio caracterizou várias espécies de acordo com suas taxas de evapotranspiração (ET), padrões de crescimento radicular e potencial de estabilidade dos agregados do solo. O estudo foi realizado em 2020 em Piacenza (norte da Itália) em 15 espécies CC cultivadas em vasos mantidos ao ar livre e classificadas como gramíneas (GR), leguminosas (LE) e rasteiras (CR). Juntamente com o solo exposto (controle), eles foram dispostos em um delineamento de blocos casualizados completos. A ET das CCs foi avaliada pelo método gravimétrico, começando antes da roçada e depois repetida 2, 8, 17 e 25 dias depois. A biomassa seca acima do solo (ADW), a densidade do comprimento da raiz (RLD), o peso seco da raiz (RDW) e o comprimento da classe de diâmetro da raiz (DCL) foram medidos, e o diâmetro médio do peso (MWD) foi calculado dentro de 0-20 cm de profundidade. Antes da roçada, a ET foi maior em LE (18,6 mm dia-1) e menor em CR (8,1 mm dia-1), sendo esta última ainda menor que o controle (8,5 mm dia-1). As altas taxas de ET apresentadas por LE foram relacionadas principalmente ao desenvolvimento muito rápido após a semeadura, ao invés de uma maior transpiração por unidade de área foliar. Após o corte, a redução de ET de 15 espécies (%) plotada em relação ao índice de área foliar (LAI, m2 m-2) produziu um ajuste muito próximo (R2 = 0,94), sugerindo que (i) uma diminuição linear no uso de água é esperada a qualquer momento começando com um LAI inicial de 5–6, (ii) um efeito de saturação parece ser alcançado além desse limite. A selecção das espécies de cobertura vegetal a utilizar na vinha baseou-se principalmente nas taxas de utilização diurna e sazonal da água, bem como na dinâmica e extensão dos padrões de crescimento das raízes. Dentre os GR, a Festuca ovina destacou-se como a de menor ET devido a sua característica de “nanismo”, tornando-a adequada para cobertura permanente em entrelinhas. Espécies CR confirmaram seu potencial para gramíneas sob a vinha, garantindo rápida cobertura do solo, menores taxas de ET e colonização rasa das raízes.

As vinhas são frequentemente estabelecidas em solos inerentemente pobres1 e sujeitas a práticas de gestão intensiva, ameaçando as funções do solo e os serviços ecossistémicos associados2,3,4. Além disso, o clima mediterrâneo é frequentemente caracterizado por severas secas de verão associadas a chuvas curtas, mas intensas, no outono-primavera, favorecendo o escoamento das águas superficiais2,5, a degradação dos solos e a erosão6,7. O alto escoamento superficial devido a chuvas curtas e fortes no outono-primavera remove a camada mais fértil do solo, reduzindo o conteúdo de matéria orgânica (MOS) do solo e o sequestro de carbono (C), a disponibilidade de nutrientes e a capacidade de retenção de água, levando a uma diminuição geral do solo fertilidade e produtividade agrícola8. Além disso, após a perda de MOS, os agregados do solo tendem a se decompor mais facilmente e a erodibilidade do solo piora9,10. Por fim, o escoamento superficial e a consequente erosão do solo são as principais vias pelas quais os resíduos de fertilizantes e pesticidas chegam às águas superficiais8.

A gestão convencional do solo da vinha afeta as propriedades do solo2,11. A monda mecânica pode induzir a degradação física dos solos da vinha7,12 e modificar as comunidades biológicas do solo em diferentes níveis tróficos13. Por outro lado, a cultura de cobertura de vinha é considerada uma estratégia de gestão sustentável do solo, uma vez que aumenta os serviços ecossistémicos essenciais do solo3, incluindo a infiltração de águas superficiais14, o sequestro de C15 e a redução da erosão do solo7,16,17. Além disso, culturas de cobertura (CCs) podem ajudar a proteger o solo da erosão hídrica e/ou eólica, pois melhoram a estabilidade dos agregados do solo18 e os protegem do impacto das gotas de chuva19.

Os CCs também podem ajudar a melhorar/manter uma estrutura favorável do solo e uma porosidade estável nos vinhedos20, pois o desenvolvimento e a renovação das raízes influenciam diretamente a estrutura do subsolo, aumentando a macroporosidade. Durante o crescimento, as raízes exercem pressão que gera uma reorganização da rede de poros do solo21. Após a decomposição das raízes, os canais cavados pelas raízes permanecem vazios, formando bioporos22,23. Conseqüentemente ao aumento da macroporosidade do solo, a condutividade hidráulica da superfície do solo, a infiltração de água e o reabastecimento do subsolo geralmente melhoram durante a estação chuvosa 24,25. Durante um evento de chuva, se o solo ficar saturado, a condutividade hidráulica da superfície do solo diminui, levando ao escoamento superficial das águas3. Tal diminuição é parcialmente compensada pela presença de um CC26. Além disso, a área foliar CC reduz a energia cinética das gotas de chuva e promove a infiltração de água à medida que aumenta o tempo de permanência da água na superfície do solo24.

0.76) (Fig. 2a) which helped to distinguish two different data clouds. Till LAI values of about 6, the model was linear, having at its lower end all GR and CR species with the inclusion of M. polymorpha (MP) as a legume, while, at the other end, M. truncatula (MT), L. corniculatus (LC) and M. lupulina (ML) were grouped together. T. michelianum (TM) was isolated from all CCs at 22.56 mm day−1./p> 1.0 mm) roots although, most notably, L. corniculatus roots showed the highest abundance for both DCL_M (23.08 cm cm−3) and DCL_C (0.54 cm cm−3)./p> 2000 µm) in the top 10 cm of soil was achieved by L. corniculatus with 461 g kg−1. L. corniculatus differed from the rest of the LE group, whose grand mean (90 g kg−1) was the lowest of the three tested groups. As a legume, T. subterraneum (TS, 122 g kg−1) recorded the lowest values compared to fellow CR species, ranging between 211 (D. repens, DR) and 316 g kg−1 (G. hederacea, GH). GR recorded LM values slightly lower than those of CR, with a mean value of 217 vs 224 g kg-1./p> 1.0 mm) of L. corniculatus compared to other species, thus indicating the important role of large roots in soil aggregation levels. The strong influence of L. corniculatus on soil strength, when grown in monocultures compared to other legumes, has been reported. Interestingly, H. pilosella had higher LM compared to most of the other species, while having lower RLD and RDW. Previous studies reported lower pH of soil under H. pilosella than under other plants66,67, which was found in turn to be negatively correlated with water stable aggregates68. The authors explained the negative correlation between the pH increase and the soil aggregation level by the higher loading of humic acids on the mineral surfaces and by a decrease in the electrostatic repulsive forces between negatively charged substances under soil acidic conditions, resulting in higher coagulation of organic and mineral particles. Therefore, for H. pilosella, the effect on soil aggregation is more related to changes in soil chemical properties rather than to root characteristics./p> 1.0 mm) roots, as adapted from Reinhardt and Miller75. Moreover, RDW (mg cm-3) was gravimetrically determined after drying the roots in a ventilated oven at 60 °C until constant weight./p> 2000 µm), sM (250–2000 µm), m (53–250 µm) and s + c (< 53 µm). Each fraction was isolated by manually moving the sieve up and down 50 times. After each phase, soil aggregates remaining on the top of the sieve were transferred onto an aluminium pan, oven dried at 105 °C and weighed. Water and soil passing through the sieve were poured onto the smaller sieve mesh, thus starting the next phase (wet-sieving). All fractions were corrected for sand content, and the MWD was calculated according to van Bavel76 as follows:/p>