Fertilidade do solo

Fertilidade do solo

(Parte 1 de 7)

1 Fertilidade do solo

1 - Nutrientes De Plantas E Conceitos Básicos Em Fertilidade Do Solo4
1.1. Caracterização de nutrientes de plantas4
1.2. Fertilidade do solo - conceito e importância5
1.3. Disponibilidade de nutrientes6
1.4. Lei do mínimo9
1.5. Fertilidade do solo e produtividade10
2 - INTERAÇÃO NUTRIENTE - SOLO12
2.1. O ar do solo12
2.2. A solução do solo14
2.3. Os componentes sólidos do solo15
2.4. Desenvolvimento de cargas elétricas em solos16
2.5. Retenção e troca de íons no solo20
2.6. Conceitos básicos sobre CTC2
2.7. Os organismos do solo25
3 - TRANSPORTE DE NUTRIENTES PARA AS RAÍZES27
3.1. fluxo de massa27
3.2. Difusão29
4 - ACIDEZ DO SOLO34
4.1. Origem da acidez dos solos34
4.2. Componentes da acidez dos solos37
4.3. Poder tampão dos solos39
4.4. Causas do pouco crescimento das plantas em solos ácidos e alcalinos40
5 - NITROGÊNIO NO SOLO47
5.1. Ciclo e formas do nitrogênio no solo47
5.2. Fatores que afetam o teor de nitrogênio no solo50
5.3. Transformações do nitrogênio no solo51
5.3.1. Mineralização51
5.3.2. Imobilização52
5.3.3. Nitrificação5
5.3.4. Denitrificação58
5.4. Princípios da avaliação da disponibilidade de nitrogênio no solo60
6 - FÓSFORO NO SOLO63
6.1. Formas e dinâmica do fósforo no solo63
6.1.1. Fósforo na Solução64
6.1.2. Fósforo Precipitado6
6.1.3. Fósforo Adsorvido68
6.1.4. Fósforo Mineralogicamente Estável69
6.1.5. Fósforo Orgânico71
6.2. Princípios da avaliação da disponibilidade de fósforo no solo72
7 - ENXOFRE NO SOLO76
7.1. Formas e dinâmica do enxofre no solo76
7.1.1. Enxofre na Solução7
7.1.2. Enxofre Adsorvido78
7.1.3. Enxofre Orgânico79
7.2. Princípios da avaliação da disponibilidade de enxofre no solo80
8 - POTÁSSIO NO SOLO82
8.1. Formas e dinâmica do potássio no solo82

Índice 8. 1. 1. Potássio na Solução ....................................................................................... 83

8.1.2. Potássio Trocável84
8.1.3. Potássio Não Trocável86
8.1.4. Potássio Mineral86
8.1.5. Potássio Lixiviado87
8.2. Princípios da avaliação da disponibilidade de potássio no solo89
Í9 - CÁLCIO NO SOLO91
9.1. Formas e dinâmica do cálcio no solo91
9.1. 1. Cálcio na Solução92
9.1.2. Cálcio Trocável93
9.1.3. Cálcio Mineral93
9.1.4. Cálcio Lixiviado94
9.2. Princípios da avaliação da disponibilidade de cálcio no solo96
10 - MAGNÉSIO NO SOLO97
10.1. Formas e dinâmica do magnésio no solo97
10.1.1 . Magnésio na Solução97
10.1.2.Magnésio Trocável98
10.1.3.Magnésio Mineral9
10.1.4.Magnésio Lixiviado9
10.2. Princípios da avaliação da disponibilidade de magnésio no solo9

3 LITERATURA CITADA .................................................................................................... 101

1 - NUTRIENTES DE PLANTAS E CONCEITOS BÁSICOS EM FERTILIDADE DO SOLO

Uma destacável característica dos seres vivos, notadamente das plantas, diz respeito à capacidade de conversão de elementos químicos absorvidos do meio ambiente em componentes celulares. Assim, por exemplo, carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre são os elementos formadores de proteínas-constituintes protoplasmático de vital importância para o crescimento e desenvolvimento das plantas.

Vários elementos químicos são essenciais à produção vegetal, pois, sem qualquer um deles as plantas não conseguem completar o seu cicio de vida. Portanto, são considerados nutrientes de plantas. Exceto o carbono, oxigênio e hidrogênio que são supridos às plantas através de água e do ar, os demais elementos essenciais ao crescimento das plantas têm o solo como fonte primária.

A Fertilidade do Solo, importante disciplina no contexto da agropecuária brasileira, procura, em sua parte básica, estudar os aspectos relacionados com a dinâmica, suprimento e disponibilidade dos nutrientes de plantas.

1.1. Caracterização de nutrientes de plantas

A essencialidade de certos elementos químicos às plantas está relacionada, em resumo, ao fato do elemento ser constituinte de um metabólito essencial ou ser requerido para ação de um processo metabólico, por exemplo, para ação de uma enzima (Arnon & Stont, 1939). Com base nisto, os seguintes elementos são considerados nutrientes de plantas: Carbono, Hidrogênio, Oxigênio Nitrogênio, Fósforo, Enxofre, Potássio, Cálcio, Magnésio, Ferro, Manganês, Cobre, Zinco, Molibdênio, Boro e Cloro.

O cloro foi o último elemento essencial a ser descoberto (Broyer et al., 1954). A lista apresentada pode não ser definitiva, pois, elementos exigidos em quantidades negligíveis podem ainda se mostrarem essenciais.

Relacionada a essencialidade dos elementos, não se deve confundir a essencialidade de certos elementos para microrganismos vivendo em associação com as plantas como sendo essenciais as mesmas. Por exemplo, o cobalto é essencial às bactérias fixadoras de nitrogênio, mas não às plantas. De qualquer forma, visando a produção de soja sob fixação de nitrogênio, o agricultor terá de preocupar-se com a disponibilidade de cobalto no solo.

Os nutrientes supridos pelo solo não são exigidos em iguais quantidades pelas plantas. O principal fator que controla o teor de nutrientes nas plantas é o potencial de absorção, que é geneticamente fixado. Assim, por exemplo, o teor foliar de N e K é cerca de dez vezes maior que o de P, S e Mg ou cerca de mil vezes maior que o de ferro, zinco e manganês. Variações dessa natureza ocorrem em todas as espécies vegetais. Todavia, entre espécies, pode haver diferenças quanto ao teor de um dado nutriente, o que também é geneticamente determinado.

Uma divisão, de certa forma arbitrária, quanto a exigência, classifica os nutrientes que ocorrem em teores mais elevados nas plantas como Macronutrientes - N, P, K, Ca, Mg e S. Por sua vez, os menos exigidos são denominados Micronutrientes - Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B e CI.

Os nutrientes de plantas são indispensáveis para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Numa agricultura cada vez mais científica, o agricultor tem de estar muito atento para a capacidade do solo em suprir os nutrientes de plantas, ou seja, para a fertilidade do solo a ser cultivado.

1.2. Fertilidade do solo - conceito e importância

A fertilidade do solo como disciplina, em sua definição mais simples, pode ser considerada como o ramo da ciência do solo que estuda a capacidade dos solos em suprir nutrientes de plantas. Em tal estudo, para cada nutriente, procura-se aprofundar os conhecimentos para melhor entender as transformações, a mobilidade e a disponibilidade de cada um às plantas.

Fazendo-se uso de conhecimentos básicos adquiridos e da correta avaliação da capacidade do solo em suprir nutrientes às plantas, pode-se, quando necessário, fazer a correta adoção de práticas corretivas e de adubação, ou seja, fazer o correto manejo da Fertilidade do Solo. Este é o escopo da parte aplicada da disciplina Fertilidade do Solo.

Não se pode ignorar a existência de solos férteis, que permitem a obtenção de elevadas produtividades, sem uso de corretivos ou de fertilizantes - pelo menos enquanto sua capacidade de suprir nutrientes de plantas persistir.

Todavia, a maioria dos agricultores estão em luta constante para suplantar deficiências de nutrientes na busca por maiores produtividades. Presume-se que cerca de 70% dos solos cultivados no Brasil apresentam uma ou mais limitação séria da fertilidade (Lopes, 1975; Sanchez & Salinas, 1981). Mas, através dos conhecimentos gerados pela pesquisa em fertilidade do solo, solos aparentemente improdutivos podem tornar-se destacados produtores de alimentos.

Mais do que nunca, o agricultor precisa conscientizar-se que o correto manejo da fertilidade do solo é responsável por cerca de 50% dos ganhos de produtividade das culturas. É lamentável que diversos conhecimentos básicos sobre a fertilidade do solo ainda não são devidamente adotados por muitos agricultores brasileiros. A título de exemplo, cita-se o fato de que a análise química do solo - o mais usado método de avaliação da fertilidade do solo nos países desenvolvidos - ainda é grandemente desprezada, às vezes, até mesmo por técnicos.

Além da destacada importância da aplicação dos conhecimentos em fertilidade do solo para a produção vegetal em áreas antes improdutivas, deve-se ressaltar que os avanços em geral na agricultura - irrigação, uso de variedades mais produtivas, manejo mais eficiente do solo, etc. - tendem a aumentar ainda mais a importância do manejo da fertilidade do solo na produção vegetal.

Finalmente, é preciso destacar que o uso inadequado de fertilizantes, tanto de natureza mineral quanto orgânica, além do baixo retorno econômico, pode resultar em sérios problemas ao meio ambiente. Aí estão as preocupações com a contaminação de águas subterrâneas, com a eutroficação de lagos e rios e, até mesmo, com a contaminação dos próprios alimentos produzidos. Através da aplicação dos conhecimentos da fertilidade do solo pode-se conciliar a economicidade da atividade agrícola com a preservação do meio ambiente, no que concerne ao uso de corretivos e fertilizantes.

Quando definiu-se fertilidade do solo como sendo a disciplina que estuda a capacidade dos solos em suprir nutrientes de plantas, estava implícito o fato de que "suprir” implica em o solo ter o nutriente e, ao mesmo tempo, fornecê-lo às raízes. Em outras palavras, o nutriente em forma capaz de ser suprido é considerado disponível às plantas. Com isso, o termo nutriente disponível é muito usado em fertilidade do solo, mas, que precisa ser melhor entendido.

1.3. Disponibilidade de nutrientes

De forma simplificada, pode-se considerar como disponível o somatório da quantidade de nutriente na solução do solo - capaz de chegar até a superfície da raiz - mais a quantidade que se encontra na fase sólida - capaz de ressuprir prontamente a solução do solo à medida que o nutriente da fase líquida vai sendo absorvido. Entretanto, este conceito precisa ser aprofundado, de forma a considerar os fatores que afetam a disponibilidade de um dado nutriente em toda a plenitude da relação solo-plantamicrorganismos.

A Figura 1.1., procura mostrar esquematicamente os fatores que afetam a disponibilidade- de um nutriente X. O primeiro fator - representado na Figura pelo número 1 - a afetar a disponibilidade do nutriente X é o seu poder tampão ou fator capacidade. Como será detalhado adiante, a quantidade do nutriente em solução representa o fator intensidade. Mas, a concentração de qualquer, nutriente em solução é normalmente muito pequena, de forma que as plantas, apesar de apenas absorverem os nutrientes da solução, ficam quase totalmente na dependência da fração do nutriente retido na fase sólida capaz de ressuprir a solução do solo. O nutriente existente na fase sólida em forma disponível representa o fator quantidade. Assim sendo, o fator capacidade ou poder tampão do nutriente X é dado pela relação quantidade/intensidade. Para cada nutriente, em capítulos específicos desta monografia, será enfatizado o seu poder tampão.

O número 2 na Figura 1.1. representa o fator transporte, de grande importância na disponibilidade dos nutrientes. O nutriente X para ser absorvido pela raiz necessita ser transportado até a superfície radicular. Assim, o teor disponível de um dado nutriente, em função do fator transporte, depende de aspectos físicos do solo tais como textura, compactação e teor de água. A umidade do solo é de relevada importância para a disponibilidade dás nutrientes, portanto, as condições de precipitação necessitam ser consideradas para melhor interpretar o conceito de disponibilidade. Devida a importância do fator transporte na disponibilidade dos nutrientes, este assunto será tratado com detalhes no capítulo 3.

O terceiro fator - representado na Figura 1.1. pelo número 3 - a afetar a disponibilidade do nutriente X é o fator interação. Mais especificamente, a presença de outro nutriente ou de certos elementos químicos - representados por Y - pode afetar seriamente a disponibilidade do nutriente X. A disponibilidade pode ser reduzida, em primeiro lugar, através da interação à nível de solução de solo. Neste caso, reações de precipitação - alumínio com fósforo, por exemplo - reduzem a concentração de X na solução e, consequentemente, sua disponibilidade, Em segundo lugar, a interação pode ocorrer a nível da superfície radicular, ou seja, o nutriente ou elemento Y competindo com o nutriente X pelos sítios de absorção na raiz. Por exemplo, o amônio é um potente inibidor da absorção de potássio (Vale, 1988). São vários os casos de competição durante o processo de absorção, tratados em profundidade na nutrição mineral de plantas.

Figura 1.1. Representação esquemática dos vários fatores que afetam a disponibilidade de nutrientes (veja texto).

No caso de Y representar um radical orgânico e X um dos micronutrientes catiônicos, a complexação ou quelação do micronutriente pode aumentar a sua concentração em. solução e, consequentemente, o seu transporte até a superfície radicular. Portanto, neste caso, a interação entre Y e X promove aumento na disponibilidade de X. Em termos práticos, conforme será discutido no capítulo 10, em solos mais arenosos a presença de resíduos orgânicos, mesmo em pequenas quantidades, é de relevada importância para promover maior aquisição de Fe, Mn, Zn e Cu pelas plantas.

O número 4 na Figura 1.1. representa o fator planta. Cada vez mais é reconhecido o papel da planta em alterar a disponibilidade de nutrientes no solo, ou seja, cada vez mais reconhece-se o papel das plantas na aquisição dos nutrientes do solo.

Principalmente para os nutrientes de baixa mobilidade, como por exemplo para o fósforo, a morfologia e o crescimento radicular exercem fundamental papel em alterar a disponibilidade deste nutriente.

Merece destaque também a associação das raízes com micorrizas. As hifas dos fungos micorrízicos aumentam a área de absorção promovendo maior aquisição de nutrientes, notadamente de fósforo (Siqueira & Paula, 1986). Em suma, as hifas minimizam o efeito do fator transporte na disponibilidade do fósforo.

A raiz das plantas, dentro de certos limites tende a criar um ambiente próprio de 1 a 4 m ao seu redor - rizosfera -, com condições, muitas vezes, bastante distintas do solo adjacente. Assim, as alterações de acidez e de potencial de oxi-redução promovidas pelas plantas na rizosfera ou a exsudação dos mais variados compostos orgânicos podem resultar em sensíveis alterações na disponibilidade dos nutrientes.

É muito comum observar diferenças de pH de uma a duas unidades entre a rizosfera e a massa de solo adjacente. Como será detalhado adiante, a acidez do solo exerce importante papel na disponibilidade de nutrientes. Por exemplo, a alteração de apenas uma unidade no valor de pH pode alterar a disponibilidade de ferro em cerca de mil vezes. Portanto, na massa de solo, que é a parte analisada quimicamente no laboratório uma condição de pH elevado implica em baixíssima disponibilidade de ferro. Todavia, ao cultivar esse solo, certas plantas podem criar um ambiente de pH rizosférico com maior acidez, de forma a aumentar a disponibilidade deste nutriente.

A quelação ou complexação com substâncias orgânicas de baixo peso molecular exudadas pelas raízes aumenta a concentração de micronutrientes catiônicos na solução do solo bem como o transporte dos mesmos até a superfície radicular. Portanto, aumenta à disponibilidade destes nutrientes. Neste mesmo sentido, os ácidos orgânicos podem aumentar a disponibilidade de fósforo por promoverem uma redução na atividade de ferro e/ou de alumínio na solução do solo.

As plantas, finalmente, podem também alterar a disponibilidade dos nutrientes através da absorção propriamente dita - última etapa do processo de aquisição do nutriente. Há variações entre espécies quanto a capacidade de absorção de nutrientes e, o que é mais relevante, variações entre genótipos de uma mesma espécie.

Enfim, cada vez mais precisa-se estar atento para o papel da planta na disponibilidade dos nutrientes. Além de se considerar a capacidade do solo em suprir, precisa-se considerada capacidade da planta em adquirir o nutriente, ou seja, o que a planta pode fazer para alterar a disponibilidade dos nutrientes. Portanto, para melhor entender o conceito de disponibilidade de nutrientes precisa-se considerar toda a plenitude da relação solo-planta. A bem da verdade, precisa-se considerar toda a plenitude da relação solo-planta-microrganismos.

Como se sabe, são utilizados vários métodos de análise do solo para avaliar a disponibilidade dos nutrientes. Sem dúvida, a tarefa dos extratores químicos é das mais difíceis. Por isso, deve-se estar atento, pois, a disponibilidade nem sempre pode ser expressa diretamente por um número.

Para maximização da produtividade vegetal, há necessidade de uma adequada disponibilidade de N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo e Cl. Se não, a produção será limitada pelo nutriente em menor disponibilidade.

1.4. Lei do mínimo

A lei do mínimo, formulada por Liebig em 1862, diz que a produção das culturas é limitada pelo nutriente em menor disponibilidade no solo, mesmo que todos os outros estejam disponíveis em quantidades adequadas. Apesar de não ser considerada uma lei propriamente dita, essa proposição simples deste químico alemão é de importância universal no manejo da fertilidade do solo, visando uma recomendação equilibrada de fertilizantes.

O equilíbrio de nutrientes é um conceito vital em fertilidade do solo, pensando-se na produção das culturas. O exemplo do Quadro 1.1. mostra como a aplicação de potássio, em solo com baixa disponibilidade deste nutriente, foi importante para a resposta da braquiaria ao nitrogênio. Quando potássio não foi aplicado, não houve resposta ao nitrogênio (Carvalho et al., 1991).

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