unespUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA

2

INTRODUÇÃO

HISTÓRICO

- Homem primitivo nômade

terras ricas em MO (fator de fertilidade);

- Egito antigo: delta do rio Nilo;

- Fenícios e Incas: plantio em terraços

em patamar;

- Maias: milho x peixe

3

INTRODUÇÃO

- Velha Roma: escritos de Filósofos;

-Idade média: decadência da agricultura; (sistema

feudal) – esgotamento dos solos / fertilizantes

orgânicos, farinhas de osso, cinzas e calcários.

- ossos moídos (fosfato de cálcio) – sec.XVIII (1770)

- Séc. XIX guerras Napoleônicas (Inglaterra)

- 1842: apenas adubação orgânica;

- Justus von Liebig: teoria mineralista

- Nutrição exclusiva mineral, não necessitando de

MO para subsistência.

4

DINÁMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA

• MOS – Resultante da deposição de resíduos de

origem animal e vegetal.

• decomposição: microrganismos.

• Parte do carbono retorna a atmosfera como

CO2;

• O restante passa a fazer parte do solo;

• Solos sem aplicações de resíduos de onde

vem o Carbono Orgânico - CO?

• Como é perdido o CO no solo?

5

dC/dt = - K2 C + A K1

dC/dt - Variação dos conteúdos de CO (t/ha/ano)

C - conteúdo de CO do solo (t/ha)

K2 - taxa de perda de CO por ano

A - taxa de aplicação de CO (t/ha/ano)

K1 - fração do C adicionado (que efetivamente

permanece após 1 ano)

DINÂMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA

TAXAS DE PERDA DA MO: Preparo do solo: intensidade de

revolvimento

Temperatura; Umidade; Ruptura de agregados; Aeração; fracionamento e incorporação de resíduos e cobertura do solo.

TAXAS DE ADIÇÃO DA MO;-implantação de pastagens;

- redução do revolvimento do solo (CM, PD);

- adoção de sistemas de rotação/sucessão de cultura

com espécies com alta produção de biomassa;

- Retornos dos resíduos que voltam ao solo;

7

dC/dt= K2.C+A.K1 monocultura

(Vegetação natural)

8

Sistemas de manejo e conteúdo de matéria orgânica

9

PRESERVAÇÃO DA MO:

COMBINAÇÃO DE TÉCNICAS: Adubação mineral; Conservação do solo e da água; Adubação verde; Rotação de Culturas; Consorciação de culturas; Manejo adequado dos restos culturais; Cultivo mínimo e/ou plantio direto; Adubação orgânica.

10

EFEITOS DA MATÉRIA

ORGÂNICA NAS

PROPRIEDADES DO SOLO

PRODUTIVIDADE = F + F1 + F2

CONDIÇÕES CLIMÁTICAS FATORES PRIMÁRIOS

CONDIÇÕES FÍSICASFATORES SECUNDÁRIOS

CONDIÇÕES QUÍMICASFATORES TERCIÁRIOS

PRODUTI-VIDADE

11

Atingir o patamar de produtividade alcançado com uso de fertilizantes minerais via adubação orgânica: uma expectativa irreal?

Admitindo: Esterco de curral (+ comum):Brasil: 207 milhões de cabeças - 24 kg/dia/cabeça

Ex: Adubação mineral (Brasil,

2006)

2.428.300 t de N

3.350.000 t de P2O5

3.464.800 t de K2O

9.243.300t (N + P2O5 + K2O)

0,55% de N

0,25% de P2O5

0,60% de K2O

ESTERCOU = 80%

12

Portanto: 2,7 x 108 cabeças x 0,024 t x 365 dias = 2,3652 x 109

toneladas → 2,4 bilhões t de esterco/ano.

→ 2,4 x 109 x 0,0055 N = 1,32 x 107 t de N

→ 2,4 x 109 x 0,0025 P2O5 = 6 x 106 t de P2O5

→ 2,4 x 109 x 0,0060 K2O = 1,44 x 107 t de K2O OR

GÂ

NIC

A

2,4 x 106 t de N

3,4 x 106 t de P2O5

3,5 x 106 t de K2O MIN

ER

AL

Uso anual

13

Apenas 5% dos animais disponíveis:

→ 207.000.000 cabeças x 0,05 = 13.500.000 cabeças

626.340 t N 284.700 t P2O5 683.280 t K2O 1.594.320 t

2.428.300 t de N3.350.000 t de P2O5

3.464.800 t de K2O9.243.300 tQ

UÍM

ICO

OR

GÂ

NIC 25%

08%19%17%

Os estercos forneceriam

14

Orgânicos: Baixo teor de nutrientes;

10 – 20% dos nutrientes – Ad. Químico

Alta dosagem --- 5 a 10 > Ad. químico;

Efeitos de amplo espectro, indo muito além

da ação puramente química dos Adubos

Químicos.

Adubos orgânicos x mineral

15

Custos: Altos preços/unidade de elemento (N, P, K,

etc.) foram sendo substituídos pelos adubos químicos;

Torta de algodão: uso alimento para animais.

Tempo de aplicação deve ser feita a longo prazo pois nunca

manifestam de uma hora para outra.

Adubos orgânicos x mineral

16

EFEITOS NAS

PROPRIEDADES

FÍSICAS DO SOLO

17

EFEITOS NAS PROPRIEDADES FÍSICAS

ESTRUTURAÇÃO

DENSIDADE DO SOLO

AERAÇÃO E DRENAGEM

RETENÇÃO DE ÁGUA

CONSISTÊNCIA

OUTRAS INFLUÊNCIAS

Classificação do solo; cor do solo,

temperatura do solo, controle da erosão.

18

Principais fatores que influenciam a agregação do solo.Principais fatores que influenciam a agregação do solo.

19

Microrganismos e Agregação do Solo

Modelo esquemático de microagregado resultantes da ação de materiais Modelo esquemático de microagregado resultantes da ação de materiais orgânicos, vegetais, microbianos e inorgânicos.orgânicos, vegetais, microbianos e inorgânicos.

Doses de esterco e sua influência na densidade aparente do solo (Hafez, 1989)

galinha

bovino

eqüino

Esterco % adicionado

Da (

g/c

m3)

DENSIDADE APARENTE

21

22

EFEITOS NAS

PROPRIEDADES

QUÍMICAS

23

FORNECIMENTO DE NUTRIENTES

Macronutrientes e micronutrientes

Todos encontrados na matéria orgânica

MO: Importante reserva de M no solo

24

NUTRIENTES DO SOLO

Fertilizantes Orgânicos

Fertilizantes Minerais

Corretivos (minerais)

Minerais do solo

Águas de irrigação

Remoção pelas

colheitas

Perdaspor

lavagem

Imobilizadoou

fixado

Perdaspor

erosão

Perdas por

volatilização

perdas

ganhos

Figura 2.8. Ganhos e perdas de nutrientes no solo

CONTEÚDO DE NUTRIENTES NOS SOLOS

25

NITROGÊNIO Armazenamento de N no solo; N na MO vegetal

Forma de proteínas;Nucleoproteínas;Aminoácidos;Polipeptídios;Enzimas;Outros (pequenas quantidades).

FONTE DE MACRONUTRIENTES

26

NITROGÊNIO

Formas e quantidades de N no solo:

N orgânico

N mineral

1 - 10%

90 - 99%

27

FÓSFORO

Na MO: 15 – 85% de P Fósforo orgânico

Fontes: corpo de animais; produtos da decomposição destes

organismos; Fitina: (26 – 35%) - derivados: 11-14% Nucleoproteínas Compostos de ácido nucléico

28

FÓSFORO

29

POTÁSSIO

ENXOFRE

CALCIO E MAGNÉSIO

30

Principais fontes de micronutrientes:

Minerais e MO;

Pouco solúveis ausência de húmus

sintomas de deficiência

Húmus retenção (complexação ou

quelação)

FONTE DE MICRONUTRIENTES

31

FERRO

COBRE

MANGANÊS

ZINCO

BORO

MOLIBDÊNIO

CLORO

FONTE DE MICRONUTRIENTES

32

CORREÇÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS

ÍNDICES DE pH

PODER TAMPÃO

33

EFEITOS SOBRE AS

PROPRIEDADES

FÍSICO-QUÍMICAS

34

EFEITOS SOBRE AS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

ADSORÇÃO DE NUTRIENTES

Figura 1: Micela coloidal húmica e a adsorção de cátions.

35

EFEITOS SOBRE AS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS

Tabela 1. Capacidade de troca catiônica do húmus e de outros constituintes do solo.

Capacidade de troca catiônica (CTC)

36

Solos Argilosos: 30 a 40% da CTC total

Solos Arenosos: 50 a 60% da CTC total

Origem da CTC da M.O

R – COOH R – COO- + H+

R – OH R – O- + H+

Capacidade de troca catiônica (CTC)

37

Superfície Específica (SE)

• M.O eleva a superfície específica do solo

• Caulinita 5 a 10 m2/g, Húmus 700 m2/g

•M.O: SE adsorção de nutrientes CTC

38

Efeitos nas

propriedades

biológicas

39

Efeitos sobre as propriedades biológicas

M.O: fonte de C, energia e nutrientes para

macrorganismos (formigas, minhocas, besouros

e lesmas etc) e microrganismos (bactérias,

vírus, protozoários e actniomicetos)

Promovem a decomposição

Mineralização e imobilização: simultaneamente,

microrganismos, dependentes da relação C/N

do substrato

Estruturação do solo

40

Tabela 2: Generalizações sobre as relações por unidade de N, P e S na matéria orgânica e disponibilidade de nutrientes no solo (Stevenson, 1986)

Materiais incorporados ao solo promovera déficit de N (5 a 20 kg

de N por tonelada de resíduo)

a) Incorporar os resíduos até 60 dias antes do plantio;

b) Plantio imediatamente após a aplicação de N, adicionar fertilizantes

N para que os microrganismos os utilize e depois os libere (1 ou +

meses);

c) Fazer compostagem do material.

41

CONCEITOS IMPORTANTES

Matéria Orgânica substância ou material de origem vegetal ou animal existente no solo independente do seu grau de decomposição.

Húmusfração da matéria orgânica em seu mais alto grau de transformação

42

Legislação brasileira:

Os produtos de origem animal ou vegetal assim classificados:

Fertilizante orgânico simples:

Fertilizante de origem vegetal ou animal contendo um ou mas nutrientes das plantas;

Fertilizante orgânico-mineral:

Fertilizantes procedente da mistura ou combinação de fertilizantes minerais e orgânicos;

43

Legislação brasileira:

Fertilizante composto:

Fertilizante obtido por processo

bioquímico, natural ou controlado com

mistura de resíduos de origem vegetal

ou animal.

44

PRINCIPAIS

FONTES

45

ESTERCOS

• excrementos sólidos, líquidos, misturados ou não a palhadas,

• adubo orgânico mais utilizado,

• bons fornecedores de N, tendo P e K praticamente disponíveis

A composição química varia:

• espécie;

• idade;

46

• alimentação consumida

(90% esterco de gado conf.= ração);

• tipo de cama; teor de água;

• cuidados na maturação;

• local de armazenamento, recuperação do chorume;

• condições de clima.

• aplicação no campo: sólida ou líquida.

• Inconveniente: sementes de ervas daninhas

47

Quantidades utilizadas em área total

Esterco de curral e Composto: 20 a 40 t/haEsterco de Galinha: 2 a 5 t/haChorume: 30 a 900 m3/ha

Doses de estercos para aplicação localizada e em cova

Esterco Localizada Cova

Grão Hortaliça

Curral 10 - 20 t/ha

30 - 50 t/ha 10 - 20 l/cova

Galinha 2 - 3 t/ha 5 - 10 t/ha 5 - 10 l/cova

48

49

COMPOSTOS

Definição: Composto é o produto

homogêneo obtido através de processo

biológico, pelo qual a matéria orgânica

existente nos resíduos é convertida em outra,

mais estável, pela ação principalmente de

microrganismos já presentes no próprio

resíduo, ou adicionados por meio de

inoculantes.

50

MATÉRIAS PRIMAS PARA COMPOSTAGEM

Podem ser restos agrícolas, esterco ou

resíduos domiciliares ou provenientes de

industrias de alimentos, separadamente ou

combinados.

51

Figura 9.1 – Alterações no material orgânico cru (p.e. lixo) decorrentes da ação de microrganismos, até a formação de húmus ou composto (adaptado de Hirscheysdt et al., 1982).Fonte:TEDESCO et al. (1999).

OXIGÊNIOOXIGÊNIO MICRORGANISMOMICRORGANISMOSS

UMIDADEUMIDADE

52

Pode ser empregado em contato direto com as raízes e os brotos mais delicados, sem perigo de queimá-los, pois é um produto estável;

Promove elevação do nível de cálcio, fazendo a correção do solo;

Corrige a toxidez do solo em até 70%;

HÚMUS DE MINHOCA

53

Atuação permanente, duradoura e imediata após sua utilização;

Retém melhor seus elementos, liberando-os dosadamente, tornando a adubação mais eficaz e duradoura;

HÚMUS DE MINHOCA

54

Recomendação

É preferível utilizar doses menores e constantes a

aplicações pesadas e espaçadas;

Nas atividades agrícolas, utiliza-se em média, 30

t/ha, a lanço. Quando em cova, essas

quantidades variam de 4 a 5 L por cultura.

HÚMUS DE MINHOCA

55

LIXO URBANOLixo Separação (1)

Matéria orgânica (2) Rejeitos aterros sanitários

(1) 5 - 15% matéria prima para novos produtos (latas,metais, vidros, papel)

(2) Compostagem

56

LIXO URBANO

Estima-se que a produção diária de lixo seja da ordem de 400 a 600 gramas em cidades de pequeno e médio porte e chegue a 1500 em grandes cidades.

Em 1995 em São Paulo:

• 60% do lixo foram dispostos em lixões;• 25% em aterros sanitários;• 13% aterros controlados;• 0,5% foram incinerados;• 1,5% processados em usinas de

Reciclagem

57

58

59

60

61

62

gomas

urucumResíduo de laranja

63

Pó de café

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

TORTAS DE ORIGEM VEGETAL

ALGODÃO, SOJA, MAMONA, CANA-DE-AÇUCAR, ...

Composição muito variável:

- celulósicos, lenhosos - N (5 a 20g / kg),

- protéicos – N (30 a 50 g / kg);

- P e K invariáveis (5 a 20 g / kg)

• Industrialização da cana:

bagaço – bagacilho – torta de filtro (40 kg/t de cana

moída)

• Oleaginosas (algodão, soja, mamona, girassol, amendoim)

• Competição: adubo x ração

77

A vinhaça, conhecido líquido poluente e corrosivo,

sempre foi um problema nas destilarias de álcool,

contudo dado a sua riqueza em potássio e

matéria orgânica, passou a ser aplicada na

lavoura, com grande sucesso econômico;

A vinhaça é produzida e utilizada durante toda a

safra canavieira, que em geral vai de maio a

dezembro;

VINHAÇA

78

VINHAÇA

É um subproduto do álcool ou da aguardente; 1 ton de cana moída: 800 L de vinhaça; pH 4,0 a 5,0; Apresenta bom teores de de K e N, mas é pobre em

P; É aplicada em grandes quantidades, antes do

plantio e é necessário alguns meses até que a fermentação se complete;

Área total: 50 a 400 m3/ha;

79

Tabela 9.1 – Características quali-quantitativas de vinhaças procedentes de mostos de melaço, de caldo e misto, segundo vários autores (adaptado de Centurion et al., s.d.)

Fonte:TEDESCO et al. (1999

80

Tabela 9.5 – Equivalência entre a composição química do metro cúbico de diferentes tipos de vinhaça e fertilizantes minerais (adaptado de Glória, 1976).

•Trabalhos demonstram a utilidade como fertilizante,

corretivo e condicionador do solo;

81

• Distribuição na lavoura: Forma pura ou diluída na

com água de lavagem e outras águas servidas (2:1)

ou (3:1), através da fertirrigação ou por veículo-

tanque:

• Fertirrigação por gravidade

• Fertirrigação por sulcos

• Fertirrigação por aspersão (pura ou diluída)

• Impactos da distribuição no campo: compactação,

erosão, corrosão);

VINHAÇA

82

83

RESÍDUO DE CURTUME

• são gerados 7,5 L de lodo adensado por pele (25

a 30% de sólidos);

• 270 mil t ano-1, sendo 150 mil t ano-1 (RS);

• Matéria orgânica de origem animal (pêlos, raspas

de pele, etc), misturados com sais inorgânicos

(processamento das peles);

• N é o principal nutriente predominam formas

orgânicas de N (proteínas);

• N protéico NH4+ NO3

-

84

RESÍDUO DE CURTUME

• Presença de cromo (III): complexos de alta

estabilidade com as proteínas da pele;

• P: 0,2 a 1%

• K: < 0,2%

• S: alto conteúdo na forma de sulfeto (depilação)

e sulfato (acidificação das peles),

• sulfeto a sulfato: liberação de H2SO4,

acidificante;

• Ca e Mg: hidróxidos e carbonatos,

85

FARINHAS E RESÍDUOS FRIGORÍFICOS

• Resíduos de origem animal: frigoríficos, matadouros

e abatedouros bovinos, suínos, aves, peixes e

outros animais;• Comércio: fina granulometria (farinha);• Aproveitamento: ração animal (composição pratica

e de nutrientes – Ca e P);• Resíduos:

- Sangue: Farinha de sangue dessecado

- Carne: Farinhas de carne e peixes: N- Cascos e Chifres: Farinha de cascos e

chifres: N na forma de queratina, 12 - 15% de N.

86

Utilização agrícola

- farinha de sangue: aplicação na pilha de

composto;

- farinha de carne e peixes: ração animal

- farinha de cascos e chifres: fertilizante

nitrogenado, fosfatado (0,25-2% de P2O5);

- farinha de ossos: tradicional (plástico);

- conteúdos intestinais de aves: C:N

87

LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)

•Apresentam uma composição bastante variável

• Elevado teor de MO e a presença de elementos químicos

possibilitam a sua utilização como condicionador das

propriedades físicas do solo e fonte de nutrientes para as

culturas;

• pH próximo a neutralidade: 6,0 a 7,0

• Altos teores de N, P e S aos estercos;≃

• K baixa concentração

• Ca e Mg: quantidades encontradas nos compostos;≃

88

LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)

• Conteúdo de Na: considerados altos problemas de ⇨

salinidade ;

• Confere altas concentrações de micronutrientes e

podem apresentar problemas com metais pesados;

• altas variações no conteúdo dos micronutrientes em

função da procedência;

• adições de P normalmente excedem a necessidade

da planta (↑P disponível).

89

90

91

LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)

• Aplicação:

Riscos de poluição do ambiente: metais pesados e

substâncias orgânicas;

transmissão de doenças ao homem e animais:

organismos patogênicos presentes no lodo.

92

LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)

• Índice de disponibilidade de N orgânico

• Utilizado para cálculo de dosagens agronômicas ambientalmente

seguras de lodos de esgoto, quando este no possui outros fatores

mais limitantes;

• Incubação de lodo + solo (Doses x tempo)

• análise de regressões: determinação do N mineralizável em

cada período.

• Taxa agronômica de aplicação: função da adubação

N, considerando os teores de N mineral no lodo com sua

umidade natural obtidos na análise química e a fração de

mineralização de N orgânico.

93

Exemplo: Doses: 3 – 6 - 12 e 24 t/ha + solo → incubadas

• Avaliação periódica de N mineral ( dias)

• N orgânico potencialmente mineralizável

• RL: fração de mineralização = 34% (34% do N mineraliza durante

o ciclo da cultura)

LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)

y = 4,15x + 11

R2 = 0,911

0

25

50

75

0 5 10 15

Periodo (meses)

% d

e N

min

era

lizá

ve

l

94Fonte:TEDESCO et al. (1999).

Tabela 9.3 – Características e procedência de lodo de estação de tratamento de efluentes (adaptado de Vidor, 1999).

1 Cassol (1987); 2 Fuller & Warrick (1985); 3 Não fornecido

95

A turfa é uma substância fóssil geológica

relativamente recente, resultado da decomposição

de vegetais de pequeno porte que crescem e se

desenvolvem em meios líquidos.

Origem: Três fatores: sedimentação da areia,

argila e silte oriundos do terreno a montante, a

deposição de vegetais que crescem emergindo ou

sobrenadando a água e a contribuição das plantas

existentes nos bordos da região alagada.

TURFA

Fonte: Kiehl (1985)

97

TURFA

Utilização agrícola

- solo agrícola

- fertilizante orgânico simples

- fertilizante organomineral

- matéria prima para compostos

- cama animal

- veículo de microrganismos inoculantes

98

OUTRAS FONTES

LINHITO;

RESÍDUO DA FERMENTAÇÃO GLUTÂMICA;

RESÍDUOS DE MADEIRA;

BIOFERTILIZANTE;

RESTOS VEGETAIS

99

100

FERTILIZANTES ORGANO-MINERAIS

Enriquecimento de adubos orgânicos com

fertilizantes minerais, permite um balanceamento

dos nutrientes N – P – K, enriquecendo o fertilizante

orgânico nos nutrientes que se apresentam em

menores teores.

Fertilizantes orgânicos simples → P K < N (1,0 a ≃

2,0% N → 0,5 a 1,0% P e K

Conteúdo de N de 2 a 4 vezes maior que o

conteúdo de P e K;

101

Vantagens:

Facilidade de aplicação e menor custo ????

Menor custo de transporte ??????

Permite mistura de fertilizantes minerais

considerados incompatíveis

FERTILIZANTES ORGANO-MINERAIS

102

CÁLCULO DAS MISTURAS

Quantidades de fertilizante minerais

Quantidades de fertilizantes orgânicos

Teores de matéria orgânica do produto final

Umidade do produto final

Aritmeticamente ou estimados por tabelas

103

Tabela 5.2. Especificações dos fertilizantes organomineral e “composto”.

Fonte: Kiehl (1985)

104

• METAIS PESADOS NOS SOLOS

EFEITOS INDESEJAVEIS DA ADUBAÇÃO ORGANICA

105

106

Uso contínuo deve-se, ficar atento a determinados cuidados quanto a:

Fonte

Origem

Qualidade

Quantidade usada

107

OUTROS EFEITOS

• Disseminar plantas invasoras;

• Disseminação de agentes patogênicos;

• Promover efeito salino e mesmo toxidez de

amônio;

• Excesso de N – compromete qualidade de

determinadas espécies vegetais e em café o fruto;

• Fonte desbalanceada:esterco de gaiola (Ca

Mg/K;

• Acúmulo de K e Na: estruturação do solo;

108

OUTROS EFEITOS

- Resíduos de herbicidas – esterco bovino;

- Acúmulo de metais pesados;

- Acúmulo de P no solo (recomendação da

quantidade de esterco pela quantidade de N) –

uso continuo – eutrofização das águas.

109

“ “ É DEVER DE TODOS É DEVER DE TODOS PROTEGER E CONSERVAR O PROTEGER E CONSERVAR O

MAIOR PATRIMÔNIO MAIOR PATRIMÔNIO NACIONAL, POIS A NAÇÃO NACIONAL, POIS A NAÇÃO QUE DESTRÓI O SEU SOLO QUE DESTRÓI O SEU SOLO

DESTRÓI A SI MESMA”.DESTRÓI A SI MESMA”.

Flanklin Delano RooseveltFlanklin Delano Roosevelt