Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Gênese e manejo da acidez do solo no sistema plantio direto
3º SIMPÓSIO SOBRE ROTAÇÃO SOJA/MILHO NO PLANTIO DIRETO
Dr. João Carlos de Moraes Sá
Universidade Estadual de Ponta Grossa,
Ponta Grossa, PR
Fone: (42) 220-3090, e-mail: [email protected]
Sumário
Origem da acidez em solos com
carga variável
Amplitude de resposta das
culturas ao manejo da acidez
Alterações em atributos da
fertilidade do solo com a adoção
do plantio direto
0,00
1 0,
004
0,00
8 0,
033
0,05
7 0,
056
0,05
4 0,
130
0,20
5 0,
233
0,26
0 0,
380
0,50
0 0,
575
0,65
0 0,
725
0,80
0,
90
1,00
1,
35
2,03
3,
00
3,80
5,50
8,
847
11,3
3 13,3
7 14
,37
17,0
0
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0
10,0 12,0 14,0 16,0 18,0
Ano
Milh
ões
de h
a Evolução da área de PD no Brasil
Fonte: FEBRAPDP, 2002
Equador
Capricórnio
Estimativa da área de PD no BRASIL em 2002
Fonte: FEBRAPDPD, 2002
16 a 17
milhões de ha
42% da área com produção de grãos
HIPER ÚDICO
ÚSTICO
ÚDICO
ÚSTICO/ ÚDICO
ARÍDICO/ ÚSTICO
Solos com baixo conteúdo de bases
trocáveis e elevado Al
Solos com argila de baixa
atividade
Solos com carga variável
Equador
Capricórnio
70 a 80% dos solos são oxídicos ou cauliníticos ou
ambos
Regime de umidade do solo nas regiões fisiográficas e características da
mineralogia
Porque carga variável?
+ 3H+
OH
Fe
Fe
O OH
OH
0 OH2
Fe
Fe
O OH2
OH2
3+
Os grupos –Fe-OH e –Al-OH são receptores de prótons em meio ácido
pH no PCZ
Fe2O3 (6,5 a 8,0) Al2O3 (7,5 a 9,5)
H+
O
H-
0
5
10
15
5
10
15
3 4 5 6 7 8 9
pH
Alteração de carga na fração coloidal em função do aumento do pH
1. Íon para molécula neutra formando novo íon e outra molécula neutra
NH4
+ + H
2O NH
3 + H
3O
+
2. Íon para molécula neutra formando dois novos íons
HCO3
- + H
2O CO
3
2- + H
3O
+
3. De um molécula neutra para outra molécula neutra formando dois novos íons
H2O + NH
3 OH
- + NH
4
+
Processo de transferência de prótons H+
em meio aquoso
4. Entre duas moléculas de solvente anfotérico, sendo uma atuando como doadora e outra como receptora de prótons
H2O + H
2O H
3O
+ + OH
-
Contribuição da matéria
orgânica do solo na CTC
Solos da Região do Cerrado – 70 a 85% da CTC proveniente da MOS (Lopes, 1978; Resck, 1998)
Solos do Estado do Paraná – 75% da CTC proveniente da MOS (Pavan, 1985)
Solos do Estado de São Paulo – 70 a 74% da CTC proveniente da MOS (Raij, 1969)
Causas da acidez
Remoção de bases pelos grãos
Pressão parcial de CO2
Reação de adubos nitrogenados e processos microbiológicos (nitrificação => + 3H+/mol NH4
+)
Rizodeposição ou exsudatos de raiz
(Compostos orgânicos - ácidos orgânicos)
Perdas de bases
Desafios para o sucesso no SPD
Correção da acidez antes da
adoção do SPD
Aumento de
bases trocáveis
Neutralização
do Al tóxico
Disponibilidade
de nutrientes
Aumento da Fertilidade do Solo
Desafio do plantio direto no Brasil
Manejo da matéria orgânica
Manejo das Cargas Negativas
(CTC)
Fertilidade do solo
Agregação do solo
Manejo da água no solo
50% de
perda em
solos com
> 30% de
argila
Potker, 1977 (RS-BR)
Redução da Matéria Orgânica em solos da região sob clima sub-tropical devido ao preparo convencional e a monocultura
0 15
100
50
0
Anos de cultivo
Per
da d
e C
(%)
25 a 35%
de perda
em solos
com 51%
de argila
Sá et al., 2001 (PR-BR)
Redução da Matéria Orgânica do Solo em região sob clima tropical/sub-tropical devido
ao preparo convencional e monocultura
0 10
100
50
0
Anos de cultivo
Per
da d
e C
(%)
49% de perda
(solo com
> 30% argila)
69% de perda
(solo com
< 15% argila)
Resck, 1998 (Cerrado-BR)
Redução da Matéria Orgânica do Solo em solos do cerrado sob preparo convencional
e monocultura de soja
0 5
Anos de cultivo
100
50
0
Per
da d
e C
(%)
Compartimentos da matéria orgânica do solo
Resíduos culturais
Biomassa microbiana
Rizodepósitos Frações leves
Reservatório ativo
Húmus Subst. Húmicas
Subst.Não Húmicas
Reservatório estável
+
H2O
+
Energia
Luminosa
Celulose
45% Açúcar e gomas
5 %
Lignina
20 %
Hemicelulose
20 %
Gorduras e
ceras 2 %
Proteína
8 %
Polissacarídeos
5 a 20 %
Polifenóis e
Ligninas
40 - 60 % Biomassa
Microbiana
1 a 3 %
Resíduos culturais
Matéria orgânica do solo
Proteínas,
ceras e
gorduras 2 a
3%
+ O2 CO2 + H2O + energia Oxidação
enzimática
Alterações na composição dos constituintes orgânicos durante o processo de formação da matéria orgânica do solo
Mecanismos para a formação de substâncias húmicas. Compostos aminados sintetizados pelos microrganismos reagem com ligninas modificadas (4), quinonas (2 e 3), e reduzindo açúcares (1) para formar polímeros complexos escuros.
Gênese de substâncias húmicas
Restos de plantas
Lignina modificada
Transformação pelos microorganismos
Compostos aminados Polifenois
Quinonas
Produtos da decomposicão
da lignina
Quinonas
Substâncias húmicas
Açúcares
1 2 3 4
H+ H+ H+ H+
Complexos Argila-Húmus
OH2
OH2
H2O
CH2
M O
O
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
OH
OH
CH-CH2
CH N
NH
R-CH
C-O
NH
NO
C-O
O
M
COOH
O
H H
O
H H
O
H H M
O
C-O HO
R-CH
N
O
O
M M
H
H
O
O HO
O
H H
H
H O
M C
C
Minerais argilosos
Aumento da carga negativa líquida
Fases de evolução do SPD
Tempo de adoção de PD (anos)
0-5
Fase
inicial
• Rearranjo da estrutura
• Baixo acúmulo de palhada
• Reestabele-cimento BM
• > exigência de N
5-10
Fase de
transição
• Reagrega-ção
• Início de acúmulo de palhada
• Início de acúmulo de MOS
• Imob. Min.
10-20
Fase de
Consolidação
• Aumento da CTC
• acúmulo de palhada
• Acúmulo de C
• Imob.< Min.
• Ciclagem nutrientes
> 20
Fase de
Manutenção
• Fluxo contínuo de C e N
• Elevado acúmulo de palhada
• Ciclagem
• < exigência de N
Estoque de C e N em PD e PC (22 anos) na profundidade de 0-40 cm
0
30
60
90
120
150
PD PC
15
0
3
6
9
12
N (ton ha-1)
PD PC
Fonte: Sá et al., 2001
Estoque de C e N no PD e PC comparado ao campo nativo - CN (a linha horizontal vermelha = CN)
-2
0
2
4
6
8
10
C (t
on h
a-1) + 8,04
- 1,44
0-2.5 cm
1.0
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
N (t
on h
a-1) + 0,72
- 0,07
PD PC
+ 2,37
- 0,25
5-10 cm
+ 0,23
- 0,04
+ 5,05
- 0,65
2.5-5 cm
+ 0,46
- 0,05
Font
e: S
á et
al.,
200
1
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
3,50 4,50 5,50 6,50
pH (CaCl2)
H +
Al (m
mol
c kg
-1)
0
50
100
150
200
250
4,0 5,0 6,0 7,0pH
CTC
PD
20 anos
CN
PD
10 anos
Variação no pH do solo
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
CN PD-10 PD-20
0-2,5 cm
2,5-5 cm
5-10 cm
10-20 cm
pH
(C
aC
l 2)
(R2 = 0,99)
(R2 = 0,97)
(R2 = 0,97)
(R2 = 0,96)
05
10152025303540
4,0 5,0 6,0 7,0pH (H2O)
Pro
f. (c
m)
NF
NT-10
NT-20 0
5
10
15
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
6 0 9 0 12 0 150 18 0 2 10 2 4 0 2 70
C TC ( mmol c dm - 3 )
NF
NT-10
NT-20
CTC = 37,2 + 3,19COTR2 = 0,73***n = 20
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60
COT (g kg-1)
CT
C (
mm
ol c
kg
-1)
COT x CECe
y = - 20,5 + 3,62COT R2 = 0,74***0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60
CT
Ce
RC + PD = aumento do C => CTC
RC
C=O
OH
O-H
+ HO-
C=O
O
O-
+ 2HO-
Recobrimento Compostos orgânicos e pool ativo
Pool lento Pool passivo (Estável)
Fluxo contínuo de C
Aumento de cargas negativas
Aumento da CTC
Ganho na CTC do solo em PD a longo período
0-2,5 cm 2,2 mmolc kg-1 de solo
2,5-5 cm 1,0 mmolc kg-1 de solo
5-10 cm 0,19 mmolc kg-1 de solo
“O aumento de C em 1 g kg-1 de solo via palhada aumenta 3,19 mmolc kg-1 na CTC”
“A maior CTCe promove maior produção de fitomassa”
“Maior ciclagem de nutrientes”
0
3
6
9
12
15
0 50 100 150 200 250
K+
r = 0.72
0
30
60
90
120
0 50 100 150 200 250
CTCe (mmolc kg-1)
Ca2
+
r = 0.73
Rizodeposição • De 1 a 30% da produção total da matéria seca da planta jovem. • Plantas de trigo (3 a 8 semanas de idade): 20 a 40% das
substâncias orgânicas translocadas a elas pelo broto da planta.
A zona do solo distante de 1 a 2 mm das raízes das plantas vivas chama-se rizosfera. Esta zona é altamente enriquecida com elementos orgânicos excretados pelas raízes. Estes exsudados e os microrganismos que eles apóiam ocasionam que a rizosfera do solo adere algumas destas raízes como uma envoltura.
Raízes lavadas Raízes c/ solo
Taxa de rizodeposição de algumas culturas
Espécies Taxa de rizodeposição
Tipo de Rizodepósito
Referência
Milho Glicose Frutose Sucrose maltose aminoácidos Compostos - N
8,76 mg g-1 raiz dia-1
0,88 mg g-1 raiz dia-1
1,30 mg g-1 raiz dia-1
2,04 mg g-1 raiz dia-1
0,80 g g-1 raiz h-1
10-680 g-1 raiz dia-1
Shonwitz & Ziegler, 1982
Shonwitz & Ziegler, 1982
Shonwitz & Ziegler, 1982
Shonwitz & Ziegler, 1982
Jones & Darrah, 1993
Matsumoto et al., 1979
Trigo C solúvel (exsudatos) 66-243 mg g-1 raiz dia-1 Prikryl & Vancura, 1980
Legum. Exsudatos solúveis 250 mg g-1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985
Gram./Past.
Exsudatos solúveis 500 mg g-1 raiz (3-4 s) Whips & Linch, 1985
Soja
Rizosfera rica em polissacarídeos e aminos
Aveia Preta
Rizosfera rica em polissacarídeos e alguns polifenóis
Altera pH
Milho
Elevada exsudação de açúcares simples
NH4+
NO3-
Au
me
nto
do
c
om
prim
en
to
raa
dic
ula
r A
té
1,2
m
Massa radicular de aveia
• > porosidade do solo
• > redistribuição de nutrientes no perfil
NO3- NH4
+
Reação na rizosfera
NH4+
pH
(H+)
NO3-
pH
(OH-)
Extrusão de prótons (H+) e hidroxila (OH-)
Alterações nas reações de acidez em função do sistema de produção
Aveia Aveia
Soja Soja
Trigo
Milho
NH4+
pH
(H+)
NO3-
pH
(OH-)
NH4+
pH
(H+)
NO3-
pH
(OH-) Compostos
orgânicos
hidrossolúveis,
Proteínas
37,2
44,7
50,1
32,3
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80
100 120 140
PD-10 PD-20 PD-22 PC-22
112
121 13
2
58,5
Nm
ic (k
g ha
-1)
CO
T (M
g ha
-1)
COT (Mg ha-1) = 0,323Nmic + 3,06
r2 = 0,68***
0
20
40
60
0 30 60 90 120 150
Nmic (kg ha-1)
CO
T (M
g ha
-1)
COT x Nmic
Causas da acidez no SPD
Decomposição da palhada
(grupos carboxílicos e fenólicos)
Reação de adubos nitrogenados
(nitrificação => + 3H+/mol NH4+)
Remoção de bases pelos grãos (Exportação de Ca2+ e Mg2+)
Autor Região SPD Cultura Rend.
Sá (1993)
Campos Gerais/PR (40)1
> 5 Soja Milho
3,11 7,28
Salet (1996)
Planalto/ RS (15)1
> 8 Soja Milho Trigo
2,9 6,2 2,8
(Anos) (ton/ha)
1 Número de áreas avaliadas
Performance das culturas em várias situações sob plantio direto
Espécies e atividade de Al em solução em função do manejo do solo (Salet et al., 1999)
Espécie Atividade
Manejo do Solo
PC PD
Al3+ AlOH2+ Al(OH)2
+ Al(OH)3 Al(OH)4
+ AlSO4
- AlH2PO4
2+ Al-Lig. Org.
4,0 1,6 42 1,3
<0,10,6
<0,1 49
2,5 1,6 25 0,7
<0,10,2
<0,1 70
----------- % ----------
Atividade Al 1,0 x 10-5 1,0 x 10-6
Resposta das culturas (Soja/Milho/Trigo) a
métodos de calagem no período de 90/91 a
95/96 (Cultivares tolerantes a acidez)
Sá, 1996
26000
27000
28000
29000
30000
31000
32000
33000
Test. Superfície Escarif. A. Disco A. Aiveca
a
b
b b
b
64 g kg-1 argila; NC = 7,1 (0-20 cm)
Pro
duçã
o (
kg h
a-1)
Métodos de calagem
Produção de milho afetada pela calagem em diferentes tempos de adoção do SPD
a
ab b bb
20000
23000
26000
29000
32000
Test. Superfície Escarif. A. Disco A. Aivecas
Métodos de Calagem
Pro
duçã
o (
kg h
a-1)
Sá, 1996
Resposta das culturas (Soja/Milho/Trigo) a
métodos de calagem no período de 90/91 a
95/96 (Cultivares sensíveis a acidez)
Resposta das culturas sob plantio direto no PR
Solo Cultura Rend.
médio Dose
Aum. médio
pH Al Fonte
Milho 4.1 1.22
4.5 0.60
8.2
9.5
2.0
4.0
9
4
Sá, 1993; 1999
Caires et al., 2000
Trigo 4.1 1.22
4.5 0.60
8.2
9.5
2.0
4.0
4
34
Sá, 1993; 1999
Caires et al., 2000
Soja 4.1 0.85
4.1 1.22
4.5 0.60
1.8
2.8
2.8
5.5
2.0
4.0
42
20
9
Oliveira & Pavan, 1996
Sá, 1993; 1999
Caires et al., 2000
Cmolc kg-1 ------ Mg ha-1------ ---%---
Solos SPD (Anos)
Acidez Cultura Rend.
LVD Arg.
7 pH(H2O) 4,7 Al 2,31 NC 10,7
Soja Trigo Milho
2,42 1,77 4,31
(ton/ha)
Fonte: Pottker & Ben, 1997
Resposta das culturas em diferentes solos sob plantio direto no RS
LVA Arg.
10 pH(H2O) 4,6 Al 1,88 NC 7,2
Soja TrigoMilho
2,81 1,77 6,46
Solos SPD (Anos)
Acidez Cultura Rend.
LVD Arg.
10 pH(H2O) 4,1 Al 1,25 NC 7,1
Soja TrigoMilho
2,94 1,86 8,20
(ton/ha)
Fonte: Sá, 1996
Resposta das culturas em diferentes solos sob plantio direto
LVA Aren.
2 pH(H2O) 4,1 Al 0,63 NC 4,1
Soja TrigoMilho
2,81 2,17 6,46
Manejo LVA (8 anos)
PD 5,0 0,44 4,9 1,80
PC 5,0 0,92 5,0 2,10
pH H2O Al troc.
LVD (11 anos) pH H2O Al troc.
Cmolc kg-1 Cmolc kg-1
Fonte: Salet, 1998
Al deslocado por uma solução de KCl 1N
Características da acidez e necessidade de calagem no SPD
Solo
LVA 10 4,6 18 7,2
LVD 7 4,7 44 10,7
SPD Caract. da Acidez (0-20)
pH H2O Al/CTCe
Fonte: Pottker & Ben, 2000
NC1
1 Necessidade de calagem pelo SMP, pH=6,0
Anos
------ % ------
Solo
LVA 15,8
LVD 12,5
Sem Calcário superficial1
Fonte: Pottker & Ben, 2000
1 Necessidade de calagem pelo SMP, pH=6,0
Calc. 1/16 1/8 1/4 1/2 1/1
17,4 17,6 17,6 17,9 17,9
13,9 13,7 13,8 14,3 14,7
Inc.
Calc.
17,6
14,9
-------------------------------- ton/ha ------------------------------
Méd. 14,1 15,6 15,7 15,7 16,1 16,3 16,3
Resposta das culturas a calagem superficial em SPD no planalto do RS
Produção de soja afetada pela calagem em diferentes tempos de adoção do SPD
2000
2500
3000
3500
4000
4500
100 I 100 S 66,7 S 33,3 S 0
PD-3
PD-6
PD-9
Dose de Calcário
Pro
duçã
o (
kg h
a-1)
Moreira et al., 2001
Produção acumulada de grãos (Sj, Mh, Tr, Trt) em função de doses de calcário em superfície no período
de 93/94 a 97/98.
Caires et al., 2000
20000
21000
22000
23000
24000
25000
26000
0 2 4 6
Dose de Calcário
Pro
duçã
o (
kg h
a-1)
* Dose econômica = 3,3 ton ha-1
Recomendação de calagem para solos sob plantio direto nos Estados do RS e SC
Calagem anterior Prof. (cm) Fator Dose
Lavoura
Não 0 a 10 pH < 5,5 ou V% < 60
½ SMP pH 5,5
Sim 0 a 10 pH < 5,5 ou V% < 60
½ SMP pH 5,5
Não 0 a 10 pH < 5,5 ou V% < 60
½ SMP pH 6,0
Sim 0 a 10 pH < 5,5 ou V% < 60
½ SMP pH 6,0
Campo natural
Fonte: Comissão de Química e Fertilidade do Solo – NRS-SBCS, 2000
As maiores respostas à calagem ocorrem na fase de transição e interface com a consolidação do SPD
Conclusões
Áreas com mais de 15 anos no SPD apresentam baixa resposta à calagem e parece estar associada ao efeito tamponante da MOS.
Com a estabilização do SPD e aumento da MOS a liberação de prótons H+ ao meio, através das reações de nitrificação, não causa grandes variações no pH devido ao aumento do efeito tampão do solo
Conclusões
A MOS é o componente-chave nos processos de transformação de atributos da fertilidade do solo no SPD e reguladora de mecanismos da acidez