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: jcmsa@uepg.br

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

Origem da acidez em solos

com cargas variável

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

(%)

A contribuição da matéria

orgânica do solo

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+

Estrutura química das substâncias húmicas

Adaptado de Schulten e Schnitzer, 1978

Ácido húmico

Núcleo do ácido fúlvico

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

Núcleo de um colóide

de húmus

(principalmente C e H)

Alterações em atributos devido

ao SPD

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

-1,40

-1,20

-1,00

-0,80

-0,60

-0,40

-0,20

0,000 20 40 60

COT (g kg-1)D

pH

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

0

10

20

30

40

0 20 40 60 80 100V ( %)

NF

NT-10

NT-20

Pro

f. (

cm)

A contribuição das

culturas no sistema

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

Processos microbiológicos de

transformação do N no solo e

contribuição na acidez

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

O aumento da fertilidade em solos de carga variável no sistema plantio direto é resultante da interação do não revolvimento do solo associado à manutenção dos resíduos culturais