Fenicafe 2011 impactos da adubação e fertirrigação do cafeeiro no solo (cantarella)

IACINSTITUTO AGRONÔMICO

FENICAFÉ 2011

Impactos da Adubação e Fertirrigação no Solo

Heitor Cantarella

Instituto Agronômico

Campinas

Cantarella - FENICAFÉ 2011


Tópicos

Impacto ambiental

Fertirrigação e eficiência

Aproveitamento de nutrientes

Monitoramento no solo e planta

Desafios




Nutrientes e impacto ambiental

Impacto positivo: produção agrícola

Impacto ambiental negativo:

Nutrientes em excesso no ecossistema

Metais pesados, desequilíbrio nutricional etc

Nutrientes transportados para fora do ecossistema

Problemas principalmente com N e P



N & P e o ambiente

4

Eutrofização e hipoxia:

Golfo do MéxicoInglaterraChina

P: eutroficação de águasN: eutroficação & excesso de nitrato em águasEficiência de uso: ≤ 50%Sujeitos a perdas por lixiviação, volatilização etc.Excesso no ambiente = potencial poluidor



Lixiviação de nitratos

Em geral, lixiviação de nitratos não é problema relevante na maior parte da agricultura brasileira Razões: doses baixas de N e hábito de parcelamento

Café intensivamente adubado??????

Mas, é o principal problema ambiental em muitos países: Lençol freático raso

Excesso de fertilizante China: até 1000 kg/ha de N em estufas; 350 – 400

kg/ha de N em milho, cana etc

Eutrofização de águas superficiais



GEE e Pegada de CO2 na agricultura: Fertilizantes

Culturas de exportação são sensíveis a pressões internacionais

Fabricação Combustíveis fósseis (CO2) e emissão no processo

produtivo (CH4, N2O)

Transporte Distância da fonte

Concentração de nutrientes (mais concentrado, menor o gasto relativo com transporte)

Utilização Fertilizantes nitrogenados: principal fonte de

emissão de N2O

Manejo de resíduos: CH4, N2O, CO2



Energia e GEE associados com a produção e transporte de fertilizantes

NH3

(N)

Uréia

(N)

NA

(N)

Fosfato

(P2O5)

Potássio

(K2O)

Calcário

(CaCO3)

------------ por kg de nutriente, entre parênteses ---------

Uso energia, MJ 45 53 65 14,0 9 8

Emissão CH4, g 2,5 3,7 4,2 1,8 1,0 0,9

Emissão N2O, g 0,02 0,03 19,7 0,02 0,01 0,01

Emissão CO2, kg 2,6 3,1 3,8 1,0 0,7 0,6

GEE, kg CO2 eq 2,6 3,2 9,7 1,0 0,7 0,6

Fontes: Wang, 2007 e Snyder, 2009

São emitidos 1,6 a 2,6 kg CO2/kg N-NH3 sintetizado (1% da energia do mundo ou 5% do gás natural)

O nitrato de amônio é um fertilizante bastante usado para aplicação superficial no Brasil.

A emissão de N2O na produção de HNO3 pode ser substancialmente reduzida com a instalação de filtros com catalisadores.



Emissões de GEE devido ao uso de fertilizantes e calcário

A emissão de GEE dos fertilizantes nitrogenados em função do N2O é de 4,7 kg CO2 eq/kg de N

Para o calcário, nos EUA o fator utilizado é 0,22 (50% do C contido no calcário. Para os solos ácidos do Brasil é mais provável que todo o carbonato seja transformado em CO2

NH3

(N)

Uréia

(N)

NA

(N)

Fosfato

(P2O5)

Potássio

(K2O)

Calcário

(CaCO3)

------------ por kg de nutriente, entre parênteses ---------

Emissão N2O, kg 0,016 0,016 0,016 -

Emissão CO2, kg 0,40 0,40 0,40 - - 0,44

GEE, kg CO2 eq 5,05 5,05 5,05 0,44

Fontes: Wang, 2007 e Snyder, 2009


Recomendação de adubação para café

Base é a produtividade esperada & análise de solo e de folhas

N: 32 – 50 kg/t café

P: 4 – 6 kg/t café

K: 50 – 55 kg/t café

Grãos representam 30 a 40% dos nutrientes contidos na planta. Prever nutrientes para crescimento vegetativo

Parte dos nutrientes é reciclada no solo (resíduo fertil + serapilheira + material de poda)

Perdas: N é sempre o mais crítico pois é muito móvel



Apenas parte dos nutrientes é exportada com os frutos


N P K Ca Mg S

Absorção kg/ha

211 16 187 72 26 9

% no fruto 29 34 39 13 27 27 Exportação kg/ha

61 5 72 9 7 3

Catuaí em crescimento (3º. ano)

5000 plantas/ha, 30 sc/ha de caféPrezotti et al. (2000)


Adubação mineral de produção -potássio

.Produtividade esperada

de café beneficiado

(kg/ha)

K+ trocável no solo, mmolc / dm3

0-0,7 0,8-1,5 1,6-3,0 > 3,0

K2O,, kg/ha

< 600 150 100 50 20

600-1200 180 120 70 30

1200-1800 210 140 90 40

1800-2400 240 160 110 50

2400-3600 300 200 140 80

3600-4800 360 250 170 100

> 4800 450 300 200 120



Adubação mineral de produção de potássio - descontando a remoção pela colheita

.

Produtividade esperada


(kg/ha)

K+ trocável no solo, mmolc / dm3

0-0,7 0,8-1,5 1,6-3,0 > 3,0

K2O, kg/ha

600 112 62 12 -18

1200 104 44 -6 -46

1800 97 27 -23 -73

2400 89 9 -41 -101

3600 73 -27 -87 -147

4800 58 -52 -132 -202




EFEITO DO N FOLIAR SOBRE A RESPOSTA DE CAFÉ À ADUBAÇÃO NITROGENADA (dados de 4

locais)


Adubação mineral de produção de nitrogênio - descontando a remoção pela colheita

Produtividade esperada


(kg/ha)

Teor de N nas folhas, g/kg

<26 26-30 >30

N, kg/ha

600 130 80 30

1200 139 79 29

1800 149 79 29

2400 158 78 28

3600 178 78 18

4800 197 87 7



Destino do N aplicado (15N) em café fertirrigado (LEPA) na Bahia


N aplicado

Planta toda Serapi-lheira

Solo Lixiviado Outras perdas

kg/ha ----------------------- kg/ha de N --------------------------

200 149 (75%) 43 6 3 0 400 164 (41%) 48 47 15 125

600 273 (46%) 82 94 46 105

800 229 (29%) 95 158 104 214

Café: 7 a 8 anos, 3,8 x 0,5 m.Manejo anterior da área: 600 kg/ha NFertirrigação: 26 vezes, até colheita, 15N uréiaSolo: Latossolo Vermelho Amarelo alumínico típico, 81% areia

Fonte: Bruno (2010)


Café beneficiado fertirrigado(LEPA), Bahia, com doses de N


Café: 7 a 8 anos, 3,8 x 0,5 m; manejo anterior da área: 600 kg/ha NProvável que reserva de N do solo tenha afetado a produtividade (diferenças não significativas para doses de N)

Fonte: Bruno (2010)


Perdas de N no solo


•Lixiviação

•Desnitrificação

•Volatilização de amônia

(NH3)



Volatilização de amônia

NH4+ NH3 + H+

solo ácido solo alcalino

Condições:

•pH alto

•Qualquer fertilizante com N amoniacal

•Solos brasileiros são predominantemente ácidos

•Uréia: perdas por volatilização de NH3 em qualquer solo

•0 a 70%, dependendo do solo, clima, manejo etc.



4,7%7,4%4,7%

1,75 m

7619 pl/ha 0,75 m

4,7%7,4%4,7%

16,7%27,9%21,8%

Absorção por cafeeiro de N volatilizado da uréia (15N)

Fenilli et al., (2007)

Apl: 70 kg N/ha

Vol: 58 kg

Abs: 25 kg (43%) Absorção de gás amônia pelas folhas do cafeeiro: 43% do N volatilizado



Quanto da NH3 volatilizada pode ser absorvida por plantas perenes?

Pomar de laranja Natal com 6 anos.

Espaçamento: 6,0 x 2,7 m

Adubo (UR) marcado com 15N, sem contato com o solo.

Dose: ~80 kg ha-1 de N

Árvores cortadas e analisadas após 21 dias: absorção foliar < 10% do NH3 volatilizado

Boaretto et al., 2008


Desnitrificação


NO3- N2, N2O (gases)

Condições:

•N nítrico

•Anaerobiose (excesso de água)

•C solúvel disponível

•Importância: 5-20 % do N????


Lixiviação


•Em solos bem arejados e com acidez corrigida, o NO3 tende a predominar.

•NO3-: lixiviação

•Excedente de água percolando

•Parcelamento p/ evitar excesso de N-NO3- no

solo


Acidificação por adubos nitrogenados

Toxicidade de Al e Mn

Problema quando a acidez migra para camadas mais profundas

Saia das plantas

Fertirrigação

Afeta eficiência de outros nutrientes




Nitrificação e acidificação de solos

Mineralização

N orgânico NH4+

Imobilização

NH4+ + 1,5 O2 NO2

- + H2O + 2 H+

Nitrosomonas

NO2- + 0,5 O2 NO3

-

Nitrobacter

Nitrificação


Lixiviação é necessária para acidificação do solo com alguns fertilizantes


NH4+

H+

NO3-

OH-

Nesse caso, se houver a absorção dos íons de N, não haverá sobra de H+ ou de OH-: não há alteração do pH do meio

NH4NO3 NH4+ + NO3

-

NO3- + 2H

+


Lixiviação é necessária para acidificação do solo com alguns fertilizantes


2 H+

2 NO3-

Se o amônio lixiviar e for nitrificado no subsolo, a acidificação se dará em profundidade – muito mais difícil de corrigir

Lixiviação do nitrato

Os prótons permanecem na camada superficial , que se acidifica

NH4NO3 NH4+ + NO3

-

NO3- + 2H

+

2 K+

ou Ca2+


Mecanismos de acidificação de solos: Fertilizantes como fontes de acidez

Calcário necessário para neutralizar acidez de adubos

Fertilizantes

kg CaCO3 / kg N

Lixiviação de NO3- (Helyar, 2003) Tisdale et al., 1985)

0 100% Perda parcial

Sulfato de amônio 3,4 7,6 5,35

Fix. biológica N 0 3,4 -

Amônia 0 3,4 1,8

Nitrato de amônio 0 3,4 1,8

Uréia 0 3,4 1,8

Nitratos Ca e K -3,4 0 -1,35

DAP 1,7 5,9 -

MAP 3,4 7,6 -



Hamlin y = 0,00009x2 - 0,03x + 5,98

R² = 0,99**

Valência y = 0,0001x2 - 0,03x + 5,74

R² = 0,93**

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

0 50 100 150 200

pH

Tratamentos (%)

Hamlin

Valência

Valência y = 0,001x2 + 0,05x + 5,68

R² = 0,99**

Hamlin y = 0,001x2 + 0,04x + 5,89

R² = 0,99**

0

20

40

60

80

0 50 100 150 200

Teo

r d

e N

-NH

4(m

g L

-1)

Tratamentos (%)

Valência

Hamlin

Concentração de NH4+ e pH na

solução do solo com fertirrigação

Sousa et al. 2010



Tratamento pH C.E. Soma Soma Soma

dS/m Anions Cations micros

Sólido irrigado

50% 6,57 0,14 0,65 0,67 0,029

Sólido irrigado

100% 6,74 0,17 0,77 0,95 0,038

Fert. 50% 4,87 0,46 3,51 3,48 0,102

Fert. 100% 4,21 0,61 4,71 4,25 0,159

Teste F 15,1** 41,6** 60,0** 52,5 11,4**

Resumo das análises da solução do solo coletadas no bulbo úmido


Acidificação do solo após 5 anos:pH na Faixa adubada do pomar


0

10

20

30

40

50

60

70

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

pH CaCl2

Pro

fun

did

ad

e,

cm

UR-20

UR-260

NA-260

Cantarella et al., 2003


Fertirrigação do cafeeiro

A localização dos fertilizantes no cafeeiro fertirrigadopotencializa os problemas de acidificação: proximidade do sistema radicular



Maior desafio: acidez excessiva compromete a sustentabilidade

Deficiência de Mg Toxicidade de Mn


Distribuição de raízes de café com 1 ano após fertirrigação

Linha de gotejo


Calagem deve ser aplicada sob a saia em áreas fertirrigadas por gotejo para corrigir a acidez localizada


•AN= NH4NO3 and CN= Ca(NO3)2

Fonte: Quaggio et al. unpublished

Fontes de N menos acidificantes ajudam a reduzir a taxa de acidificação do solo

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

jan/04 ago/04 fev/05 set/05 mar/06 out/06 abr/07

Period

So

il s

olu

tio

n p

HAN CN

Calagem



Nitrato de cálcio (CN) e nitrato de amônio (NA) na fertirrigação dos citros

Fonte: Quaggio et al. not published

y = -0,003x2 + 1,15x + 4,27

R2 = 0,99**

y = -0,0007x2 + 0,38x + 68,1

R2 = 0,99**

50

75

100

125

0 60 120 180 240

Nitrogênio, kg ha-1

Pro

du

çã

o, t

ha

-1

NA CN



Variabilidade espacial da acidificação do solo em cafezais irrigados.

Variação da fertilidade em solos sob cafezais:

A) Horizontal: adubação localizada e arruação

B) Vertical: aplicação de adubos na superfície e lixiviação diferenciada de elementos

C) Em todos os sentidos: nitrificação de NH4

+, absorção de NO3- e absorção de

NH4+



Desafios com a fertirrigação: uma linha de emissores

Concentração excessiva de fertilizantesCantarella - FENICAFÉ 2011


Desafios com a fertirrigação: Cafezais adensados

• Demanda muito alta por

nutrientes e dificuldades

de aplicação mecanizada

de calcário



A experiência até agora com fertirrigação em solos tropicais sugere:

Monitorar a condutividade

elétrica na saída dos

emissores e na solução do

solo em 30 cm de

profundidades

Coletar amostras de solo

anualmente, na periferia do

bulbo úmido, cerca de 30cm

do emissor, do lado externo;

Aplicar “todo calcário” apenas

em baixo da projeção da copa


Monitoramento

Análise de solo

Local de amostragem depende do sistema de fertirrigação

Gotejo: periferia do bulbo úmido, 30 cm, lado externo.

Condutividade elétrica: < 2 dS/m

Profundidade:

Periodicamente amostrar em profundidade para verificar acidificação e perdas de nutrientes.

Incluir nitrato, Al3+



Monitoramento

Análise foliar

Permite corrigir adubação ao longo do ano

Macro e micro

Relação N foliar X resposta a N é importante

Monitorar elementos afetados pela acidez.

Mn, Mg




Como reduzir o impacto ambiental proveniente de fertilizantes

Aumentar a eficiência de uso dos nutrientes) Boas práticas agronômicas: definir dose

correta, usar o fertilizante adequado, aplicar no tempo e local certos

Reciclar resíduos contendo nutrientes Não deixar a acidez se

instalar, especialmente em subsolo. Fertilizantes nitrogenados são principais

causadores da acidificação do solo

Equilíbrio de nutrientes


Fertirrigação promove grande aumento na produção vegetal: café com 1 ano

Fonte: Quaggio et al., 2006


Fertirrigação e eficiência de uso de nutrientes

Depende do manejo

Efeito da irrigação é mais evidente

Santinato (1996): reduzir doses em 20%

Bruno (2010): reduzir doses


Nutriente Fertirrigação Convencional

N 80% 50% P 70% 30% K 80% 60%

Baseado em Villas Boas et al. 2002)


Eficiência fertilizante com irrigação e fertirrigação. Média de 5 anos

Fonte: Quaggio et al., 2006Cantarella - FENICAFÉ 2011


Observações finais

A fertirrigação é uma ótima opção para o aumento da produtividade do cafeeiro

Há potencial para aumento da eficiência de uso de nutrientes – com benefícios econômicos e ambientais

O monitoramento constante da fertilidade do solo e acidez é importante devido às altas doses de N empregadas

Há desafios a vencer que dependem de investimentos em pesquisa



Obrigado pela atenção!


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