INDICADORES QUÍMICOS DE QUALIDADE DO SOLO

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1 INDICADORES QUÍMICOS DE QUALIDADE DO SOLO Eduardo Fávero Caires Professor Associado - Fertilidade do Solo Reunião Paranaense de Ciência do Solo UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA III REUNIÃO PARANAENSE DE CIÊNCIA DO SOLO 7 a 9 de Maio de 2013 Londrina PR

2 Qualidade do Solo Termo usual: a partir de 1990 Soil and Water Quality Não existe consenso com relação ao conceito Múltiplas definições Capacidade do solo exercer as suas funções na natureza (Doran, 1997) Divergências na comunidade científica Busca da qualidade do solo deve ser conseguida por meio de seu manejo adequado em termos de potencial produtivo, sustentabilidade e impacto ambiental, porém sem requerer a reinvenção da Ciência do Solo (Sojka & Upchurch, 1999) Revisões de Vezzani & Mielniczuk (2009) e Araújo et al. (2012)

3 Solos com Fertilidade Baixa ou Muito Baixa Acidez excessiva Deficiência de P Avanço da Agricultura Cerrado Área cultivada grãos 50 milhões ha Fertilidade do solo Alta Média-Alta Média Baixa-Média Baixa Muito Baixa-Baixa Muito baixa Mapa de fertilidade dos solos do Brasil FONTE: Embrapa (1980) Sistema Plantio Direto 30 milhões ha (60%) Paraná 5 milhões ha (90% SPD) Maior sustentabilidade da agricultura em regiões tropicais e subtropicais

4 Indicadores Químicos do Solo Acidez: ativa (ph), trocável (Al) e potencial (H + Al) Matéria Orgânica Disponibilidade de Nutrientes SISTEMA PLANTIO DIRETO Total predomínio produção de grãos INDICADORES DE QUALIDADE DO SOLO Um meio para se alcançar o manejo dos sistemas agrícolas com base nos princípios da sustentabilidade (Doran & Zeiss, 2000) Indicadores químicos do solo visando orientar o manejo da correção da acidez e da adubação em plantio direto

5 ph (CaCl 2 0,01 mol L -1 ) PLANTIO DIRETO ph do solo 6,5 5,5 4,5 0-5 cm Sem calcário 2 t ha -1 de calcário 4 t ha -1 de calcário 6 t ha -1 de calcário Estratificação química 3,5 6,5 5, cm 4,5 3,5 6, cm 5,5 4,5 3, Tempo após a calagem (anos) FONTE: Caires et al. (2005) - Agronomy Journal

6 PROFUNDIDADE DO SOLO (cm) FONTE: Adaptado de Sidiras & Pavan (1985) - Revista Brasileira de Ciência do Solo Carbono orgânico no perfil do solo considerando os sistemas convencional e plantio direto Gradiente de concentração em plantio direto CARBONO ORGÂNICO (g dm -3 ) E Convencional Plantio direto LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico NITOSSOLO VERMELHO

7 PROFUNDIDADE DO SOLO (cm) FONTE: Adaptado de Sidiras & Pavan (1985) - Revista Brasileira de Ciência do Solo Fósforo (P) no perfil do solo considerando os sistemas convencional e plantio direto Gradiente de concentração em plantio direto P - MEHLICH 1 (mg dm -3 ) E Convencional Plantio direto LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico NITOSSOLO VERMELHO

8 Camada Diagnóstica para Avaliação de Indicadores Químicos do Solo Estratificação química no perfil do solo Plantio Direto Questionamentos a respeito da camada diagnóstica para avaliação dos indicadores químicos Monitoramento da camada superficial do solo (0 5 cm) Auxiliar a frequência da aplicação de calcário na superfície Importante para evitar supercalagem Avaliação de indicadores químicos para recomendação de calagem e adubação: camada de 0 20 cm

9 PROFUNDIDADE DO SOLO (cm) ph (CaCl 2 0,01 mol L -1 ) Ca 2+ TROCÁVEL (mmol c dm -3 ) Sem calcário 3 t ha -1 de calcário em t ha -1 de calcário em 1993 Calcário em Al 3+ TROCÁVEL (mmol c dm -3 ) SATURAÇÃO POR Al 3+ (%) Acidez ativa, Ca 2+ trocável, Al 3+ trocável e saturação por alumínio no perfil do solo. Calcário aplicado na superfície em sistema plantio direto. Solo amostrado em FONTE: Caires et al. (2008) European Journal of Agronomy

10 P no solo (mg/dm 3 ) K no solo (cmol c /dm 3 ) MEHLICH 1 MEHLICH cm 1, cm ŷ = 0, ,0010x R 2 = 0,61** cm ŷ = 19,73 + 0,0643x R 2 = 0,97** 1, cm 0, ŷ = 5,66 + 0,0072x R 2 = 0,80** 0,4 ŷ = 0, ,0006x R 2 = 0,90** 0, P 2 O 5 (kg ha -1 ) K 2 O (kg ha -1 ) Incrementos nos teores de fósforo (P) e potássio (K) no solo, nas camadas de 0 10 e cm, com a adubação fosfatada e potássica em sistema plantio direto. FONTE: Adaptado de Fontoura et al. (2011) Fundação Agrária de Pesquisa Agropecuária

11 Acidez potencial (H + Al) Importante para a estimativa da necessidade de calagem Mais usada para o cálculo da CTC a ph 7,0 que é mais útil para o fim de correção da acidez, uma vez que o ph do solo apresenta estreita correlação com a saturação por bases (V%) Acidez do Solo Acidez ativa (ph do solo) Importante indicador químico de qualidade do solo Controla a disponibilidade de nutrientes e a toxicidade de Al e Mn Influência decisiva na CTC em solos tropicais e subtropicais predomínio de cargas elétricas variáveis Acidez trocável (Al) A toxicidade do Al compromete o crescimento das raízes e a absorção de nutrientes pelas plantas Atividade mais baixa em sistema plantio direto (Cuidado!!!)

12 ph do Solo O AUMENTO NO ph DO SOLO: Promove insolubilização Al e Mn Aumenta a disponibilidade N, P, Ca, Mg, S e Mo Diminui a disponibilidade Micronutrientes catiônicos: Cu, Fe, Zn e Mn Solos com cargas variáveis DEPENDENTES de ph Colóides: caulinita, matéria orgânica e óxidos de Fe e Al Cargas GESSO Negativas AUMENTA A = EFICIÊNCIA Dissociação DO USO de DE H + NITROGÊNIO dos grupos PELAS hidroxílicos PLANTAS Depende do aumento no ph do solo Cargas Positivas = Adsorção de H + à superfície dos colóides: Acidificação

13 CAULINITA Redução no ph Aumento no ph

14 MATÉRIA ORGÂNICA Aumento no ph

15 ÓXIDOS DE Fe e Al Redução no ph Aumento no ph

16 CALAGEM ph < 5,6 ph = 4,9 a 5,0 Relações entre a produção relativa de grãos de soja e milho e o ph (CaCl 2 0,01 mol L -1 ) do solo, nas profundidades de 0-5 cm, 0-10 cm e 0-20 cm. **P < 0,01. FONTE: Adaptado de Caires et al. (2009) Congresso Latinoamericano de Ciência do Solo

17 Produção relativa (%) 0 5 cm 0 20 cm 100 Soja Milho ŷ = 96,57 253,10/x R 2 = 0,62** ŷ = 101,13 294,24/x 2 R 2 = 0,61** CALAGEM V (%) < 65 ŷ = 113, ,49/x R 2 = 0,97** ŷ = 120, ,32/x R 2 = 0,95** V (%) = 48 a Saturação por bases (%) Relações entre a produção relativa de grãos de soja e milho e a saturação por bases do solo, nas profundidades de 0-5 cm, 0-10 cm e 0-20 m. **P < 0,01. FONTE: Adaptado de Caires et al. (2009) Congresso Latinoamericano de Ciência do Solo

18 Espécies e atividade de Al na solução do solo de acordo com o sistema de manejo Espécie/atividade Plantio Direto Convencional Espécies % Al 3+ 2,5 4,0 AlOH 2+ 1,6 2,6 Al(OH) ,0 42,0 Al(OH) 0 3 0,7 1,3 Al(OH) - 4 < 0,1 < 0,1 AlSO + 4 0,2 0,6 AlH 2 PO 2+ 4 < 0,1 < 0,1 Al-Ligante orgânico 70,0 49,0 Atividade do Al (mol L -1 ) FONTE: Salet et al. (1999) Revista Científica da Unicruz 5,7 x ,0 x 10-5

19 Sem limitação hídrica Sem limitação hídrica Com limitação hídrica Milho Soja Trigo ŷ = - 0, ,027x R 2 = 0,82** Comprimento radicular (cm cm -2 ) Pro dução de milho, so j a e trigo em sistema plantio direto influenciada pelo co mprimento radicular por unidade de área superficial de solo até a profundidade de 60 cm. **: P < 0,01. FONTE: Caires et al. (2008) European Journal of Agronomy Produção (t ha -1 )40 Al 0,3 cmol c /dm 3 (0-20 cm)

20 Matéria Orgânica do Solo Indicador chave de qualidade do solo Influencia diretamente várias funções e processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no solo Aumenta a disponibilidade de nutrientes (N e S) e a capacidade de retenção de nutrientes Solos tropicais e subtropicais Baixa densidade de carga superficial ou baixa CTC Matéria orgânica: responsável por 75 a 90% da CTC Devem ser incentivadas práticas agrícolas que aumentem o teor de matéria orgânica => Plantio Direto com Rotação Diversificada de Culturas e Uso de Plantas de Cobertura Matéria orgânica do solo apresenta carga variável Calagem => Deve ser incentivada para a melhoria da qualidade dos solos tropicais e subtropicais

21 Aporte (t ha -1 ) FONTE: Adaptado de Briedis et al. (2012) Soil Science Society of America Journal Resíduos Carbono Sem Sem calcário calcário Calcário 3 t/ha de em 2000 calcário (3 t ha -1 ) em 2000 Calcário Calcário em 6 t/ha de Calcário em em calcário (6 t ha -1 ) em1993 (6 + 3 t 2000 ha -1 ) 1993 Aporte de resíduos e de carbono das culturas em um período de 15 anos ( ) em experimento de calagem na superfície de longa duração em plantio direto. Sequência de culturas: soja-aveia preta + ervilhaca-milho-aveia preta-soja-trigo-soja-triticale-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-trigo-soja-aveia pretamilho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta.

22 COT (t ha -1 ) COP (t ha -1 ) COAM (t ha -1 ) ŷ = ŷ = ŷ = 1 = Sem calcário 2 = Calcário em 1993 (6 t ha -1 ) 3 = Calcário em 2000 (3 t ha -1 ) 4 = Calcário em (6 + 3 t ha -1 ) Aporte (input) Total de C (t ha -1 ) Relações entre os estoques de carbono orgânico total (COT), carbono orgânico particulado (COP) e carbono orgânico associado aos minerais (COAM), na camada de 0 20 cm, e o aporte total de carbono das culturas, considerando a calagem na superfície em um experimento de longa duração (15 anos) em plantio direto. Sequência de culturas: soja-aveia preta + ervilhaca-milho-aveia preta-soja-trigo-soja-triticale-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-trigo-soja-aveia pretamilho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta. FONTE: Briedis et al. (2012) Soil Science Society of America Journal

23 Cálcio Carbono FONTE: Briedis et al. (2012) Geoderma Calcário aplicado na superfície do solo (t ha -1 ) em 1993 e 2000 (0 + 0) (0 + 3) (6 + 0) (6 + 3) Caracterização de carbono (C) e cálcio (Ca) por meio de espectrômetro de dispersão de raios X na região central de agregados de tamanho 8-19 mm, considerando a calagem na superfície em um experimento de longa duração (15 anos) em plantio direto. Os agregados foram coletados em 2008.

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26 N-NO 3 - no solo (mg dm -3 ) cm Sem Gesso cm Com Gesso 40 ŷ = 56,15-0,12x R² = 0,71** ŷ = 53,89-0,10x R² = 0,88** N absorvido pelo milho (mg planta -1 ) Relações entre o teor de N-NO 3 - no solo, nas profundidades de cm e cm, e a quantidade de N absorvida pela parte aérea do milho. ** P < 0,01. FONTE: Zardo Filho (2011) Dissertação de Mestrado

27 Disponibilidade de Nutrientes no Solo Análises Químicas P, K, Ca, Mg, S e Micronutrientes (B, Cu, Fe, Zn e Mn) Brasil Procedimentos de extração foram padronizados regionalmente Paraná P e K = solução de Mehlich 1 Ca e Mg = solução de KCl 1 mol L -1 S = soluções de Ca(H 2 PO 4 ) 2 0,01 mol L -1 ou NH 4 OAc 0,5 mol L -1 em HOAc 0,25 mol L -1 B = água quente ou HCl 0,05 mol L -1 Cu, GESSO Fe, Zn AUMENTA e Mn A = EFICIÊNCIA solução DO de USO Mehlich DE NITROGÊNIO 1 PELAS PLANTAS

28 Fósforo (P) P MEHLICH 1 Eficiência do extrator depende da Capacidade Tampão de Fosfato Paraná Argila < 200 g/kg Argila de g/kg Argila > 400 g/kg P adequado 18 mg/dm 3 14 mg/dm 3 9 mg/dm 3 Embrapa (2011) PLANTIO DIRETO: Maior eficiência de aproveitamento do P pelas plantas, contribuindo para diminuir a necessidade de adubação fosfatada Menor contato entre o fertilizante e as partículas do solo Maior umidade: favorece a taxa de difusão do P até as raízes Ânions de ácidos orgânicos liberados pelos resíduos vegetais: redução da precipitação de fosfatos por Fe e Al Aumento da atividade biológica (maior teor de matéria orgânica): liberação de P da fração orgânica do solo

29 Potássio (K) Paraná K adequado 0,30 cmol c /dm 3 (Embrapa, 2011 e Fontoura et al., 2011) Solos originalmente bem supridos de K Exceção: solos de baixa CTC solos arenosos da região Noroeste Reservas de K no solo podem se esgotar rapidamente K = extraído em grandes quantidades pelas culturas PLANTIO DIRETO Intensa ciclagem de K Palhada reservatório expressivo de K no curto prazo Rotação Diversificada de Culturas e Uso de Plantas de Cobertura em Plantio Direto: favorece a ciclagem e o aproveitamento de K pelas culturas

30 Cálcio (Ca) e Magnésio (Mg) Paraná CTC 8 cmol c /dm 3 CTC < 8 cmol c /dm 3 Ca adequado 4 cmol c /dm 3 2 cmol c /dm 3 Não existem níveis seguros para interpretação de Ca no solo Sfredo (2008) Mg adequado 0,8 cmol c /dm 3 (Sfredo, 2008 e Embrapa, 2011) Equilíbrio Catiônico na CTC a ph 7,0 Ca = 40 60% Mg= 10 15% K = 3 5%

31 Enxofre (S) S Limitante da produtividade em muitos solos do Paraná Critérios de interpretação de S-SO 4 no solo ainda deixam a desejar Paraná Argila 400 g/kg Argila > 400 g/kg 0 20 cm cm 0 20 cm cm S-SO 4 adequado 3 mg/dm 3 9 mg/dm 3 10 mg/dm 3 35 mg/dm 3 Extração com Ca(H 2 PO 4 ) 2 - Níveis críticos indicados para a cultura da soja (Sfredo, 2008) Plantio Direto Solo com 580 g/kg de argila Nível crítico de S-SO 4 (0 20 cm) Trigo = 25,8 mg/dm 3 (NH4OAc + HOAc) (Caires et al., 2002) Milho = 16,2 mg/dm 3 [Ca(H 2 PO 4 ) 2 ] e 15,5 mg/dm 3 (NH4OAc + HOAc) (Garbuio, 2006) GENÓTIPOS MAIS PRODUTIVOS E COM MAIOR EXIGÊNCIA NUTRICIONAL S-SO 4 15 mg/dm 3 (0 20 cm)

32 Micronutrientes Solos originalmente bem supridos em micronutrientes Exceção: solos arenosos da região Noroeste Uso de micronutrientes => forma cautelosa e criteriosa Faixa estreita entre os níveis de deficiência e toxicidade Demanda muito pequena pelas plantas Paraná B Cu Fe Zn Mn água quente (mg/dm 3 ) Mehlich 1 (mg/dm 3 ) Teor adequado 0,5 0,6 1,6 2,0 40,0 60,0 1,6 2,0 8,0 12,0 Costa & Oliveira (1998) Extratores: HCl 0,1 mol L -1, Mehlich 1, Mehlich 3 e DTPA Eficiência semelhante úteis para a definição de classes de teores no solo MAIS ESTUDOS NO CAMPO SÃO NECESSÁRIOS PARA APRIMORAR OS CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DE MICRONUTRIENTES NO SOLO

33 MENSAGEM O plantio direto é o sistema que mais preserva o solo para as gerações futuras, está inserido no Programa ABC e a sua adoção no Brasil deverá ser ampliada consideravelmente até As práticas relacionadas com o incremento da matéria orgânica e o manejo adequado da correção da acidez do solo no sistema plantio direto podem ser destacadas como as mais relevantes para aumentar a qualidade do solo em regiões tropicais e subtropicais. MUITO OBRIGADO Eduardo Fávero Caires Tel. (42) Laboratório de Fertilidade do Solo

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