Aula 1 - Importância do estudo da fertilidade do solo

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Fertilidade dos 50105 e Manejo da Aduba~ão de Culturas
01
Imponância do Estudo da
Fertilidade do Solo
Marino 1Tedesco e Car/os A. Bissani
Na formação do solo, a partir de diferentes materiais de origem e emvárias condições climáticas, ocorrem diversos processos químicos, físicose biológicos. As combinações de alguns desses processos sob variadas
influências ambientais dão origem a solos com características químicas e
físicas distintas, oferecendo diferentes condições para o desenvolvimento das
plantas. Em regiões tropicais e subtropicais, os solos são em geral muito
intemperizados, sendo a lixiviação dos sais solúveis o principal processo
pedogenético. Esses solos são em geral ácidos e deficientes em nutrientes
para as plantas.
1.1 Conceito de fertilidade do solo
Um solo fértil é aquele que tem a capacidade de suprir às plantas
nutrientes essenciais nas quantidades e proporções adequadas para o seu
desenvolvimento, visando a obter altas produtividades. A produtividade,
entretanto, depende do conjunto dos fatores de produção, como o clima, a
planta ou outras propriedades do solo. Por exemplo, um solo com condições
desfavoráveis ao crescimento radicular pode ser pouco produtivo, mesmo
sendo fértil.
Para o entendimento dos mecanismos que influenciam a fertilidade do
solo, são necessários conhecimentos básicos de química, física, mineralogia
e biologia. A fertilidade do solo e a eficiência de adubos minerais e orgânicos
são influenciadas por reações e equilíbrios inorgânicos e por processos
metabólicos de microrganismos no solo. Para o manejo adequado da
9
Carlos Alberto Bissani ef 111.
fertilidade do solo, são também necessárias noções de fisiologia vegetal, de
fitotecnia, de estatística e de economia.
Os conhecimentos da fertilidade do solo e das necessidades nutricionais
das plantas possibilitam a identificação e a quantificação dos nutrientes
essenciais, bem como a determinação das épocas, quantidades e formas mais
adequadas para o suprimento desses nutrientes para as plantas.
1.2 Evolução do estudo do desenvolvimento das plantas
No processo de evolução, o homem abandonou a vida nômade e fixou-
se à terra, preferencialmente nas áreas mais favoráveis ao desenvolvimento
da flora e da fauna. O aumento da população criou uma crescente
dependência da alimentação de origem vegetal, obrigando-o a passar da fase
extrativa para o cultivo organizado, ou seja, a produção agrícola. Em toda a
história da humanidade pode-se relacionar o desenvolvimento de civilizações
com o potencial agrícola dos solos, como na Mesopotâmia, no Egito e na
China, onde a alta fertilidade natural mantida pelas enchentes periódicas dos
rios, com deposição de sedimentos, permitiu o surgimento e manutenção das
civilizações antigas. Nesses tempos remotos, a fertilidade natural dos solos e
o clima determinavam a produtividade das culturas.
O estudo do desenvolvimento das plantas evoluiu juntamente com o
estudo do solo. A introdução de práticas visando à restauração da fertilidade
do solo, para a obtenção de maiores colheitas, data de muitos séculos antes
de nossa era. Assim, Homero (800 A.C.) menciona em seu livro (Odisséia) a
utilização de resíduos orgânicos na agricultura.
Na Grécia, já eram conhecidos a adubação verde, o uso de materiais
alcalinos (marga ou carbonato de cálcio friável, com impurezas) e de sais
inorgânicos (salitre). Teofrasto reconhecia a necessidade de utilizar maior
quantidade de adubos em solos depauperados do que em solos ricos, o que
é um dos princípios da tecnologia moderna de recomendações de adubação
com base na análise do solo [1.6].
Os romanos aplicaram conhecimentos sobre agricultura herdados da
Grécia. Plínio (62-113 D.C.), por exemplo, reconheceu que "o calcário deve ser
aplicado em camada fina sobre o solo, tendo efeito por muitos anos, mas
menos que 50 anos" (isso provavelmente correspondia a uma calagem de 5
a 10 tjha).
Os estudos sobre o desenvolvimento das plantas foram retomados na
época do Renascimento. A maior controvérsia entre os estudiosos da época
10
Fertilidade dos Solos e Manejo da Aduba~ão de Culturas
nesta área estava relacionada à origem dos nutrientes das plantas. Conforme
a teoria mais aceita, as plantas se nutriam de húmus. Esta teoria do húmus
se justificava devido aos seguintes fatos:
a) as análises químicas, embora com baixa exatidão, indicavam que as
plantas possuíam, em proporções semelhantes, os mesmos
elementos contidos no húmus;
b) adição de húmus (adubos orgânicos) ao solo favorecia o
crescimento das plantas.
Este fato exemplifica como algumas observações corretas podem
conduzir a uma conclusão errada, quando a natureza dos fenômenos
observados não é conhecida.
O progresso da química (identificação dos elementos, melhoria dos
métodos de análise, etc.) e as descobertas dos mecanismos da respiração e
da fotossíntese possibilitaram ao químico alemão Justus von Liebig (1803-
1873) estabelecer definitivamente os seguintes princípios da nutrição das
plantas, descartando a teoria do húmus.
a) o carbono é obtido do CO2 do ar;
b) o hidrogênio e o oxigênio são obtidos da água; e,
c) os nutrientes minerais são obtidos da solução do solo.
No final do século XIX foi demonstrado, de forma conclusiva, que as
plantas, ao contrário dos animais, podem crescer e se multiplicar dispondo
somente de nutrientes inorgânicos, ar, água e luz solar (seres autotróficos).
1.3 Situação da fertilidade dos solos Rio Grande do Sul
Na região sul do Brasil predominam solos ácidos e com baixo teor de
fósforo, nas condições naturais. Entretanto, as correções destas condições
desfavoráveis para a utilização agrícola dos solos têm modificado esta
situação, observando-se atualmente o aumento da ocorrência de solos com
propriedades químicas mais adequadas ao crescimento de plantas.
O diagnóstico da fertilidade é usualmente feito por análises de amostras
de solos. Os laboratórios que prestam este serviço nos estados do Rio Grande
do Sul e de Santa Catarina constituem a Rede Oficial de Laboratórios de
Análise de Solo (ROLAS), fundada em 1968. Estes laboratórios utilizam
metodologia analítica unificada e participam de programa de controle de
qualidade de análises, que foi iniciado em 1978, sendo o primeiro do Brasil.
Desde 1969 foram feitos vários levantamentos de fertilidade dos solos
do estado do Rio Grande do Sul. No levantamento efetuado em 2000, foram
11
Carlos Alberto Bissani el ai.
utilizados os resultados analíticos de 168.200 amostras de solo analisadas por
oito laboratórios integrantes da ROLAS nos anos de 1977 a 1999 [1.3]. O
estudo destes dados, apresentado a seguir, possibilita o conhecimento da
fertilidade dos solos agrícolas do Estado.
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FIGURA 1.1
Freqüência de amostras de
solo do estado do Rio Grande
do Su I conforme va lores de pH
em água [1.3].
<5,0
Muito
baixo
5,0-5,4
Baixo
5,5-5,9 >6,0.
Médio Alto
pH em água
Pode-se observar na Figura 1.1 que 44% dos solos apresentam pH
inferior a 5,5 (baixo e muito baixo), necessitando de correção para a maior
parte das culturas. Como reflexo do baixo pH, estes solos apresentam baixa
saturação por bases (Ca, Mg, K e Na) na capacidade de troca de cátions
(CTC), e conseqüentemente baixa fertilidade natural. Este fato pode ser
constatado na Figura 1.2, em que aproximadamente uma terça parte dos solos
analisados apresenta valores menores que 60% de saturação por bases (valor
V) na CTC.
A correção da acidez do solo deve ser feita conforme a necessidade das
culturas (ou sistema de cultivo), conforme será estudado no Capítulo 12. Na
Figura 1.3 é mostrada a frequência de amostras de solos do estado do Rio
Grande do Sul em diversas faixas de necessidade de calcário para atingir pH
6,0, adequado à maior parte das culturas. A necessidade média de calcário,
conforme este levantamento, foi de 3,4 t/ha [1.3]. No levantamento feito em
1981, a necessidade média de calcário foi de 4,2 t/ha [1.2], indicando que a
prática da calagem está sendo bastante adotada.12
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Fertilidade dos Solos e Manejo da Adubaoçãode Culturas
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<20 20-40 41-60 61-80 >80
Muito Baixa Média Alta Muito
baixa Alta
% de Saturação por Bases
FIGURA1.2
Freqüência de amostras de
solo do estado do Rio Grande
do Sul conforme valores de
saturação por bases [1.3].
Entretanto, grande parte dos solos agrícolas do Estado do Rio Grande
do Sul apresenta valores médios (26 a 40%) a altos (>40%) de argila (Figura
1.4). Estes solos são potencialmente férteis, desde que corrigida a acidez e
sejam supridos de nutrientes necessários ao adequado crescimento das
plantas.
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<0,8 1,1-2,2 2,7-4,8 5,4-8,3 >9,1 tlha
Muito Baixa Média Alta Muito
baixa Alta
Necessidade de calcá rio
FIGURA1.3
Freqüência de amostras de
solo do estado do RioGrande
do Sul em faixas de
necessidadede calcário para
atingir pH 6,0 [1.3].
13
Carlos Alberto Bissani et aI.
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FIGURA 1.4
Freqüência de amostras de
solo do estado do Rio Grande
do Sul nas classes de
interpretação do teor de
argila [1.3].
<10 11-25 26-40 41-55 >55
% de Argila
5 4 3 4
Classes de Solo
Os nutrientes N, P e K são os elementos minerais que freqüentmente
limitam o crescimento das plantas, por serem exigidos em maior quantidade
(N e K) ou devido a mecanismos de insolubilização no solo (P). À exceção das
leguminosas que fixam o N do ar pela simbiose com bactérias, estes três
nutrientes devem ser supridos pela adubação (orgânica ou mineral) na maioria
das culturas e dos solos.
A matéria orgânica é a principal fonte de N do solo para as plantas não
leguminosas, sendo este disponibilizado pela mineralização dos compostos
orgânicos. Na Figura 1.5 pode-se observar que a maior parte dos solos do
estado do Rio Grande do Sul (64%) apresenta teor médio de matéria orgânica
(2,5 a 5,0%). A adubação nitrogenada das culturas depende, portanto, do teor
de matéria orgânica do solo (Capítulo 09).
A baixa disponibilidade de Pnos solos ácidos é o principal! fator limitante
do rendimento das culturas. No estado do Rio Grande do Sul, a maior parte
dos solos (58%) apresenta teores baixo e muito baixo deste nutriente (Figura
1.6), devendo ser o mesmo adicionado pela adubação.
Predominam entretanto no estado do Rio Grande do Sul solos com
teores altos e muito altos de K (73%). Este fato é devido à menor
intemperização dos solos, à presença de minerais que contêm este elemento
e à CTCadequada (Figura 1.7). Nestas classes de solos, a adubação potássica
é reduzida à reposição das quantidades retiradas pelas culturas.
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Fertilidade dos Solos e Manejo da Aduba~ão de Culturas
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<1,2 1,3-2,5 2,6-3,7 3,8-5,0 >5,0
% de Matéria Orgânica
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Muito
baixo
Baixo Médio Alto Muito
Alto
FIGURA1.5
Freqüência de amostras de
solo do estado do Rio Grande
do Sul conforme o teor de
matéria orgânica [1.3].
FIGURA1.6
Freqüência de amostras de
solo do estado do RioGrande
do Sul conforme a
interpretação do teor de
fósforo extraído pelasolução
de Mehlich-1 [1.3].
1.4 Respostas das culturas à adubação e à calagem
A possibilidade de aumento da área plantada é pequena em regiões de
alta ocupação territorial, como no caso do estado do RS. O aumento da
produção agrícola deve ser obtido pela elevação da produtividade das terras.
Por exemplo, o aumento do rendimento pela utilização correta da calagem nas
principais culturas do estado do RS, no período de 1990 a 1995 equivaleria
à produção obtida em 1,0 milhão de hectares [1.5]. Para a implantação desta
Teor de Fósforo
15
Carlos Alberlo Bissani el aI.
área, deveriam ser gastos R$ 1.077 x 106, caso estas terras fossem
disponíveis. O custo do calcário para obter este acréscimo de rendimento nas
áreasjá cultivadas seria de R$ 450 x 106, ou seja, somente 42% (Tabela 1.1).
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FIGURA1.7
Freqüência de amostras de
solo do estado do Rio
Grande do Sul conforme a
interpre-tação do teor de
potássio extraído pela
solução de Mehlich-l [1.3]..
<40 40-60 60-80 80-120 >120 mg/dm3
Muito Baixo Médio Alto Muito
baixo Alto
Teor de Potássio
Cultura
Incremento
de produção
Acréscimo
de ICMS (1)
TABELA1.1 Possibilidade de incremento da produção edearrecadação (ICMS) pela
utilização da calagem em algumas culturas do estado do RS(período
de 1990/94 [1.5]
Soja
Milho
Trigo
Arroz
1000 t
852
731
438
7
Acrécimo
de área
1000 ha
461
312
181
52
Custo de
implantação
R$x106
414
243
381
39
Custo do
calcário
R$x106/ano
240
135
33
9
R$x106/ano
33,6
18,3
99,0
2,1
TOTAL 2.095 75,31.006
(1) Média de 7,5% (Base de cálculo: 1U$ == 3R$)
1.077 450
Assim como a calagem, a adubação bem praticada pode ser altamente
rentável. O rendimento médio de soja obtido no estado do RS na safra
2002/03 foi de aproximadamente 2,94 t/ha (em 3,4 x 106/ha). Existe
atualmente base tecnológica para obter um aumento de rendimento médio de
16
Fertilidade dos $olos e Manejo da Aduba~ão de Culturas
pelo menos 20%. Para alcançarmos este nível de rendimento, considerando
os teores médios de P (baixo, conforme a Figura 1.6) e K ( alto, conforme a
Figura 1.7), seriam recomendados 60 kg de P20s/ha/ano e 50 kg de
K20/ha/ano [1.7] (Anexo 5). °suprimento destes nutrientes com superfosfato
triplo e cloreto de potássio ao preço atual (item 19.7.3) custaria R$ 436 x
106/ano. ° valor do incremento de produção (U$ 175/t) seria entretanto de
R$ 960 x 106/ano, com R$ 72 x 106/ano de acréscimo de ICMS.
1.5 Fertilidade e utilização de fertilizantes no Brasil
Os solos brasileiros são em geral muito intemperizados e,
conseqüentemente, ácidos e de baixa fertilidade. Na maior parte dos casos,
são deficientes em fósforo e necessitam de correção da acidez para possibilitar
o crescimento adequado da maioria das plantas cultivadas.
A correção das deficiências de um ou mais nutrientes pode ser feita
facilmente pela utilização de fertilizantes orgânicos ou inorgânicos e corretivos
da acidez do solo. Devido ao seu custo elevado, devem ser bem utilizados,
visando à sua maior eficiência imediata e residual.
As quantidades de adubos utilizadas no Brasil são baixas, mesmo
possuindo solos pouco férteis. Em média, são aplicados nas lavouras somente
51 kg de fertilizantes/ha/ano, comparados com 790 na Holanda, 431 na
Alemanha, 377 na Inglaterra, 105 na China e Estados Unidos, 81 na Rússia e
3 na Argentina [1.1]
A maior utilização de fertilizantes no Brasil ocorre nas grandes culturas
industriais: cana-de-açúcar, café, soja, trigo, milho, hortaliças e frutíferas. A
utilização média de adubo nestas culturas é de 94 kg/ha/ano. Por outro lado,
aproximadamente 45% da área cultivada no Brasil não é adubada [1.4].
1.6 Você sabia?
1.6.1 °moi
° moi é um número, estabelecido como sendo igual a 6,02 x 1023
unidades. É utilizado para numerar grandes quantidades de coisas. Pode-se
ter um moi de laranjas, um moi de grãos de trigo, um moi de átomos, um moi
de moléculas, um moi de Íons, um moi de cargas elétricas, etc. Ao saber deste
conceito, um jovem estudante de Química, em momento de muita paixão,
17
Carlos Alberto Bissani el aL
prometeu à namorada: vou dar-te um mal de beijos. Esta, bastante
interessada, quiz saber quanto tempo estaria sendo beijada, supondo uns
beijinhos rápidos, de três segundos. O que você acha?
1.6.2 A água do mar
Provavelmente você já esteve na praia de mar e também deve ter
levado um caldo, verificando que a água do mar é salgada. De fato, a análise
da mesma mostra isto (Tabela 1.2).
TABELA 1.2 Composição aproximada da água do mar (Enciclopédia Britânica)
Ion Concentração (mg/L) Ion Concentração (mg/L)
Na+ 10.685 cr 19.215
K+ 396 504= 890
Ca 410 N03' + NH4+ 0,7
Mg 1.287 Si 3
AI 0,001 P 0,09
Fe 0,003
Pergunta-se:
a) porque a água do mar ésalgada?
b) o que tem a ver a composição da água do mar com a fertilidade do
solo?
c) porque a água do mar contem mais Na do que K?
d) porque a água do mar tem mais Mg do que Ca7
e) porque a água do mar tem baixos teores de Fe e AI?
Observação: como a água do mar não dá choque (mas conduz corrente
elétrícal) deve ter a mesma concentração de ânions e de cátions.
1.6.3 Conversão de unidades
Na interpretação de resultados analíticos de laudos de análises é
necessário transformar unidades. No Manual de Adubação e de Calagem
para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina (referência
[1. 7]), são utilizadas as seguintes unidades:
18
Fertilidade dos Solos e Manejo da Aduba~ão de Culturas
Em solos. % (m/v) para teores de argila e de matéria orgânica;
mq/drn" para P (Mehlich-1 e resina) e K;
cmolc/dm3 para AI, Ca, Mg, (H+AI) e CTC;
rnq/drn" para 6, Cu, Zn, Mn, 5 e Na;
g/dm3 para Fe.
Em plantas. % (rn/rn) para macronutrientes;
rnq/kq para micronutrientes.
Caso os resultados analíticos sejam apresentados em outras unidades,
é necessário transformá-Ias para as unidades especificadas acima, para utilizar
as tabelas de interpretação apresentadas no Manual.
Vamos fazer então os seguintes exercícios:
a) converter 98 mq/dm' de K e 240 rnq/drrr' de Ca em cmoVL (K=39,l;
Ca=40);
b) a análise de um solo indicou o teor de 1,2 g/kg de P total e
densidade de 1,3 g/cm3; a) converter o teor de P em mq/drrr': b)
calcular a quantidade equivalente em pps em kq/ha na camada
superficial (0-20 cm) (P=31; 0=16; 1 ha=10.000m2);
c) foram adicionadas a um solo 5 t/ha de um calcário com 30% de CaO,
incorporado na camada de 0-20 cm de profundidade. Qual o aumento
esperado no teor de Ca, em cmoVL, no solo da referida camada,
supondo que todo o calcário seja dissolvido? (Ca=40; 0=16);
d) nas mesmas condições da questão anterior, qual a dose de gesso
agrícola (Ca504.2H20) que deveria ser aplicada para suprir ao solo a
mesma quantidade de Ca? (5=32; 0=16; H=l).
19