Conceitos sobre fertilidade e produtividade

Conceitos sobre fertilidade e produtividade

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Departamento de Solos e Engenharia Rural Disciplina Solos I - 401.1193-8

CAPÍTULO 1 CONCEITOS SOBRE FERTILIDADE E PRODUTIVIDADE

Profa Responsável: Sânia Lúcia Camargos

1. INTRODUÇÃO

O crescimento vegetal não é função de um único fator, mas da ação interativa de muitos. Os fatores que controlam o crescimento das plantas podem ser: a)Genéticos: a seleção de variedades mais resistentes ao ataque de pragas e doenças é fato conhecido e de grande importância no processo produtivo. b)Ambientais: a umidade, a aeração, a energia solar, a temperatura, o solo, as pragas e doenças, os microorganismos do solo e as práticas culturais.

Estes fatores estão estritamente relacionados, mas podem ser agrupados em Clima, Solo,

Vegetal e também o Homem que engloba nele todos os fatores que manejados são capazes de modificar a produção.

Cada fator afeta diretamente o crescimento das plantas e cada um está relacionado aos outros.

Exemplificando: a água e o ar ocupam o espaço poroso do solo, e os fatores que afetam as relações de água necessariamente influenciam o ar do solo. Por sua vez, mudanças no teor de umidade afetam a temperatura do solo. O crescimento de raízes é influenciado pela temperatura, água e ar.

2. CONCEITOS BÁSICOS DE FERTILIDADE DO SOLO

A fertilidade do solo é parte da ciência do solo que estuda a capacidade em suprir (ter e fornecer) nutrientes às plantas. Ela estuda quais os elementos essenciais, como, quando e quanto eles podem interagir com o vegetal; o que limita sua disponibilidade e como corrigir deficiências e excessos. Cada nutriente é estudado profundamente para entender melhor as transformações, a mobilidade e a “disponibilidade” de cada um às plantas.

Em decorrência à necessidade de se avaliar a fertilidade do solo sob uma visão integral e dinâmica, tem-se empregado os termos: a)Fertilidade natural: é a fertilidade decorrente do processo de formação do solo (material de origem x ambiente). b)Fertilidade atual: é a fertilidade do solo após ter sofrido a ação do homem. É a fertilidade que o solo apresenta após receber práticas de manejo para satisfazer as necessidades das culturas; dá a idéia da fertilidade de um solo já trabalhado. c)Fertilidade potencial: é aquela que pode ser manifestada sob determinadas condições. Nestes casos, evidencia-se a existência de algum elemento ou característica que impede o solo de mostrar sua capacidade real de ceder nutrientes. Ex: c.1) solos ácidos, onde o Alumínio (Al) é alto e Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Fósforo (P) é baixa.

Alguns outros conceitos importantes em fertilidade são: Solo fértil: é aquele que contêm todos os nutrientes em quantidades suficientes e balanceadas em formas assimiláveis; possui boas características físicas e microbiológicas e é livre de elementos tóxicos. Solo produtivo: é um solo fértil situado em regiões com condições favoráveis. Ex: clima, declividade, pedregosidade, alta compactação.

Importante: Um solo fértil não é necessariamente um solo produtivo, mas todo solo produtivo é um solo fértil. Porquê? Alguns fatores como drenagem (umidade), insetos, doenças dentre outros, limitam a produção mesmo com fertilidade adequada. Vale destacar que:

Cerca de 70% dos solos cultivados no Brasil, apresentam alguma limitação séria de fertilidade.

Portanto, através dos conhecimentos gerados pela pesquisa em fertilidade, solos aparentemente improdutivos podem se tornar grandes produtores de alimentos. A aplicação dos conhecimentos de fertilidade do solo pode conciliar a economicidade da atividade agrícola com a preservação do meio ambiente.

Fertilidade do solo x outras disciplinas:

Para melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem na área de fertilidade do solo, é necessário o conhecimento de gênese, morfologia, física e classificação de solos, além de conhecimentos básicos de química, biologia, estatística e fisiologia de plantas, principalmente nutrição e microbiologia do solo.

3. NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA AS PLANTAS

Para que uma planta se desenvolva normalmente, ela necessita de alguns requisitos indispensáveis: local favorável à fixação de suas raízes. Temperatura adequada, luz solar, ar, água, quantidade suficiente de elementos nutrientes, etc. Essas necessidades são atendidas, em maior ou menor proporção, pelas condições de clima e solo do local onde se encontra a planta.

Atendida as necessidades básicas acima mencionadas, as plantas superiores providos de clorofila, partindo do carbono, oxigênio e hidrogênio, retirados do ar e da água e de diversos elementos provenientes do solo, conseguem, com o auxílio da energia fornecida pela luz solar, sintetizar a matéria orgânica necessária à sua própria formação. Resumidamente, temos:

Planta ⇒ H2O + luz + nutrientes Assim, através da FOTOSSÍNTESE, as plantas têm a capacidade de formar em suas células clorofiladas, inicialmente compostos orgânicos de estrutura simples, depois partem daí para compostos de estrutura mais complexa, como celulose, amido, açúcares diversos, ácidos orgânicos, gorduras, proteínas, enzimas, vitaminas, etc. Vale lembrar a equação geral da fotossíntese:

6 CO2 + 6 H2O + luz ⇒ 6 O2 + 6 (CH2O) + ATP (energia)

Figura. Nutrientes essenciais às plantas.

Para sintetizar todas estas substâncias, as plantas utilizam 18 elementos considerados indispensáveis ao seu metabolismo e que são denominados, nutrientes de plantas, e são agrupados ou classificados da seguinte forma: a)Orgânicos : carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), que são elementos originados da água e ar.

São responsáveis pela formação de cerca de 90 a 96% dos tecidos vegetais. b)Minerais : Macronutrientes (primários e secundários) e Micronutrientes, que são elementos originados do solo e responsáveis por cerca de 10 a 4% dos tecidos vegetais. Os macronutrientes são requeridos em maiores quantidades pela planta, e os micronutrientes são aqueles requeridos em menores quantidades. É importante ressaltar que embora sejam requeridos em menor quantidade, os micronutrientes são tão necessários à planta quanto os macronutrientes, sendo esta separação meramente quantitativa (pelos teores encontrados nas plantas), podendo variar entre as diferentes espécies. •Macronutrientes primários: nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K).

•Macronutrientes secundários: cálcio (Ca), magnésio (Mg) e enxofre (S).

•Micronutrientes: boro (B), cloro (Cl), cobalto (Co), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês

(Mn), molibdênio (Mo), silício (Si) e zinco (Zn).

A separação entre macronutrientes primários e secundários é apenas didática, uma vez que eles são igualmente essenciais.

No estudo da fertilidade do solo, os elementos C, H e O não são considerados, pois o solo não é a maior fonte destes, conforme visto acima.

Na análise da matéria seca de uma planta de milho, por exemplo, encontra-se cerca de 43,5% de carbono, 4,5% de oxigênio e 6,2% de hidrogênio. Os macronutrientes primários respondem por cerca de 2,7% do total analisado, isto é, 1,5% de nitrogênio, 0,2% de fósforo e 1,0% de potássio. Os macronutrientes secundários totalizam perto de 0,6% de matéria seca, sendo 0,23% de cálcio, 0,2% de magnésio e 0,2% de enxofre; os micronutrientes entram com porcentagens bem reduzidas que variam de 0,0001 a 0,08% do material analisado.

Os macronutrientes são expressos em % ou g kg-1, sendo esta última a unidade adotada atualmente pelo Sistema Internacional de Unidades, e os micronutrientes expressos em ppm ou mg kg-1, sendo também esta última mais utilizada.

As principais funções dos nutrientes como o N, S e P, são como constituintes de proteínas e ácidos nucléicos. Outros nutrientes como o Mg e os micronutrientes, são constituintes de estruturas orgânicas, principalmente de enzimas moleculares, onde existe envolvimento direto ou indireto na função catalítica das enzimas. O K e possivelmente o Cl, são os únicos nutrientes que não são constituintes de estruturas orgânicas. Estes funcionam principalmente na osmorregulação, ou seja, na manutenção do equilíbrio eletroquímico nas células e na regulação das atividades enzimáticas.

O Co é tido como elemento importante na síntese de vitamina B12 a qual, provavelmente, é necessária para a síntese da leghemoglobina, uma proteína que possui papel primordial na manutenção do ambiente redutor nos nódulos, necessário à fixação do N2 pelas bactérias do gênero Rhizobium. Sendo portanto, essencial para leguminosas em associação simbiótica com bactérias fixadoras de N2 atmosférico. O Si possui grande diversidade de efeitos benéficos para diferentes espécies. A resistência à infecção por fungos, a ataques de insetos, e à toxidez de Mn são exemplos clássicos. A deposição de SiO2 na parede celular de folhas e do caule de cana-de-açúcar, de arroz e de sorgo, parece conferir considerável rigidez a essas estruturas. CRITÉRIOS DE ESSENCIALIDADE:

Muitos elementos podem ser encontrados na amostra de um solo, quando se faz a análise química deste, e de modo semelhante, o mesmo pode ser observado nas plantas superiores. De modo geral, qualquer elemento que se encontre na forma “disponível” pode ser absorvido. No entanto, a presença de um elemento químico no tecido vegetal não implica que este seja fundamental para a nutrição da planta. Com base nisto, foi necessário separar os elementos que são essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas, daqueles que podem ser benéficos ou ainda não são nem benéficos. Para tanto, foram definidos os critérios de essencialidade dos nutrientes. 1.Na ausência do elemento químico a planta não é capaz de completar o seu ciclo de vida, ou seja, germina, mas não chega a se desenvolver e reproduzir. 2.O elemento químico é insubstituível, ou seja, na sua ausência a deficiência só pode ser corrigida através do seu fornecimento. 3.O elemento químico faz parte de molécula de um constituinte ou reação bioquímica essencial à planta. RESSALTANDO: TODOS ELEMENTOS ESSENCIAIS DEVEM ESTAR PRESENTES NA PLANTA, MAS NEM TODOS QUE ESTÃO PRESENTES SÃO ESSENCIAIS.

Tabela. Funções e compostos de macronutrientes. Nutrientes Função Compostos NImportante no metabolismo como composto.

Aminoácidos e proteínas, aminas, amidas, aminoaçúcares, purinas e pirimidinas, alcalóides, coenzimas, vitaminas e pigmentos.

PArmazenamento e transferência de energia; estrutural.

Ésteres de carboidratos, nucleotídios e ácidos nucléicos, coenzimas, fosfolipídios.

KAbertura e fechamento de estômatos, síntese e estabilidade de proteínas, relações osmóticas, síntese de carboidratos.

Pedromina em forma iônica, compostos desconhecidos.

CaAtivação enzimática, parede celular, permeabilidade.

Pectato de cálcio, fitato, carbonato e oxalato.

MgAtivação enzimática, estabilidade de ribossomos, fotossíntese. Clorofila.

SGrupo ativo de enzimas e coenzimas.Cisteína, cistina, metiorina e taurina,

Glutatione, glicosídios e sulfolipídeos, coenzimas. Fonte: Malavolta, 1980, 1982; modificada de Hewitt & Smith, 1975.

Tabela. Funções e compostos de micronutrientes. Nutriente Função Compostos BTransporte de carboidratos, coordenação com fenóis.

Borato Compostos desconhecidos.

Cl Fotossíntese Cloreto Compostos desconhecidos.

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