INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS

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1 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS MISSÃO Desenvolver e promover informações científicas sobre o manejo responsável dos nutrientes de plantas para o benefício da família humana N JUNHO/2010 BALANÇO DE NUTRIENTES NA AGRICULTURA BRASILEIRA 1 José Francisco da Cunha 2 Valter Casarin 3 Luís Ignácio Prochnow 4 1. INTRODUÇÃO Obalanço de nutrientes é uma das ferramentas para avaliação do uso de fertilizantes. Para que a produção agrícola seja uma atividade sustentável, é necessário que os nutrientes removidos do solo sejam repostos por meio da aplicação de fertilizantes e estes alcancem elevados índices de aproveitamento. De forma simplificada, este artigo compara a quantidade de nutrientes que entra no sistema agrícola pelos principais processos adubação, correção do solo e fixação biológica com a quantidade que deixa o sistema por intermédio dos produtos colhidos. A comparação de balanços de nutrientes durante determinados períodos favorece a avaliação da evolução da exploração agrícola, determinando se o uso do fertilizante apresenta alta ou baixa eficiência. A eficiência de aproveitamento pode ser quantificada por intermédio de índices de uso dos fertilizantes ou por outros indicadores, como, por exemplo, pela análise da quantidade aplicada de fertilizantes para produzir kg de produtos agrícolas. Baixos índices de aproveitamento indicam agricultura de exaustão dos recursos disponíveis e, quando altos, indicam aplicação excessiva de fertilizante, o que gera gasto tanto para o produtor como para o país. Neste último caso, representa, ainda, perda de divisas e consumo não sustentável de recursos não renováveis, com aumento dos riscos ambientais. O balanço pode ser feito de várias formas, Veja também neste número: Variações nos estoques de carbono e emissões de gases de efeito estufa em solos do Brasil IPNI em Destaque Divulgando a Pesquisa Painel Agronômico Cursos, Simpósios e outros eventos Publicações Recentes Ponto de Vista considerando-se o consumo de estados ou regiões, ou da cultura, ou até mesmo de uma fazenda ou de uma área determinada, onde pode-se verificar, no decorrer do tempo, se os insumos estão sendo usados de forma adequada e eficiente. Exemplificando estes conceitos, Vitousek et al. (2009) compararam o balanço do consumo de nitrogênio e fósforo na cultura do milho, em três países com padrões de desenvolvimento Abreviações: N = nitrogênio, P = fósforo, K = potássio, Ca = cálcio, Mg = magnésio, S = enxofre, B = boro, Cu = cobre, Fe = ferro, Mn = manganês, Zn = zinco. 1 Este trabalho foi idealizado e financiado pelo IPNI Brasil. 2 Engenheiro Agrônomo, Consultor, Tec-fértil; cunha@agroprecisa.com.br 3 Engenheiro Agrônomo e Florestal, Doutor, Diretor Adjunto do IPNI Brasil; vcasarin@ipni.net 4 Engenheiro Agrônomo, Doutor, Diretor do IPNI Brasil; lprochnow@ipni.net Nota: As opiniões expressas nos artigos não refletem necessariamente as opiniões do IPNI ou dos editores deste jornal. INTERNATIONAL PLANT NUTRITION INSTITUTE - BRASIL Rua Alfredo Guedes, Edifício Rácz Center, sala Fone/Fax: (19) Website: ipni@ipni.com.br Piracicaba-SP, Brasil INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010 1

2 contrastantes (Tabela 1). Nota-se que na região oeste do Quênia o balanço é negativo para o nitrogênio e próximo a zero para o fósforo. Esses resultados revelam consumo inadequado dos nutrientes, insuficiente para manter a fertilidade do solo. Diferentemente, na região norte da China os valores são altos no balanço dos dois nutrientes, indicando consumo excessivo e, consequentemente, alto potencial de prejuízo ao ambiente. No Brasil, Yamada e Lopes (1998) calcularam o balanço de NPK para o período entre 1993 e 1996 (Tabela 2). Vale ressaltar que foram supostos os índices médios de eficiência de 60% para o nitrogênio, 30% para o fósforo e 70% para o potássio. Exemplificando, isto significa que, do total de entrada de potássio ( t), 70% foi considerado como aproveitado pelas culturas, ou seja, t. Para avaliar o balanço, subtraiu-se o total de entrada, considerado aproveitado ( t) pelo total de saída ( t), resultando no balanço negativo de t de K 2 O. Segundo os autores, foi verificado um déficit elevado no consumo de fertilizantes, com base nesta atribuição de índices de aproveitamento dos nutrientes. 2.PROCEDIMENTOS ADOTADOS PARA O CÁLCULO DO BALANÇO DE NUTRIENTES EM Considerações gerais O princípio do balanço de nutrientes está baseado na comparação dos fluxos de entrada e saída de nutrientes no sistema. Dispondo de dados estatísticos regionais, suficientemente precisos, é possível aplicar esta ferramenta em áreas mais vastas, até em grandes regiões. Neste trabalho, o fluxo de entrada de nutrientes foi estabelecido utilizando-se os dados estatísticos de entrega de fertilizantes minerais e corretivos agrícolas (ANDA, 2009) das 18 principais culturas cultivadas no Brasil, no ano de 2008, quais sejam: soja, milho, cana-de-açúcar, café, algodão herbáceo, arroz, feijão, fumo, laranja, trigo, batata, banana, sorgo, tomate, cacau, mandioca, amendoim e mamona. Desta forma, foi necessário deduzir do valor total de entrega de fertilizantes o valor do consumo das demais culturas, as quais respondem por 3,17% da área ocupada, além de 4,59% do consumo estimado de fertilizantes em reflorestamentos e pastagens. Com essas correções, afere-se para as culturas envolvidas no balanço um total aproximado de 92,24% do consumo de fertilizantes. Deve-se destacar que os dados sobre quantidades de fertilizantes consumidos pelas 18 culturas dizem respeito tanto às culturas semeadas e colhidas no ano de 2008 (por exemplo, milho de 2ª safra) quanto àquelas semeadas em 2008 e colhidas em 2009 (por exemplo, arroz). Para o cálculo da saída de nutrientes, ou seja, da quantidade de nutrientes exportados, foram utilizados dados estatísticos agrícolas anuais de produção das 18 culturas consideradas. As quantidades de nutrientes exportados podem ser facilmente determinadas pela análise do conteúdo de nutrientes nos produtos colhidos. Para o cálculo da saída de N considerou-se que, do total exportado, boa parte teve origem na fixação biológica. Assim, para a cultura do feijão, considerou-se que 50% do N exportado teve origem na fixação biológica, o que equivale a toneladas. Para a cultura da soja, todo o N exportado foi descontado, o que representa Tabela 1. Balanço de N e P 2 na cultura do milho em três regiões distintas. Entradas e saídas Balanço de nutrientes por região Oeste do Quênia Norte da China Meio-Oeste dos Estados Unidos N P 2 N P 2 N P (kg ha -1 ano -1 ) Fertilizantes Fixação biológica de nitrogênio Total de entradas Removidos nos grãos Removidos na colheita de outros produtos Total de saídas Balanço = entradas saídas Fonte: Adaptada de VITOUSEK et al. (2009). Tabela 2. Balanço do consumo de N, P 2 e K 2 O no Brasil no período entre 1993 e Entradas e saídas Nutriente N P 2 K 2 O (t) Exportação total pelas culturas Exportação excluindo nitrogênio de soja e feijão Total de entradas considerando 92,9% do total de fertilizantes entregue Índice de eficiência atribuído ao uso do fertilizante 60% 30% 70% Balanço Fonte: Adaptada de YAMADA e LOPES (1998). 2 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

3 toneladas de N. Considerou-se, ainda, que a soja foi responsável, por intermédio da fixação biológica, pelo fornecimento de 70% do N exportado pelo milho de 2ª safra, correspondendo a toneladas. Da mesma forma, considerou-se que 50% do N exportado pelo trigo e pelo sorgo foram fornecidos pela cultura da soja. Também foram descontados 30 kg ha -1 de N exportados em 30% da área de milho e 10% da área de algodão, supondo-se que estas culturas estiveram em rotação com a soja. Quanto ao potássio, foram descontados 20% da quantidade exportada pela cana-de-açúcar, supostamente atendida pelo uso de vinhaça. Embora a quantidade de K contida na vinhaça possa atender a uma demanda muito maior, a viabilidade econômica do seu uso tem sido limitada pelos custos de transporte e aplicação, que variam em função da distância da área considerada. As deduções apresentadas acima demonstram que o balanço de nutrientes do ano de 2008 não pode ser comparado ao balanço apresentado por Yamada e Lopes (1998), considerando que as deduções utilizadas por esses autores foram diferentes das praticadas no presente estudo. Para o caso deste novo estudo de balanço, vale ressaltar que os valores de exportação (saída) foram relacionados aos nutrientes fornecidos (entrada) no ano em questão, embora saiba-se que parte dos nutrientes exportados pelos produtos colhidos pode ser proveniente de nutrientes nativos do solo ou mesmo de resíduos de adubações anteriores Entradas de nutrientes na agricultura brasileira O primeiro passo para avaliar o balanço de nutrientes é calcular as entradas destes elementos no sistema agrícola. Na agricultura, a entrada de nutrientes pode compreender diversas origens: fixação biológica de N, deposições atmosféricas de N e S, precipitação de cinzas vulcânicas, intemperização dos solos, incorporação de fertilizantes orgânicos e, em maior intensidade, uso de fertilizantes minerais. Em nosso estudo, a entrada de nutrientes avaliada inclui fertilizantes e corretivos, fixação biológica de N oriunda das culturas leguminosas e uso de vinhaça em cana. A fixação biológica de N tem grande importância no fornecimento de N para as culturas leguminosas e isso ainda se torna mais relevante por ser a soja a cultura de maior importância, a qual representou, em 2008, 34,1% da área agriculturável no Brasil (IBGE, 2009). Como anteriormente citado, a entrada de N, P e K no sistema agrícola por intermédio do uso de fertilizantes corresponde aos dados estatísticos de entrega de nutrientes (ANDA, 2009) disponíveis por estado da federação, de acordo com a Tabela 3. As quantidades fornecidas de cálcio, magnésio, enxofre, boro, cobre, ferro, manganês e zinco foram estimadas com base no consumo aparente dos principais fertilizantes e corretivos, levando-se em conta o teor médio de nutrientes nestes insumos (Tabela 4). No presente estudo, o óxido de magnésio não foi considerado como fonte de magnésio, pois é utilizado em poucos produtos, não justificando, assim, sua inclusão no balanço geral. Supõe-se que no ano de 2008 o total do produto comercializado tenha sido da ordem de t, o que equivale a cerca de t do nutriente. De acordo com a Tabela 3, a entrega de fertilizantes no Brasil atingiu um total de 22,4 milhões de toneladas em 2008, sendo que os estados com maior consumo, em ordem decrescente, são: Mato Grosso (MT), São Paulo (SP), Paraná (PR), Minas Gerais (MG), Rio Grande do Sul (RS) e Goiás (GO). Esses estados foram responsáveis por 78,4% do total de fertilizantes consumi- Tabela 3. Consumo de fertilizantes por estado, com divisão regional utilizada pela ANDA (1). Estados/ Regiões Produto Consumo de fertilizantes Nutrientes N P 2 K 2 O Total (t) RS SC Total Sul DF ES GO M T MS M G PR RJ SP TO Total Centro AL BA CE M A PB PE PI RN SE Total NE AC AP A M PA R RR Total Norte Total (1) ANDA = Associação Nacional para Difusão de Adubos. Fonte: ANDA (2009). dos no país. Ressalta-se o baixo consumo de N no MT. Isso se deve ao fato de que grande parte da sua área agrícola é explorada pelo cultivo da soja. As quantidades reportadas na Tabela 3 mostram que as culturas de algodão e soja, que apresentam tecnologias de grande consumo de fertilizantes e material genético de elevada resposta à aplicação de fertilizantes, fizeram do cerrado uma região de grande demanda de insumos. Contrariamente ao MT, SP apresenta maior consumo proporcional de N devido à alta demanda deste nutriente pelas culturas de canade-açúcar, citros e café. Evidencia-se, também, o baixo consumo de fertilizantes pelos estados da região Norte (1,1% do total). Na região Nordeste (NE), o consumo é baixo (10,8% do total), com INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010 3

4 Tabela 4. Quantidade estimada de macronutrientes secundários e micronutrientes fornecidos pelos fertilizantes e corretivos no ano de Produto Consumo Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn (t) Sulfato de amônio (1) Superfosfato simples (1) , Superfosfato triplo (1) , DAP (1) , MAP (1) , Termofosfato (1) , Fosfato natural (1) , Fosfato natural reativo (1) Gesso (3) , Calcário (2) , Micronutrientes (1) 8.780, Total Fontes: (1) ANDA (2009); (2) ABRACAL (2009); (3( MAMPRIN (comunicação pessoal). exceção da Bahia. Constata-se que nos estados considerados como fronteiras agrícolas houve maior consumo de fertilizantes em relação aos estados que apresentam agricultura menos desenvolvida. Na região nordeste essa condição é notada quando avalia-se o consumo de fertilizantes nos estados da BA, MA e PI, considerados como fronteiras agrícolas. Da mesma forma, na região norte, o estado do PA se destaca dos demais estados pelo maior volume de fertilizantes consumido Saída de nutrientes na agricultura brasileira A saída, ou exportação, de nutrientes é calculada a partir de dados estatísticos da produção agrícola, por cultura (Tabela 5) ou por estado e região (Tabela 6), juntamente com os dados de concentração de nutrientes no produto colhido (Tabela 7). Assim, é possível avaliar a exportação de nutrientes pelas principais culturas e por estados brasileiros, conforme apresentado nas Tabelas 8 e 9, respectivamente. Tabela 5. Área e produção das culturas na safra Cultura Área plantada Área colhida Participação Produção Produção agrovegetal (1) (ha) (%) (t) Soja , Milho , Cana-de-açúcar , Café , Algodão herbáceo , Arroz , Feijão , Fumo , Laranja , Trigo , Batata , Banana , Sorgo , Tomate , Cacau , Mandioca , Amendoim , Mamona , Subtotal , Outras culturas , Total das culturas ,0 - - (1) Produção agrovegetal é a produção reduzindo a 5% a produção de cana-de-açúcar, a 10% a produção de banana, laranja e tomate e a 15% a produção de batata e mandioca. Fonte: IBGE (2010). 4 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

5 Tabela 6. Área ocupada por várias culturas na safra , por estado e região, com divisão regional utilizada pela ANDA. Estados/Regiões Área plantada Área colhida Produção Produção agrovegetal (1) (ha) (t) RS SC Total Sul DF ES GO M T MS M G PR RJ SP T Total Centro AL BA CE M A PB PE PI RN SE Total Nordeste AC AP A M PA RO RR Total Norte Total Brasil (1) Produção agrovegetal é a produção reduzindo a 5% a produção de cana-de-açúcar, a 10% a produção de banana, laranja e tomate e a 15% a produção de batata e mandioca. Fonte: IBGE (2009 e 2010). Os dados da Tabela 5 mostram que as culturas de soja e milho representam 56,1% da área total colhida no ano de Em relação aos estados (Tabela 6), o PR foi o que apresentou maior área colhida, seguido por MT, RS e SP. Notadamente, por ser a cultura com maior área de cultivo no Brasil, a soja é a que apresenta maior exportação de nutrientes. Neste caso, destaca-se a contribuição da fixação biológica de N para o sistema, pois, apesar da grande quantidade de N exportada, praticamente não se aplica fertilizante mineral nitrogenado nesta cultura. Uma análise comparativa das culturas (Tabela 8) quanto à exportação de nutrientes evidencia alguns dados importantes, como por exemplo: a soja é a cultura que mais exporta os nutrientes P e K (na safra 2008, as exportações de P 2 e K 2 O foram da ordem de 45% e 47%, respectivamente, do total de nutrientes exportado por todas as culturas). Entretanto, quando se avalia a exportação de nutrientes por unidade de área observa-se que o tomate exporta tanto N quanto a soja (153 kg ha -1 ), enquanto a cana-de-açúcar exporta mais K 2 O que a soja (74,9 kg ha -1 contra 59,4 kg ha -1 ). Na Tabela 9 estão apresentados os dados de exportação de nutrientes por estado brasileiro. Os valores relativos a cada nutriente são resultados da soma das exportações das 18 culturas consideradas subtraindo-se as deduções referentes à fixação biológica do nitrogênio e à vinhaça. 3. RESULTADOS DO BALANÇO DE NUTRIENTES Na Tabela 10 estão apresentados os balanços dos nutrientes, onde constam as entradas e as saídas bem como as deduções de N e K. Destaca-se a elevada quantidade de N fornecida pela fixação biológica, equivalente a 1,65 vez a quantidade total de N consumida como fertilizante. Isso demonstra, por um lado, a importância da cultura da soja na agricultura brasileira e, por outro, a necessidade do uso eficiente da sucessão e rotação de culturas. Dentre os macronutrientes primários, o P foi o que apresentou menor índice de eficiência, explicado pela dinâmica do elemento no solo. O fator de consumo de 1,9 mostra que foi aplicado quase o dobro da quantidade necessária do elemento para suprir a exportação. Porém, espera-se que haja melhora no aproveitamento de P na agricultura graças à consolidação das terras cultivadas e ao aumento dos níveis de fertilidade do solo pelo efeito residual das taxas de adubação, permitindo o uso de menores dosagens. Estas, porém, devem ser, no mínimo, suficientes para atender a reposição dos nutrientes exportados, fator importante para uma agricultura sustentável. A Tabela 10 mostra também que, para todos os macronutrientes, as quantidades aplicadas foram superiores às exportadas. Como apontado por Yamada e Lopes (1998), o consumo de Ca foi bem superior ao valor exportado, principalmente em função das elevadas quantidades do elemento fornecidas com a utilização de calcário, superfosfato e gesso. Esse resultado refletiu-se no alto fator de consumo, sendo aplicados 9,2 vezes mais a quantidade de Ca exigida para atender a exportação do nutriente pelas culturas estudadas. Quanto ao balanço de micronutrientes, verificou-se, também, que a aplicação dos elementos foi superior à exportação. Entretanto, cabe ressaltar que a maior parte dos micronutrientes deriva de produtos específicos e que tem seu uso mais intenso nas áreas de cerrado. Nas outras regiões, a adição é efetuada normalmente por meio de fertilizantes fosfatados e calcário, que contêm os micronutrientes em sua composição mas que, possivelmente, os repõem em quantidades muito menores que as exportadas, o que, a longo prazo, com INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010 5

6 Tabela 7. Concentração de nutrientes no produto colhido das principais culturas no Brasil. Cultura Macronutrientes (g kg -1 ) Micronutrientes (mg kg -1 ) N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn Soja (1, 2) 59,2 5,5 18,8 2,9 2,3 3,0 24,2 13,0 134,3 33,7 37,7 Milho (1) 15,8 3,8 4,8 0,5 1,5 1,1 3,2 1,2 11,6 6,1 27,6 Cana-de-açúcar (3, 12) 0,77 0,1 0,7 0,4 0,3 0,2 1,2 2,6 14,3 9,7 3,3 Café (4) 17,1 1,0 15,5 2,7 1,5 1,2 16,0 15,0 60,0 20,0 12,0 Algodão (4) 20,1 3,1 16,0 6,9 4,0 8,0 39,9 8,6 188,9 13,3 11,0 Arroz (5) 12,5 2,2 4,4 1,0 1,1 1,5 4,4 6,3 61,1 25,1 40,9 Feijão (1) 34,9 4,0 15,4 3,1 2,6 5,7 13,3 6,6 119,4 23,2 29,9 Fumo (6) 39,0 6,7 45,0 12,3 30,7 10,0 22,0 14,0-249,0 32,0 Laranja (7) 1,9 0,2 1,5 0,5 0,13 0,1 2,2 1,2 6,6 2,8 0,9 Trigo (1) 20,1 3,2 3,5 0,2 0,8 1,2 2,9 3,0 13,9 13,0 14,8 Batata (6) 3,6 0,2 3,3 0,2 0,2 0,4 2,0 2,0 20,0 20,0 4,0 Banana (8) 1,9 0,3 8,2 0,3 0,3 0,1 2,1 0,9 9,18 10,6 1,8 Sorgo (9) 15,0 7,5 3,9 0,3 1,2 1,4 3,0 1,8 12,0 10,7 12,5 Tomate (6, 10) 2,4 0,4 2,5 0,1 0,2 0,3 2,8 1,4 25,0 2,6 3,2 Cacau (10) 33,0 2,0 8,0 1,0 2,0 1,0 12,0 16,0 80,0 28,0 47,0 Mandioca (6, 10) 2,1 0,2 1,9 0,6 0,3 0,1 1,8 0,8 24,0 1,6 4,6 Amendoim (10) 34,0 2,0 9,0 0,5 1,0 2, Mamona (11) 29,0 3,7 7,2 6,2 2,4 2,0 52,0 40, ,0 69,0 Fontes: (1) Pauletti (1998); (2) Bataglia e Mascarenhas (1986); (3) Orlando Filho (1983); (4) Malavolta (2006); (5) Furlani et al. (1977); (6) Hawkes e Collins, 1983 e Howeler, 1981 apud Yamada e Lopes (1998); (7) Bataglia et al. (1977) ; (8) Azeredo et al. (1986); (9) Kansas Univerity (1998) ; (10) Malavolta et al. (1997); (11) adaptado de Freire e Nobrega (2006); (12) Rossetto et al. (2008). Tabela 8. Exportação total de nutrientes pelas principais culturas no Brasil. Cultura N P 2 K 2 O Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn (t) Soja Milho Cana-de-açúcar Café Algodão herbáceo Arroz Feijão Fumo Laranja Trigo Batata Banana Sorgo Tomate Cacau Mandioca Amendoim Mamona Total Brasil INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

7 Tabela 9. Exportação de nutrientes pelos estados do Brasil, conforme divisão utilizada pela ANDA. Estados/Regiões N P 2 K 2 O Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn (t) Rio Grande do Sul ,5 177, ,9 658,1 801,1 Santa Catarina ,8 32,5 296,0 167,1 195,0 Total Sul ,3 209, ,8 825,2 996,1 Distrito Federal ,7 2,9 32,3 9,1 16,6 Espírito Santo ,0 23,7 126,3 66,8 30,1 Goiás ,7 189, ,7 613,2 529,6 Mato Grosso ,7 302, ,3 851,8 996,4 Mato Grsso do Sul ,4 115,9 945,4 376,0 336,1 Minas Gerais ,8 200, ,8 682,0 500,9 Paraná ,4 297, , ,9 978,2 Rio de Janeiro ,6 18,1 106,6 67,2 24,5 São Paulo , , , , ,5 Tocantins ,9 15,4 158,8 45,3 58,7 Total Centro , , , , ,6 Alagoas ,9 76,9 432,7 289,0 101,6 Bahia ,4 73,8 852,2 218,7 227,7 Ceará ,7 9,5 89,5 37,8 35,0 Maranhão ,3 26,7 261,9 85,3 93,3 Paraíba ,1 17,6 110,6 67,1 28,0 Pernambuco ,9 55,4 338,2 208,3 82,5 Piauí ,3 15,2 160,9 45,3 59,1 Rio Grande do Norte ,0 11,6 79,1 43,3 19,0 Sergipe ,5 9,1 66,7 34,0 33,6 Total Nordeste ,1 295, , ,8 679,7 Acre ,5 0,7 16,6 2,3 5,3 Amapá ,3 0,2 3,6 0,4 0,9 Amazonas ,9 2,1 35,1 6,9 8,1 Pará ,9 12,8 198,5 40,8 65,5 Rondônia ,2 8,8 88,1 23,4 36,0 Roraima ,6 0,7 7,6 2,7 4,3 Total Norte ,4 25,2 349,5 76,6 120,0 Total Brasil , , , , ,4 Tabela 10. Resultados do balanço do consumo de nutrientes pela agricultura do Brasil. Balanço Brasil N P 2 K 2 O Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn (t) Exportação das culturas (saídas) Deduções das exportações (1) (2) Exportação líquida de nutrientes (I) Total de entradas (3) (II) Balanço de nutrientes (II I) Índice de aproveitamento médio 71,8% 54,0% 76,5% 10,9% 29,5% 40,0% 30,0% 59,8% 10,0% 59,5% 37,5% (I/II x 100) Fator de consumo (II/I) 1,4 1,9 1,3 9,2 3,4 2,5 3,3 1,7 10,0 1,7 2,7 (1) As deduções de nitrogênio correspondem a t referentes à fixação biológica de todo o N exportado pela soja, t referentes a 50% do N exportado pelo feijão, t considerando 70% da exportação do milho de 2ª safra e 50% das exportações de trigo e sorgo e, ainda, a exportação de 30 kg ha -1 das culturas em rotação com soja, atribuindo-se um percentual de 30% para a área de milho e 10% para a área de algodão. (2) As deduções de potássio correspondem a 20% do potássio exportado pela cana-de-açúcar atendido pelo uso de vinhaça. (3) As entradas correspondem a 92,24% do consumo de fertilizantes indicado nas Tabelas 3 e 4. INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010 7

8 exceção do ferro, poderá conduzir a um esgotamento das reservas. No caso do ferro, e considerando apenas a quantidade contida nos superfosfatos, o qual tem amplo uso no país, nota-se que a reposição é muito maior que as exportações. A Tabela 11 mostra o balanço de nutrientes nos estados brasileiros. Em alguns estados do Norte e Nordeste, que apresentam menor produção agrícola e supostamente pouco uso de tecnologia, o balanço indica valores muito altos de aproveitamento de N, P e K, como é o caso dos estados do Ceará, Maranhão, Sergipe, Acre, Amazonas e Roraima. Uma observação mais atenta desses dados mostra que a entrada de nutrientes pela aplicação de fertilizantes é baixa, caracterizando, nesses estados, a prática de agricultura extrativista. Outro exemplo é o Distrito Federal (DF), onde o alto aproveitamento pode ter sido gerado pela entrada de fertilizantes de outros estados, subestimando a entrada de nutrientes nos dados estatísticos desta unidade da federação. A Tabela 12 apresenta os resultados do balanço do consumo de nutrientes para as dez principais culturas. Pode-se observar, por exemplo, que a cultura do arroz tem fator de consumo menor que 1 para N, o que indica consumo do elemento abaixo da demanda da cultura. Igualmente, a cultura do feijão tem baixa estimativa de consumo de N e K. Com relação ao consumo de N, deve-se considerar que na cultura do feijão há a participação da fixação biológica do N, processo que contribui com cerca de 50% do N consumido pela cultura, mas também deve ser considerado que boa parte da sua produção é efetuada com pouco ou nenhum consumo de fertilizante. Tabela 11. Resultados do balanço do consumo de nutrientes por estado. Estados/Regiões Exportação líquida de nutrientes (I) (1) Total de entradas (II) IA médio (I/II x 100) (2) N P 2 K 2 O N P 2 K 2 O N P 2 K 2 O (t) (%) Rio Grande do Sul Santa Catarina Total Sul Distrito Federal Espírito Santo Goiás Mato Grosso Mato Grosso do Sul Minas Gerais Paraná Rio de Janeiro São Paulo Tocantins Total Centro Alagoas Bahia Ceará Maranhão Paraíba Pernambuco Piauí Rio Grande do Norte Sergipe Total Nordeste Acre Amapá Amazonas Pará Rondônia Roraima Total Norte Total BR ,8 54,0 76,5 (1) Demanda líquida equivale ao total exportado menos as deduções e fixação biológica e uso de vinhaça. (2) IA = índice de aproveitamento. Aproveitamento é o percentual da demanda com relação ao consumo. 8 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

9 Tabela 12. Resultados do balanço do consumo de nutrientes pelas principais culturas brasileiras. Cultura Consumo de nutrientes (t) Fator de consumo (1) IA médio (%) (2) N P 2 K 2 O N P 2 K 2 O N P 2 K 2 O Soja N/A (3) 2,0 1, Milho ,3 1,3 1, Cana-de-açúcar ,1 1,2 1, Café ,5 12,0 3, Algodão herbáceo ,2 5,8 2, Arroz ,9 1,4 1, Feijão ,9 3,1 1, Laranja ,1 4,1 1, Trigo ,6 2,8 3, (1) Fator de consumo é a relação entre o consumo e a demanda das culturas. (2) IA = índice de aproveitamento. Aproveitamento é o percentual da demanda com relação ao consumo. (3) N/A = não aplicável. O aproveitamento dos nutrientes pelas culturas é um índice de grande importância para avaliar o manejo dos nutrientes. Neste estudo, destaca-se o baixo aproveitamento dos fertilizantes nas culturas de café e laranja. Da mesma forma, a cultura do algodão apresentou baixo aproveitamento dos nutrientes N, P e K. Esse resultado revela a necessidade de melhorar o aproveitamento dos sistemas de sucessão e rotação com outras culturas, apesar do algodão ser uma cultura com elevado consumo de fertilizante. Notase, desta forma, que os resultados do balanço do consumo de nutrientes permite identificar a necessidade de desenvolvimento de boas práticas de uso dos fertilizantes para as culturas onde são observados baixo aproveitamento dos nutrientes. Outra forma de avaliar os dados gerados no cálculo do balanço de nutrientes é pelo índice de conversão de nutrientes em produtos agrícolas. Esse índice fornece parâmetros para compreensão da eficiência de uso de fertilizantes. Para a obtenção deste índice, utilizam-se os dados de produção agrícola na forma de produção agrovegetal, contidos na Tabela 6. Para o ano de 2008, os índices de conversão obtidos foram: (i) para cada kg de nutrientes NPK aplicado foram produzidos 20,9 kg de produto agrícola, e (ii) para produzir kg de produto agrícola foi necessária a aplicação de 47,9 kg de nutrientes NPK. Na Figura 1 estão apresentados os índices de conversão de nutrientes em produção agrovegetal para cada estado brasileiro. Nota-se que os estados que apresentam menores índices, como é o caso de alguns estados do Norte e Nordeste, correspondem às regiões que apresentam pouco uso de fertilizantes, indicando, conforme já discutido, a adoção de agricultura extrativista. Isso sugere a ocorrência de subutilização de fertilizantes, situação em que as culturas utilizam basicamente as reservas nutricionais do solo e, eventualmente, as fontes orgânicas do solo. Esses índices podem servir como ferramenta para identificar as regiões e culturas que apresentam baixa eficiência no uso de fertilizantes. Assim, por exemplo, nota-se, pelos resultados da Figura 1, que os estados de Minas Gerais, Bahia e Espírito Santo destacam-se pelo alto índice de aplicação de fertilizantes para a produção de kg de produto agrícola. Juntamente com os resultados de baixo aproveitamento de nutrientes apresentados pela cultura do café (Tabela 12), e sendo esses estados importantes produtores desta cultura, conjuga-se a importância de melhorar o manejo de fertilizantes para o café nos estados de Minas Gerais e Espírito Santo. Produtores que efetuam o manejo melhorado dos sistemas de produção e o monitoramento da fertilidade do solo, podem alcançar resultados adequados de produção com o passar dos anos, como constatado no exemplo da Tabela 13, referente a uma fazenda localizada no município de Itiquira, MT (Joel Hillesheim, Fundação MT, comunicação pessoal, 2010). Os resultados ressaltam a melhoria, com o tempo, no aproveitamento dos fertilizantes, principalmente nas avaliações da produção total. Comparando-se a safra 2004/05 com a safra 2009/10, nota-se que houve pequena variação no aumento da área efetiva da fazenda, porém, houve aumento de 85% na produção de grãos entre essas safras. Esse ganho pode ser dimensionado pelo índice que compara a quantidade de NPK, em kg, para produzir uma tonelada de grãos. Enquanto na safra 2004/05 havia a necessidade de 36,7 kg de NPK para a produção de 1 t de grãos, na safra 2009/10 as quantidades de NPK foram menores, atingindo 27,5 kg. Com isso, evidencia-se a intensificação no uso da propriedade com a utilização de melhor tecnologia para a produção e uso de insumos. A Tabela 13 também apresenta a evolução no aproveitamento dos nutrientes N, P 2 e K 2 O, atingindo expressivos resultados para o N e o K na safra 2009/10. Os resultados obtidos nesta fazenda reforçam a importância da adubação dos sistemas agrícolas, nos quais a sucessão e a rotação de culturas, apropriados para cada região, refletem-se em melhorias para outros cultivos e melhor aproveitamento dos nutrientes. 4. CONCLUSÕES No geral, o balanço do consumo de nutrientes no Brasil para o ano de 2008 apresentou resultados bastante satisfatórios quanto ao uso de fertilizantes. Os índices finais de aproveitamento de N, P 2 e K 2 O foram 71,8%, 54,0% e 76,5%, respectivamente. Estes números são superiores até mesmo aos números normalmente utilizados como referên- INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010 9

10 Figura 1. Índice de aplicação de fertilizante NPK para cada kg de produção agrovegetal, por estado. cia para o aproveitamento geral destes nutrientes pelas plantas, em relação ao que se aplica através dos fertilizantes (60%, 30% e 70%, respectivamente). Com a difusão e a maior aplicação das boas práticas para uso eficiente de fertilizantes, estes valores poderão atingir índices ainda mais elevados. Os macronutrientes secundários e os micronutrientes estão sendo aplicados em quantidades que atendem à demanda de exportação pelas culturas. No geral, a carência destes nutrientes nas culturas pode ser corrigida pelo uso adequado de técnicas de diagnóstico e manejo adequado de fertilizantes. Os resultados demonstram a necessidade de aperfeiçoar as estatísticas ou estimativas do consumo de fertilizantes, principalmente para os estados onde ocorreram exportações superiores ao consumo de nutrientes. Da mesma forma, é necessário melhorar a estimativa de consumo para os estados que apresentam alta participação de reflorestamento. Por outro lado, também é preciso melhorar as estimativas de consumo de fertilizantes pelas culturas. Assim, o balanço se mostra como uma importante ferramenta para identificar as deficiências de uso de fertilizantes, tanto para diagnóstico das regiões como também das culturas. Igualmente, o balanço pode ser instrumento para projeções futuras de consumo de fertilizantes. Em todas essas aplicações fica evidente a necessidade do uso de boas práticas de uso de fertilizantes, visando tornar o manejo deste insumo cada vez mais eficiente. REFERÊNCIAS ABRACAL - Associação Brasileira dos Produtores de Calcário Agrícola. Mercado de Calcário Apresentação na Câmara de Insumos do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento em 16 de fev Disponível em: < pls/portal/docs/page/mapa/camaras_conselhos/cam_con_camaras/ tematicas/insumos_agropecuarios/apresentacoes/xxxviii_ro/ app_abracal.pdf>. Acesso em 19 de fev ANDA. Associação Nacional para Difusão de Adubos. Anuário Estatístico do Setor de Fertilizantes São Paulo: ANDA, p. AZEREDO, J. A. de; GENÚ, P. Y. C. de; AQUINO, A. R. L. de; CAMPELO JÚNIOR, J. H.; RODRIGUEZ, A. P. M. Nutrição mineral e adubação da bananeira. In: HAAG, P. H. (Coord.). Nutrição mineral e adubação de frutíferas tropicais no Brasil. Campinas: Fundação Cargill, p BATAGLIA, O. C.; RODRIGUEZ, O.; HIROCE, R.; GALLO, J. R.; FURLANI, P. R.; FURLANI, A. M. C. Composição mineral de frutos cítricos na colheita. Bragantia, Campinas, v. 36, n. 21, p , BATAGLIA, O. C.; MASCARENHAS, H. A. A. Absorção de nutrientes pela soja em latossolo roxo sob vegetação de cerrado. Campinas: Instituto Agronômico, p. (Boletim Técnico 41) 10 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

11 Tabela 13. Desempenho na produção e aproveitamento dos fertilizantes de uma fazenda em Itiquira-MT. Aproveitamento alcançado Safra Cultura Área plantada Área cultivada Produção N P 2 K 2 O NPK NPK (ha) (ha) (t) (%) (kg ha -1 ) (kg t -1 ) 2004/05 Soja Milho 2ª TOTAL ,5 36,7 2005/06 Soja Milho 2ª TOTAL ,7 37,5 2006/07 Soja Milho 2ª TOTAL ,9 36,7 2007/08 Soja Milho 1ª Milho 2ª TOTAL ,2 30,7 2008/09 Soja Milho 1ª Milho 2ª TOTAL ,5 29,7 2009/10 Soja Milho 1ª Milho 2ª TOTAL ,8 27,5 FREIRE, R. M. M.; NOBREGA, M. B. M. Sub-produto: torta. In: MILANI, M. (Ed.). Cultivo da mamona sistemas de produção 4. Embrapa Algodão. Versão eletrônica. 2ª. ed Disponível em: < Mamona/CultivodaMamona_2ed/autores.html#editor>. Acesso em 20 jan FURLANI, P. R. et al. Composição química inorgânica de três cultivares de arroz. Bragantia, Campinas, v. 36, n. 8, p , IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola. Pesquisa Mensal de Previsão e Acompanhamento das Safras Agrícolas no Ano Civil. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola, Rio de Janeiro, v. 21, n.12, p.1 80, IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola. Pesquisa Mensal de Previsão e Acompanhamento das Safras Agrícolas no Ano Civil. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola, Rio de Janeiro, v. 22, n. 2, p. 1-80, KANSAS STATE UNIVERSITY AGRICULTURAL EXPERIMENT STATION AND COOPERATIVE EXTENSION SERVICE. Grain sorghum production handbook. Manhattan, Kansas, Disponível em: < Acesso em 22 jan MALAVOLTA, E. Manual de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Editora Agronômica Ceres, p. MALAVOLTA, E.; VITTI, G. C.; OLIVEIRA, S. A. Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2a. ed. rev. e atualizada. Piracicaba: POTAFOS, p. ORLANDO FILHO, J. (Coord.). Nutrição e adubação da cana-deaçúcar no Brasil. Piracicaba: IAA/Planalsucar, p. (Coleção Planalsucar, 2). PAULETTI, V. Nutrientes: teores e interpretações. Campinas: Fundação ABC/Fundação Cargill, p. ROSSETTO, R.; DIAS, F. L. F.; VITTI, A. C. Fertilidade do solo, nutrição e adubação. In: DINARDO-MIRANDA, L. L.; VASCON- CELOS, A. C. M.; LANDELL, M. G. A. (Ed.). Cana-de-açúcar. Campinas: Instituto Agronômico, p VITOUSEK, P.M. et al. Nutrient imbalances in agricultural development. Science Magazine, New York, v , YAMADA, T.; LOPES, A. S. Balanço de nutrientes na agricultura brasileira. Informações Agronômicas, Piracicaba, n. 84, p. (Encarte Técnico). INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/

12 VARIAÇÕES NOS ESTOQUES DE CARBONO E EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA EM SOLOS DAS REGIÕES TROPICAIS E SUBTROPICAIS DO BRASIL: UMA ANÁLISE CRÍTICA Segundo Urquiaga 1 Bruno José Rodrigues Alves 1 Claudia Pozzi Jantalia 1 Robert Michael Boddey 1 INTRODUÇÃO As mudanças nos padrões de emissão de gases de efeito estufa pelo sistema solo-planta por influência antrópica iniciaram-se com o descobrimento da agricultura. Significativas quantidades de CO 2 e de outros gasestraço foram emitidas para a atmosfera com o desmatamento e queima da vegetação, para que a terra fosse utilizada para agricultura, e com o próprio manejo agrícola. No Brasil, a região da Mata Atlântica é um bom exemplo: ao longo da sua história perdeu mais de 90% da vegetação original durante os ciclos do café e da cana-de-açúcar (BODDEY et al., 2003). Para se ter uma idéia da dimensão do problema, somente com o desmatamento de uma floresta densa não perturbada dessa região, com biomassa aérea seca variando ao redor de 150 Mg ha -1, são emitidos para a atmosfera mais de 250 Mg ha -1 de CO 2 (COUTINHO, 2009). Para que essa quantidade de CO 2 seja sequestrada no solo, como matéria orgânica, seria necessário desenvolver um sistema de produção conservacionista capaz de acumular matéria orgânica no perfil do solo a uma taxa média equivalente a 3,82 Mg C ha -1 ano -1, assumindo que o tempo para atingir novo equilíbrio entre entrada e saída de carbono (C) do solo é de 20 anos (IPCC, 2006). No entanto, seria praticamente impossível conseguir esse resultado, mesmo existindo tal sistema de produção, uma vez que o solo teria que ser capaz de acumular essa enorme quantidade de C, além de manter seu estoque de C original existente antes da retirada da vegetação nativa. Tendo em vista as grandes emissões de gases para a atmosfera provindas do desmatamento e do manejo das terras agrícolas, parece cada vez mais claro que, no contexto global, não será simples encontrar um sistema de produção, principalmente composto de culturas anuais, que seja eficiente para conseguir mitigar todas as emissões de CO 2. Este artigo apresenta uma análise crítica da problemática referente ao sequestro de C no solo, enfatizando as estratégias para aumentar os estoques de C no perfil do solo, e à magnitude das emissões de N 2 O pela agropecuária brasileira. A RELAÇÃO SOLO-PLANTA E OS ESTOQUES DE CARBONO NO SOLO Com a substituição da vegetação nativa pelo sistema agrícola, ou de um sistema agrícola por outro, ocorre modificação no estoque de C do solo. Esse processo é resultado da nova quantidade de C que passa a ingressar no sistema e da taxa de mineralização desse C no solo, processo que tende a um equilíbrio após vários anos (20 a 30 anos), e que determina o novo estoque de C do solo. Características edafoclimáticas que interferem na produção de resíduos e na decomposição da matéria orgânica do solo conduzem a diferentes estoques de C no solo em um mesmo sistema de produção, quando conduzido em diferentes regiões. Dessa forma, não se pode esperar que um solo arenoso, por exemplo, acumule quantidade semelhante de C orgânico a um solo argiloso, mesmo que estes estejam sob igual condição climática. Da mesma forma, não se pode tomar como padrão o potencial de sequestro de C de um ou de outro sistema de produção, pois o fenômeno é governado por uma série de fatores que interagem com os resíduos que ingressam no solo. Na agricultura primária, na qual o solo é considerado como única fonte de nutrientes para a produção de alimentos, o uso contínuo do solo tem levado à redução dos níveis de macro e micronutrientes e da matéria orgânica ou C orgânico do solo, o que significa a transformação, em CO 2, do C estocado naturalmente no solo e que está em equilíbrio com a biomassa aérea nativa. Essas alterações ocorreram em países desenvolvidos e vem ocorrendo de forma acelerada na maioria dos países emergentes, sendo uma situação crítica nos países das regiões tropicais, onde os solos são, em sua maioria, de baixa fertilidade natural (URQUIAGA et al., 2005). No Brasil, é significativa a parcela de pequenos agricultores cujos sistemas de produção se baseiam na exploração da fertilidade natural dos solos. Assim, não falta razão a muitos que atribuem aos pequenos agricultores pobres a responsabilidade do maior impacto nas emissões de CO 2 para a atmosfera, derivado do C nativo do solo. No início dos anos 60, quando no mundo predominava a agricultura extrativista, caracterizada por um consumo muito baixo de fertilizantes (cerca de 10 Tg ano -1 N) (Figura 1), os povos localizados em áreas com solos altamente intemperizados e pobres pareciam estar condenados à pobreza, ou mesmo à miséria, especialmente na África e na Ásia. Afortunadamente, nesse período, surgiu a chamada Revolução Verde. Esse pacote de tecnologias baseavase fundamentalmente no melhoramento genético de plantas e no uso intensivo de fertilizantes, que elevou os níveis de produtividade de culturas como trigo e arroz e permitiu evitar a morte, por fome, de mais de 50 milhões de pessoas, especialmente na China, Índia e Paquistão (BOURLAG e DOWSWELL, 1994). Abriu-se um novo caminho para manter a capacidade produtiva dos solos por intermédio do manejo. Abreviações: C = carbono, CH 4 = metano, CO 2 = dióxido de carbono, FBN = fixação biológica de nitrogênio, GEE = gases de efeito estufa, IPCC = Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas, N = nitrogênio, N 2 O = óxido nitroso, PC = plantio convencional, SILPF = sistema de integração lavourapecuária-floresta, SPD = sistema plantio direto, VN = vegetação nativa. 1 Pesquisador(a) da Embrapa Agrobiologia, Seropédica, RJ. do autor correspondente: urquiaga@cnpab.embrapa.br 12 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

13 Figura 1. Consumo de nitrogênio no mundo no período de 1961/62 a 2004/05. Fonte: IFA (2009). Desse período em diante, as lavouras passaram a ser conduzidas com mecanização intensiva para preparo do solo e com utilização de condicionadores (calagem, gessagem) e fertilizantes, visando alta produtividade. O que parecia ser o melhor caminho para garantir a produção de alimentos, com o passar dos anos, trouxe resultados negativos em várias regiões brasileiras, devido à perda de solo por erosão e perda da matéria orgânica pela aceleração do processo de decomposição. No estudo de Silva et al. (1994) conduzido em três solos com diferentes texturas no Cerrado, encontrou-se que o conteúdo de matéria orgânica da camada arável do solo, com o cultivo de soja sob preparo convencional do solo, diminuiu significativamente a cada ano, alcançando queda de até 70% em cinco anos, especialmente nos solos arenosos, comparados com o solo-referência sob vegetação nativa (Figura 2). Figura 2. Redução da matéria orgânica do solo após cinco anos de cultivo de soja em Latossolos do Cerrado baiano, com diferentes texturas, sob sistema convencional de preparo do solo. Fonte: Adaptada de SILVA et al. (1994). No final dos anos 60, no sul do Brasil, foram iniciados testes com plantadeiras diretas, que não exigem preparo do solo. A necessidade de cobertura do solo com resíduos vegetais durante todo o ano caracterizou o sistema de plantio como plantio direto na palha. Este sistema foi desenvolvido para ajudar a controlar as perdas de solo por erosão, e se expandiu rapidamente na área agrícola nacional. Em menos de 15 anos, no Brasil, o sistema de plantio direto (SPD) cresceu de cerca de 5 milhões de hectares, em 1995, para mais de 25 milhões de hectares, na atualidade (FEBRAPDP, 2009). Vantagens adicionais deste sistema estão associadas à conservação da umidade e estrutura do solo, redução das operações agrícolas e economia de combustível. A eliminação da movimentação do solo abriu a possibilidade de aumentar o estoque de C orgânico no solo. AQUECIMENTO GLOBAL E NECESSIDADE DE PRÁTICAS EFETIVAS DE MITIGAÇÃO DO EFEITO ESTUFA Cada vez mais são levantadas evidências de que o aquecimento global está associado com as grandes emissões de gases de efeito estufa (GEE), originadas das atividades antrópicas, com destaque para a atividade agrícola, a qual responde por cera de 25% das emissões totais desses gases no planeta. Teixeira et al. (2006) compilaram dados do primeiro Comunicado Nacional de Emissões de GEE, e mostraram que, em 1994, no Brasil, o desmatamento e a agricultura respondiam por 81% das emissões totais relatadas. O Brasil, como signatário do protocolo de Quioto, válido para o período de 2008 a 2012, deve buscar o desenvolvimento em padrões sustentáveis, no que se refere às emissões de GEE, mas sem a obrigatoriedade de reduzir as emissões desses gases, em comparação ao passado. Além disso, deve informar, periodicamente, através de inventários, as emissões dos GEE dos diferentes setores da economia. Para isso, o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), órgão que governa o monitoramento global das emissões de GEE, tem preparado guias para quantificar de forma padronizada as emissões, para a construção dos inventários. É importante destacar que as informações que servem de referência para estimar ou quantificar o impacto de práticas agrícolas nas emissões de GEE, fornecidas pelo IPCC, estão baseadas na literatura disponível, que em sua maioria procedem das regiões temperadas, com condições edafoclimáticas muito diferentes das observadas nas regiões tropicais. Por isso, atualmente, relata-se que muitos dos fatores de emissão propostos pelo IPCC não se aplicam totalmente às condições tropicais, como será discutido mais adiante. Os principais GEE emitidos pelos sistemas agrícolas são o dióxido de carbono (CO 2 ), o óxido nitroso (N 2 O) e o metano (CH 4 ). Todos estes gases são produzidos no desmatamento e queima de resíduos vegetais, no qual os gases predominantes são CO 2 e CH 4, além de alguns NO x, e nas atividades agrícolas, como preparo do solo e aplicação de fertilizantes, quando são emitidos CO 2 e N 2 O principalmente, e CH 4, no caso particular da cultura de arroz irrigado e na queima da cana. Na atividade pecuária, os gases emitidos são principalmente o CH 4 entérico, produzido pelos ruminantes, e o N 2 O derivado da transformação das excretas dos animais no solo. No caso do Brasil, a preocupação com as emissões de óxido nitroso e metano é grande, pois, por um lado, quantidades significativas de N-fertilizante são cada vez mais empregadas na agricultura, somadas ao N adicionado ao solo através de leguminosas usadas como adubos verdes; por outro lado, tem-se a contribuição do N derivado das excretas da imensa população do rebanho bovino que soma cerca de 202 milhões de cabeças (IBGE, 2009). Na prática, é muito difícil encontrar um sistema de produção agrícola que não tenha impacto negativo no ambiente e, sendo assim, o desafio é desenvolver tecnologias que diminuam, a um máximo possível, esses impactos. Atualmente, no Brasil, diversos estudos estão sendo orientados para avaliar o impacto da mudança no uso da terra nos estoques INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/

14 de C orgânico do solo e quantificar a emissão de N 2 O do solo em diversos sistemas agrícolas, com o objetivo de determinar os fatores de emissão de GEE, essenciais para elaboração dos inventários. O PLANTIO DIRETO E O SEQUESTRO DE CARBONO NO SOLO Diversos sistemas conservacionistas são utilizados com o intuito de preservar o recurso solo, protegendo-o, principalmente, do processo de erosão. O SPD passou a ser adotado em grande escala pela agricultura brasileira, especialmente na década de 90, pressupondo uma mudança no manejo do solo e dos resíduos de colheitas, alcançando atualmente mais de 25 milhões de hectares, como indicado anteriormente. Inicialmente, o SPD era caracterizado apenas como um sistema inovador, no sentido de eliminar ou reduzir ao mínimo a preparação do solo com aração e gradagem e manter o solo coberto com resíduos vegetais, tornando-se, desta forma, mais importante por seu efeito significativo no controle da erosão do solo. Com o passar do tempo, passou a ser considerado como um sistema mais complexo, que inclui a diversificação de espécies na rotação de culturas, especialmente na região Sul, onde é possível o cultivo também no inverno, devido à melhor distribuição de chuvas. Modificações na biologia do solo são observadas no SPD, principalmente em relação ao aumento da biodiversidade microbiana e da fauna do solo, assim como contribuições mais significativas da fixação biológica de nitrogênio (FBN) nas culturas de leguminosas de grão e adubos verdes (ALVES et al., 2003; ZOTARELLI, 2000, 2005). Essas alterações contribuem para melhorar a estrutura e as propriedades físicas e químicas do solo, especialmente da camada superficial. Além disso, o SPD também é considerado como um sistema muito promissor para o sequestro de carbono. Embora a grande maioria dos estudos realizados no país e no exterior tenha mostrado que, comparado ao preparo convencional (PC), o SPD permite que quantidades significativas de C sejam estocadas nos primeiros 20 a 30 cm do perfil do solo, estes estudos não mostraram o que ocorre nas camadas mais profundas do solo (KERN e JOHNSON, 1993; LAL, 1997; AMADO et al., 1999; BAYER et al., 2000; SÁ et al., 2001), gerando informações contraditórias sobre a maior eficácia do SPD no sequestro de C no solo, em comparação ao PC. Em vários casos, a análise foi realizada em camadas de solo muito próximas da superfície (0 10 cm), as quais pouco refletem ou representam o que ocorre no perfil do solo sob influência das plantas. Quando as avaliações foram estendidas ao subsolo, ou às camadas mais profundas do perfil, observou-se que o potencial do SPD em sequestrar C no solo, em comparação ao do PC, foi, na maior parte dos estudos, superestimado, uma vez que em áreas sob PC o C derivado dos resíduos de colheita foi incorporado em maior volume de solo, ou melhor, em camadas de solo que chegavam até 20 a 30 cm de profundidade. Assim, verifica-se que, de fato, para várias situações, os solos sob PC mostraram maior conteúdo de C no perfil, em comparação aos solos sob SPD (CENTURION et al., 1985; CORAZZA et al., 1999; SISTI et al., 2004; BODDEY et al., 2006; BLANCO-CANQUI e LAL, 2008). Este erro levou muitos cientistas e agricultores a generalizar a possibilidade de obter vantagens econômicas no mercado de commodities de C simplesmente pela condução de lavouras sob plantio direto. Embora o SPD tenha potencial para acumular C no solo, em comparação ao PC, essa condição vai depender das rotações de culturas utilizadas, especialmente do tipo de cultura e da forte influência da contribuição do sistema radicular, e da quantidade e qualidade dos resíduos. No SPD, os resíduos da parte aérea das culturas têm maior influência no conteúdo de matéria orgânica depositada nos primeiros centímetros do perfil do solo. A acumulação de C do solo em profundidade está muito mais dependente da dinâmica das raízes, que levam ou depositam resíduos ricos em C no perfil do solo, onde a atividade biológica é menos intensa. Logicamente, somente uma fração desses compostos carbonados fica no solo, mas são maiores as chances de que esse C fique relativamente mais protegido da decomposição microbiana nessas camadas, em comparação às camadas próximas à superfície do solo. Além dos equívocos que podem ter sido cometidos em função da comparação de resultados obtidos apenas na camada superficial do solo, as estimativas dos estoques de C no solo sob PC e SPD também foram mal feitas, considerando o erro metodológico associado aos cálculos envolvidos. O trânsito de maquinaria agrícola no campo por ocasião das práticas de semeadura, aplicação de herbicidas, colheita e outras, frequentemente produz maior adensamento no solo sob SPD, especialmente na camada superficial, diferente do que ocorre no PC, no qual o freqüente revolvimento do solo faz com que a densidade do solo da camada arável (0 a cerca de 20 cm) seja menor do que sob SPD. Nesses casos, para uma mesma camada de solo, a massa de solo sob SPD é maior do que sob PC (SISTI et al., 2004). Somente devido a esse fato, em numerosos trabalhos que não levaram em conta esta situação, o SPD apresentou estoque de C no solo significativamente maior do que em PC, sem que o solo tenha aumentado seu teor de C por unidade de massa (FREITAS et al., 2000; SÁ et al., 2001; FREIXO et al., 2002; BLANCO- CANQUI e LAL, 2008). Assim, para evitar esse problema, nos estudos comparativos sobre o estoque de C orgânico do solo sob SPD e PC é essencial que as comparações sejam feitas para uma mesma massa de solo contida em uma determinada profundidade ou camada de solo em estudo (VALLIS, 1972; SISTI et al., 2004). Portanto, a simples adoção do plantio direto não garante aumento no estoque de C no solo, comparado ao PC. Nesse sentido, o Prof. Rattan Lal, um dos cientistas que mais tem se dedicado ao estudo da avaliação do potencial de sequestro de carbono no solo pelo uso do plantio direto, reconhece que este sistema é excelente para controlar a perda de solo por erosão e para diminuir os custos com mecanização agrícola e outras práticas, mas considera que seu efeito no sequestro de C no solo precisa ser reavaliado, e destaca a importância de se avaliar também o C em camadas abaixo de 30 cm de profundidade (BLANCO-CANQUI e LAL, 2008). O BALANÇO DE NITROGÊNIO E O SEQUESTRO DE CARBONO NO SOLO A experiência em áreas sob agricultura Conforme mencionado anteriormente, qualquer sistema de manejo agrícola que tem como base apenas a extração de nutrientes do solo, comum na agricultura primária ou extrativista, leva necessariamente à perda de matéria orgânica do solo, o que significa perda de C ou emissão de CO 2 para a atmosfera. Dentre os nutrientes extraídos, o mais importante é o nitrogênio (N), justamente o mais demandado e o de maior custo. Em estudos de longo prazo conduzidos no Brasil, localizados na região tropical e subtropical, visando avaliar a influência de diferentes rotações de culturas de leguminosas e gramíneas, ao compararem-se os estoques de C do perfil do solo (0 100 cm) sob SPD e PC em relação ao solo sob vegetação nativa, observou-se que somente foi possível aumentar de forma significativa o estoque 14 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

15 de C do solo sob SPD quando a rotação de culturas utilizada incluiu leguminosas de alta eficiência para FBN usadas como adubação verde (AMADO et al., 1999, 2001; SISTI, 2001). No entanto, mesmo na sucessão trigo/soja, com uma leguminosa de alta eficiência para FBN, o solo perdeu significativas quantidades de C e N orgânico, o que significa maior emissão de CO 2 (FREIXO et al., 2002; MACHA- DO e SILVA, 2001). O fato de a soja não promover aumento no estoque de C no solo pode estar relacionado ao fato de que, embora a FBN contribua com a maior parte do N acumulado pela planta, é possível que esta ainda seja inferior ao índice de colheita de N dessa cultura, que pode superar 80%, o que faz com que ocorra perda de N do sistema com a colheita dos grãos (ALVES et al.., 2003) e, com isso, perda de matéria orgânica e emissão de CO 2. Mesmo quando se afirma que o teor de N das raízes pode estar subestimado nos estudos de balanço de N na cultura da soja (ALVES et al., 2002), a pouca massa de resíduos e de N (< 35 kg ha -1 N) deixados no campo não é suficiente para garantir a fixação de sensíveis quantidades de C na forma de húmus. Considerando-se o balanço de N da cultura, deve-se destacar que a grande parte, se não a totalidade, do N que retorna ao solo nos resíduos da cultura pertence ao solo, pois a quantidade de N exportada do sistema solo-planta com os grãos normalmente supera, ou é muito próxima, àquela que ingressou no sistema através da FBN. A maior produtividade da cultura do trigo em sucessão à da soja, por exemplo, costuma ser associada ao efeito residual da FBN realizada pela soja, mas, na verdade, parece ser resultado da maior disponibilidade de N do solo mineralizado a partir dos resíduos dessa leguminosa (ALVES et al., 2002). Em teoria, o N fixado biologicamente pela soja compensa o N exportado nos grãos, o que significa que a quantidade de N que retorna ao solo equivale àquela extraída do próprio solo. O N dos resíduos que chega ao solo no final do ciclo da cultura equivale a todo o N derivado do solo, acumulado ao longo de meses de crescimento da cultura. Esse N contido nos resíduos da soja é rapidamente mineralizado e fica disponível para a cultura seguinte, que acaba crescendo em melhores condições de disponibilidade de N do que em sucessão a uma cultura que não fixa N (por exemplo, milho). A maior produtividade da cultura sucessora significa maior quantidade de N do solo nos grãos, exportados após a colheita, gerando um balanço de N ainda mais negativo para o sistema, ou um maior desgaste do solo. Esse efeito da soja explicaria o fato de a sucessão soja/trigo não resultar em aumento nos estoques de C e N do solo, mesmo sob SPD e com alta contribuição da FBN na leguminosa, havendo registros de redução significativa dos mesmos com o tempo (AMADO et al., 2001; FREIXO et al., 2002; SISTI et al., 2004; DIEKOW et al., 2005). Na região dos cerrados, onde o uso de leguminosas para adubação verde é limitado pela falta de chuvas no inverno, as possibilidades do manejo sob SPD resultar em aumento nos estoques de C do solo são menores. Em experimento de longo prazo desenvolvido na Embrapa Cerrados, após 18 anos de cultivo em parcelas conduzidas sob SPD e PC envolvendo as culturas de arroz, milho e soja, principalmente, além de alguns anos de pousio, o ingresso de N externo associado à FBN na soja e fertilizantes nitrogenados no arroz e milho não resultou em balanço positivo de N, e os estoques de C e N no perfil do solo (0 100 cm) não foram diferentes entre os sistemas de plantio, mas significativamente menores daquele encontrado no solo sob vegetação nativa (SISTI, 2001; JANTALIA et al., 2007) (Figura 3). Pode-se considerar que para um aumento significativo do estoque de C do solo será necessário estabelecer um sistema de manejo que, por um lado, diminua a degradação da matéria orgânica do solo e que, por outro, garanta o incremento de N no sistema solo-planta. A adoção do SPD associado à adequada fertilização Figura 3. Estoques de C em solo de Cerrado manejado em diferentes sistemas de culturas sob plantio direto (PD) e plantio convencional (PC), sem o uso de leguminosas para adubação verde. No inverno, no PD, o solo foi arado anualmente com uma passagem de arado de aiveca (A) ou de discos (D), e no PC o solo recebeu uma ou duas passagens de arado de aiveca (A1, A2) ou de discos (D1, D2). Uma área sob vegetação nativa (VN) foi usada como referência. Fonte: JANTALIA et al. (2007). nitrogenada ou ao incremento da FBN pela inclusão de leguminosa para adubação verde na rotação de culturas oferecem as melhores perspectivas (PAUSTIAN et al., 1992; AMADO e MIELNICZUK, 1999; URQUIAGA et al., 2002; SISTI et al., 2004; CHRISTOPHER e LAL, 2007; BODDEY et al., 2008). Sobre este último aspecto, Boddey et al. (2009) compilaram dados de experimentos de longo prazo conduzidos na região subtropical do Brasil, sob diferentes rotações de culturas em SPD e PC, este último como referência. Observaram que as maiores taxas de acumulação de C no solo ocorreram quando foram utilizados adubos verdes de inverno, sendo estas cerca de 60% maiores quando calculadas para a camada de cm, em comparação às obtidas na camada de 0 30 cm (Figura 4). Figura 4. Comparação das taxas de acúmulo de C nas camadas de 0 30 cm e cm de profundidade em 14 casos estudados, incluindose rotações de culturas com leguminosas para adubação verde e sucessões de culturas, em plantio direto na região subtropical do Brasil. Fonte: Adaptada de BODDEY et al. (2009). Chama a atenção o fato de que, na grande maioria dos trabalhos que tratam sobre sequestro de C no solo, somente fazerse referência à quantidade de resíduos como única variável de importância no controle da acumulação de C no solo. Para atingir uma INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/

16 forma estável, o C existente nos resíduos precisa ser processado pelos organismos do solo e ganhar propriedades que o tornam estável, seja pela interação com colóides minerais ou pela formação de moléculas orgânicas recalcitrantes. Pode-se considerar que o C, sendo o maior constituinte da matéria orgânica do solo, apresenta uma relação estável com o N, entre outros elementos. Após a análise de numerosas amostras de solos brasileiros, com diferentes conteúdos de matéria orgânica, confirmou-se que a relação C/N do solo varia muito estreitamente ao redor de 10, não diferindo de outros solos do mundo, motivo pelo qual se considera como um valor genérico característico do húmus do solo. A partir dessa relação, fica fácil entender que o N é necessário para acumular C no solo, e que os sistemas de produção que apresentam balanço negativo de N (saídas > entradas) perdem C, ou emitem mais C como CO 2 para a atmosfera. Nos sistemas agrícolas não existe falta de C, pois mais de 42% da biomassa seca dos resíduos é C, mas o elemento limitante é quase sempre o N. Seria muito fácil aumentar o estoque de C com a incorporação, no solo, de resíduos com alto conteúdo de celulose, como bagaço de cana, por exemplo. O estoque de C no solo aumentaria temporariamente até que o material fosse totalmente degradado, mas a falta de N implicaria na conversão, para CO 2, de grande parte desse material, sem construção de húmus. Considerando a baixa eficiência de recuperação dos fertilizantes nitrogenados pelas plantas devido, principalmente, às grandes perdas, nota-se que a inclusão de leguminosas como adubos verdes na rotação de culturas, na qual todo o N fixado do ar ingressa no sistema, parece ser a melhor estratégia para a questão do sequestro de C por sistemas agrícolas. A experiência em áreas sob pastagens Nas áreas sob pastagens, a dinâmica do C no solo não é muito diferente da que ocorre nos sistemas agrícolas e, de fato, a pouca frequência com que ocorre o revolvimento do solo leva a uma condição semelhante à observada em sistemas de plantio direto. Nos estudos sobre variações no estoque de C no solo sob pastagens, tanto no Cerrado como na região da Mata Atlântica, encontrou-se que, em princípio, somente as pastagens produtivas, ou seja, aquelas com área foliar suficiente para alimentar o gado, bem como para nutrir as raízes da pastagem, conseguem manter os estoques de C do solo em níveis similares aos encontrados nos solos sob vegetação nativa. Esse mínimo de área foliar, que dependerá da espécie, variedade e condição edafoclimática, é importante para manter ativos os microrganismos do solo, inclusive as bactérias diazotróficas associadas às raízes das forrageiras. A contribuição da FBN nas pastagens de gramíneas produtivas, de cerca de kg ha -1 ano -1 de N (BODDEY e VICTORIA, 1986; MIRANDA et al., 1990), é modesta, mas importante, considerando que uma unidade animal de um bovino (450 kg peso vivo) acumula cerca de 10 kg N. Dependendo do manejo da pastagem, é possível que a quantidade de N fixada seja suficiente, inclusive para repor as perdas de N das excretas dos animais, aumentando a longevidade do sistema produtivo, desde que a reposição dos outros nutrientes seja feita, como P e K, principalmente. Deve-se destacar que em pastagens de gramíneas produtivas e degradadas, existentes em um mesmo solo, o maior estoque de C no solo sob a pastagem produtiva está também associado ao maior conteúdo de N, embora, nesses sistemas, a grande quantidade de serrapilheira (ou material fragmentado ainda em decomposição) eleve a relação C/N nas camadas mais superficiais (TARRÉ et al., 2001). Estudos realizados em pastagens degradadas do Cerrado indicam que, em muitas situações, o excesso de carga animal ou mau manejo provoca desde a diminuição do vigor de uma pastagem inicialmente produtiva, com exuberante desenvolvimento radicular no perfil do solo, até estágios avançados de degradação. Tudo indica que o aparecimento de cupinzeiros em montículos é sinal de degradação da pastagem, pois haveria maior quantidade de celulose disponível para esses insetos, derivada das raízes senescidas. Dos nutrientes essenciais para as plantas, o N foi o que mais limitou o crescimento de plantas de Brachiaria spp. em pastos degradados do Cerrado (OLIVEIRA et al., 2001). O P foi o segundo elemento em importância, porém sua baixa disponibilidade nos solos de Cerrado é parcialmente contornada pela excelente micorrização dessa espécie (SOUSA SOBRINHA, 2000). Semelhante às observações nos sistemas agrícolas, os melhores resultados de produtividade da pastagem e de sequestro de C no solo foram encontrados em solos sob pastagens consorciadas de gramíneas com leguminosas forrageiras. O estudo de Tarré et al. (2001) realizado num Ultissolo, no Sul do Estado da Bahia, demonstrou que a leguminosa Desmodium ovalifolium, crescendo associada à Brachiaria humidicola e mantida sob pastoreio permanente durante 10 anos, favoreceu um aumento significativo do estoque de C orgânico e do conteúdo de N do perfil do solo, chegando a ser superior ao do solo sob vegetação nativa (Figura 5). No caso da monocultura de B. humidicola, que sempre apresentou um bom crescimento favorecido pelas condições de clima e manejo favoráveis, o estoque de C orgânico foi similar ao do solo sob vegetação nativa. Além desse aspecto, a leguminosa apresenta a vantagem de melhorar a qualidade forrageira (AYARZA et al., 1998) e de suprir o solo com elevados níveis de N derivado da FBN. Figura 5. Estoques de carbono no perfil de um Ultissolo (0 100 cm) sob pastagem de Brachiaria humidicola (Bh) em monocultura e consorciada com Desmodium ovalifolium (Bh-Do), e em área sob mata (referência). Fonte: TARRÉ et al. (2001). O potencial das gramíneas forrageiras em manter aportes da ordem de 20 a 30 toneladas de matéria seca por hectare ao ano de resíduos aéreos (REZENDE et al., 1999), e em grandeza semelhante de resíduos subterrâneos (TRUJILLO et al., 2005), justifica a capacidade das pastagens produtivas, com reservas estáveis de N, em manter estoques de C no solo em níveis superiores ou semelhantes aos observados em solos sob vegetação nativa (TARRÉ et al., 2001; FISHER et al., 2007). Em função dessa capacidade produtiva, um dos sistemas mais promissores para manter e/ou incrementar o estoque de C no solo é a integração lavoura-pecuária. Na integração lavoura-pecuária há o cultivo, em uma mesma área, de culturas anuais, por um período, seguido de pastagem, em outro período. A pastagem se mantém produtiva, pois utiliza o efeito residual dos corretivos e nutrientes aplicados às lavouras. 16 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

17 Na zona temperada do pampa Argentino, a inclusão de leguminosas na sucessão de culturas com pastagens também tem favorecido o aumento de C orgânico e de N no solo, especialmente em solos de textura mais arenosa da zona semi-árida da região pampeana (MIGLIERINA et al., 2000). Resultados semelhantes também foram observados em solos argilosos (Typic Argiudoll) da região pampeana (STUDDERT et al., 1997). A importância das leguminosas de alta eficiência de FBN, empregadas como adubos verdes ou em consórcio com pastagens que se alternam com culturas anuais, para aumento do estoque de C no solo está diretamente relacionada ao balanço positivo de N do sistema proporcionado pelo N da FBN. No Brasil, o sistema de integração lavoura-pecuária-floresta (SILPF) é relativamente novo, mas os resultados em rendimento de grãos e de carne por unidade de área indicam tratar-se de um dos melhores sistemas conservacionistas do solo e mitigador do efeito estufa em desenvolvimento no país. Do mencionado anteriormente, conclui-se que para o aumento do estoque de C no solo não basta apenas preocupar-se com a quantidade de resíduos frescos introduzidos no sistema após a colheita, mas também e fundamentalmente com a qualidade dos resíduos, nos quais o N é um importante componente (PAUSTIAN et al., 1997; URQUIAGA et al., 2002; SISTI et al., 2004; BLANCO- CANQUI et al., 2008; BODDEY et al., 2008). O POTENCIAL DE SEQUESTRO DE CARBONO NO SOLO Em condições naturais, o estoque de C no solo é resultado líquido das entradas e saídas de C no sistema. Isto quer dizer que, nessas condições, o estoque de C no solo está em completo equilíbrio dinâmico e estável em quantidade e qualidade. Essa quantidade de C estocada no solo reflete muito bem o potencial de acúmulo que possui esse solo em uma determinada condição edafoclimática. Dentre as características do solo que mais influem no acúmulo de C tem-se a textura. Assim, para uma mesma condição climática, solos argilosos têm maior potencial de acumular C, comparados aos solos arenosos (SILVA et al., 1994). Portanto, pode-se dizer que a acumulação de C no solo é finita. Outro fator importante associado à acumulação de C no solo é a drenagem. Solos com drenagem limitada tendem a apresentar maior acúmulo de C orgânico, pois a limitação de O 2 impede que a oxidação da matéria orgânica seja completa. Nos solos agrícolas, a recuperação do estoque de C no solo é expressa por uma função matemática exponencial, com taxas de acumulação decrescentes. Entende-se, por isso, que para um mesmo solo, nas áreas mais degradadas, as taxas iniciais de acúmulo de C promovido por um sistema conservacionista serão maiores do que aquelas encontradas em áreas menos degradadas. Daí a grande variabilidade no valor das taxas de acumulação ou sequestro de C encontradas, inclusive em condições edafoclimáticas semelhantes (CHRISTOPHER e LAL, 2007). Quando se diz que determinado sistema agrícola sequestra no solo 1,0 Mg ha -1 ano -1 C, por exemplo, sem conhecimento da condição do solo e do período que se estima contar com essa taxa, como observado em numerosos trabalhos (SÁ et al., 2001; LAL et al., 2006), pode-se incorrer em dois grandes erros. O primeiro se refere ao desmerecimento da função exponencial que descreve o fenômeno de acúmulo de C no solo; de fato, estaria sendo considerado um fenômeno descrito por uma função linear. Significa dizer que um sistema com uma taxa de 1,0 Mg ha -1 ano -1 C implicaria em um sequestro de 100 Mg ha -1 de C em 100 anos. Assim, em 200 anos, um Latossolo com taxa semelhante poderia se transformar em um Histossolo, o que seria impossível, pois incorreria no segundo erro, que é o de considerar que o solo tem potencial infinito para acumular C. É possível que um solo extremamente degradado apresente alta taxa de sequestro de C em um curto espaço de tempo quando em processo de recuperação por meio de um sistema conservacionista eficiente. Mas não se pode extrapolar esta taxa linearmente para outras situações; muito menos para qualquer condição edafoclimática, como ocorre em muitos trabalhos (LAL, 1997; SÁ et al., 2001; LAL et al., 2006). De tudo o que foi mencionado anteriormente, é possível deduzir que a eficiência dos sistemas agrícolas em sequestrar C no solo é dependente do balanço de N do sistema. Em diversos sistemas agrícolas, grandes quantidades de resíduos com mais de 40% de C são deixados no solo anualmente, mas nem todos os sistemas mostram acúmulos de C no solo, mesmo que em SPD. Tudo indica que o grande fator limitante seja a baixa disponibilidade de N no sistema, ou seja, o êxito da agricultura na mitigação das emissões de GEE está no adequado gerenciamento do N no sistema solo-planta. Com relação ao aumento da disponibilidade de N no solo, duas fontes podem ser consideradas como as mais importantes: os adubos nitrogenados e o N derivado da FBN que ingressa no sistema, principalmente por meio dos adubos verdes. O problema associado aos fertilizantes sintéticos está no seu alto custo energético e ambiental, este último associado às altas taxas de CO 2 produzidas na fabricação, processamento e transporte, que variam ao redor de 4,5 kg CO 2 kg -1 N (ROBERTSON e GRACE, 2004). Isto significa que se um agricultor aplica uma dose de fertilizante nitrogenado equivalente a 100 kg ha -1 N, antes do ingresso deste adubo no campo já houve emissão para a atmosfera do equivalente a 450 kg ha -1 de CO 2. Após sua aplicação no solo, considerando os fatores de emissão do IPCC (2006), cerca de 1,3% do N aplicado deve ser emitido direta e indiretamente como N 2 O, um potente gás de efeito estufa com potencial de aquecimento global equivalente a 310 unidades de massa de CO 2. Assim, o equivalente a mais 600 kg de equivalentes de CO 2 são emitidos para a atmosfera com a emissão de N 2 O derivado do adubo aplicado. No total, seria emitido o equivalente a 1,0 Mg ha -1 CO 2 somente pelo uso do fertilizante nitrogenado (Figura 6). Nesse sentido, para balancear essas emissões de CO 2 derivadas do fertilizante, será necessário sequestrar no solo o equivalente a 273 kg ha -1 C. Por isso, para promover sequestro de C no solo, a FBN apresenta-se como a fonte mais adequada de N, pois elimina-se a emissão de CO 2 derivado da produção do fertilizante, além da vantagem do N estar na forma orgânica, que facilita muito a sua incorporação no húmus pela atividade microbiana. EMISSÃO DE OUTROS GASES DE EFEITO ESTUFA Basicamente, dióxido de carbono (CO 2 ), óxido nitroso (N 2 O) e metano (CH 4 ) são emitidos pelo solo, mesmo em situação de equilíbrio nos sistemas naturais, mas as quantidades variam significativamente dependendo do solo, das condições de umidade, da atividade biológia e principalmente do grau de perturbação ou desequilíbrio do sistema. Na agricultura, as emissões de CO 2 são quantitativamente muito maiores do que as emissões de CH 4 e N 2 O, mas deve-se destacar que, no que diz respeito ao efeito estufa, o CH 4 e N 2 O causam impacto equivalente a 21 e 310 unidades de massa de CO 2, respectivamente (IPCC, 2006). Daí a grande importância de levar em consideração as emissões destes gases nos estudos que visam o desenvolvimento de sistemas agrícolas sustentáveis. INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/

18 Figura 6. Emissões de gases de efeito estufa, em equivalentes de CO 2, pelo uso de fertilizante nitrogenado em lavouras de sequeiro. Fonte: Os valores usados são baseados nas informações existentes em Robertson e Grace (2004) e IPCC (2006). Emissão de N 2 O pelos solos agrícolas Dois processos microbiológicos são destacados como sendo os principais responsáveis pela produção de N 2 O no solo: a desnitrificação, que é o mais conhecido e importante, e por isso será mais discutido neste artigo, e a nitrificação (RITCHIE e NICHOLAS, 1972; BOUWMAN, 1996; HENAULT et al., 1998). Para que ocorra o processo de desnitrificação no solo é necessário que haja baixa pressão de oxigênio (anaerobiose), disponibilidade de compostos carbonados decomponíveis e disponibilidade de nitratos (LINN e DORAN, 1984; STEVENSON e COLE, 1999). Nos solos agrícolas, estas condições variam em intensidade dependendo do solo e do manejo. Assim, em um mesmo solo podem estar ocorrendo, ao mesmo tempo, produção de nitratos (nitrificação) nos sítios aeróbicos e de N 2 O (desnitrificação) nos sítios anaeróbicos. Por apresentarem concentração de resíduos vegetais na superfície, maior adensamento superficial pelo tráfego de máquinas e maior atividade biológica, os solos sob SPD apresentam melhores condições para emissão de N 2 O. Esta situação é especialmente importante em solos argilosos da região temperada (AULAKH et al., 1984), mas no caso das regiões tropicais, especialmente no que diz respeito ao Brasil, as emissões registradas em Latossolos, com diferentes culturas sob SPD e PC, mostraram valores muito baixos, tanto no SPD como no PC (METAY et al, 2007; JANTALIA et al., 2008). Avaliações realizadas durante dois anos em Passo Fundo (RS) não indicaram diferenças entre o SPD e o PC quanto às emissões de N 2 O (JANTALIA et al., 2008), cujos valores ficaram muito abaixo do que seria estimado com o uso dos fatores de emissão propostos pelo IPCC (2006). Mesmo assim, essas emissões foram ainda maiores do que as observadas em outro estudo realizado em Londrina, onde foram obtidos fatores de emissão direta de N 2 O de fertilizantes da ordem de 0,1% (Bruno J. R. Alves, Julio Franchinni, Claudia Jantalia, Segundo Urquiaga e Robert Boddey, dados não publicados), dez vezes menores do que o fator padrão de 1% proposto pelo IPCC (2006). Em PC, as emissões foram ainda menores. De acordo com Jantalia et al. (2008), a boa drenagem dos Latossolos dificulta a permanência de alta saturação de água no solo por longos períodos, fazendo com que os fluxos de N 2 O sejam pontuais e de curta duração, mesmo após a aplicação de N-fertilizante (Figura 7). Figura 7. Fluxos de N 2 O em sistemas de plantio direto (A) e convencional (B) em um Latossolo Vermelho cultivado com milho, em Londrina, PR, nas safras 2005/2006 e 2006/2007. Fonte: Bruno J R Alves, Julio Franchinni, Claudia Jantalia, Segundo Urquiaga e Robert Boddey (dados não publicados). Outros estudos realizados em Latossolos do Cerrado por Davidson et al. (2001) também mostraram valores baixos de emissão de N 2 O, e os autores também atribuíram estes resultados à condição de clima seco da região. Adicionalmente, outro aspecto importante a considerar refere-se às baixas quantidades de fertilizantes nitrogenados que são aplicadas na agricultura tropical, comparadas às utilizadas nos sistemas agrícolas de clima temperado, o que, sem dúvida, também contribui para a ocorrência de menores períodos com altos conteúdos de nitrato no solo. Segundo o IPCC, as emissões de N 2 O dos solos agrícolas são significativas e fortemente influenciadas pelo ingresso de N no solo (fertilizantes, FBN através de adubos verdes e outros meios). Conforme indicado anteriormente, considera-se que 1% do N que ingressa no solo se perde na forma de N 2 O, mas este fator de emissão tem sido proposto com base em informações disponíveis na literatura sobre o tema, e na qual a contribuição dos países tropicais foi mínima, principalmente pela falta de dados disponíveis. A Tabela 1 apresenta um resumo dos fatores de emissão de N 2 O de solos agrícolas obtidos em áreas representativas de produção de grãos no país, tanto em SPD quanto em PC. Observa-se que os fatores de emissão são muito baixos, com média ao redor de 0,1%, ou seja, um décimo do fator de emissão direta estimado pela metodologia do IPCC. Mais medições são necessárias, mas esses valores já indicam que a aplicação do fator de emissão do IPCC para estimar as emissões de N 2 O dos solos agrícolas brasileiros implica em superestimar enormemente as emissões desse gás, o que agrava a posição do Brasil no rol de países que mais emitem GEE do mundo. 18 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010

19 Tabela 1. Estimativa dos fatores de emissão direta de N 2 O derivado de fertilizantes nitrogenados, em diferentes culturas crescendo sob plantio direto (PD) e convencional (PC), no Cerrado e no Sul do Brasil. Uso do solo Monitoramento 1 Entrada de N por adubos FE 2 baseado em área de referência Local (dias) (fonte kg ha -1 N) (%) Milho PC, ano Londrina, PR Uréia 80 0,05 Milho PD, ano Londrina, PR Uréia 80 0,09 Milho PC, ano Londrina, PR Uréia 80 0,04 Milho PD, ano Londrina, PR Uréia 80 0,03 Milho PD 140 Santo Ant. Goiás, GO Uréia 80 0,22 Arroz (sequeiro) PD 133 Santo Ant. Goiás, GO Uréia 90 0,13 Feijão (inverno) PD 149 Santo Ant. Goiás, GO Uréia 80 0,12 Média ,1 1 Número de dias de monitoramento de fluxo de gases. 2 Fator de emissão calculado pela diferença entre as emissões na área adubada e não adubada (referência), ambas sob idêntico manejo, dividida pelo total de N adicionado como adubo. Mais de 65% da área cultivada nacional se encontra sobre Latossolos, e a boa drenagem desses solos é o principal fator que limita a intensidade do processo de desnitrificação. Com isso, mesmo no SPD, que reúne condições para emissões de N 2 O mais altas do que no PC, os valores em geral podem ser considerados muito baixos, e até desprezíveis em muitas situações. Para um melhor entendimento desse processo, basta lembrar que nos solos argilosos pouco intemperizados das zonas temperadas os altos níveis de umidade são mantidos por maior tempo. Segundo Sposito (1989), a redução do potencial redox do solo até níveis ótimos para a desnitrificação, e consequente emissão de N 2 O, pode levar horas com umidade próxima da saturação, o que ocorre com maior frequência em solos com predominância de argilas 2:1. Nestes solos, em condições de drenagem livre, é necessário esperar pelo menos três dias após a saturação para que seja alcançado o nível de umidade de capacidade de campo, ou cerca de 50% do espaço poroso saturado com água, sendo que nos primeiros dois dias o nível de umidade é muito alto. Em solos altamente intemperizados dos trópicos, como os Latossolos, mesmo para os argilosos, que apresentam excelente estruturação, são necessárias apenas algumas horas para que o solo alcance a capacidade de campo. Emissão de N 2 O em áreas sob pastagens Nos solos sob pastagens extensivas da região do Cerrado, em grande maioria Latossolos e Neossolos, os níveis de nitrato são geralmente muito baixos devido à alta demanda das braquiárias e de outras gramíneas africanas comuns na região. Assim, nessas condições, a principal fonte de N para a formação de nitrato é o N da uréia derivada da urina animal. Bovinos adultos urinam, em média, seis vezes ao dia, depositando de a ml de urina por vez. Dependendo da alimentação do animal, são depositados no solo ao redor de 28 g N por micção, o que equivale a cerca de 70 g m -2 de N, sendo que grande parte deste se perde por volatilização de amônia e/ou lixiviação (FERREIRA, 2002). O N remanescente pode ser transformado em nitrato, sendo uma fração perdida como N 2 O. Segundo o IPCC (2006), na pecuária, 2% do N que ingressa no solo derivado das excretas de bovinos são perdidos como N 2 O. Estudos preliminares realizados em Seropédica (RJ), na região da Mata Atlântica, mostraram que as emissões de N 2 O do solo tratado com urina bovina também são inferiores às estimadas pelo IPCC, permitindo calcular um fator de emissão direta de N 2 O ao redor de 0,5% na época de chuvas, e de 0,1% no inverno (ALVES et al., em preparação) ou seja, muito abaixo do sugerido pelo IPCC. A explicação para isto também estaria associada à boa drenagem dos solos, como discutido anteriormente. CONSIDERAÇÕES FINAIS Atualmente, frente a grande preocupação mundial com o aquecimento global, associada às significativas emissões antrópicas de GEE, a agricultura é vista como o setor que pode ajudar a mitigar essas emissões, promovendo o sequestro de C no solo. Para isso, entende-se que é essencial conhecer primeiramente todos os processos químicos, fisico-químicos e biológicos, entre outros, envolvidos na dinâmica do C, ou mais propriamente da matéria orgânica do solo. Por outro lado, é muito importante também conhecer o solo e a profundidade do perfil ou volume do solo explorado efetivamente pelas raízes das culturas, para orientar o uso de metodologias para avaliação dos estoques de C do solo. A partir da adequada compreensão da interação solo-planta será possível desenvolver tecnologias de manejo das culturas que vislumbrem maiores acúmulos de C no solo. A desconsideração dos fatores mencionados anteriormente, entre outros, levou muito cientistas a superestimar o potencial do PD em sequestrar C, o que, ao que tudo indica, somente será possível se o balanço de N no sistema for significativamente positivo. As pesquisas demonstram que, com o adequado gerenciamento do N na agricultura, cada unidade de N fixado no solo em forma orgânica e estável (húmus) possibilita a fixação ou sequestro de cerca de 10 unidades de C no solo. Mas, considerando que os adubos nitrogenados produzem GEE desde o seu processo de síntese, a fixação biológica de N é vista cada vez mais como a fonte de N que oferece as melhores perspectivas, e por isso deve ser otimizada. Pesquisas demonstram que a inclusão de leguminosas-adubos verdes na rotação de culturas sob SPD favorece o balanço positivo de N do sistema, e somente assim garante significativo aumento no estoque de C no perfil do solo. Por outro lado, é importante destacar que cada solo, dentro de certos limites e condições edafoclimáticas, terá um potencial para acumular C quase sempre correspondente ao nível de C acumulado no solo quando este se encontra em equilíbrio, sob vegetação nativa. As taxas de acumulação de C no perfil do solo podem ser lineares em curtos períodos de tempo, mas não todo o tempo. Para diferentes áreas sob um mesmo solo, as taxas de acúmulo de C INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/

20 obtidas com a adoção de um mesmo sistema conservacionista variam em função do nível de redução de matéria orgânica do solo em cada área pelo manejo atual em relação ao existente anteriormente, na condição de equilíbrio sob vegetação nativa. O Brasil é considerado o quarto maior emissor de GEE do mundo, sendo a agricultura e a pecuária, incluído o desmatamento, as maiores responsáveis por essa condição. Esta avaliação foi realizada considerando-se os fatores de emissão estabelecidos pelo IPCC, mas, em função dos estudos preliminares desenvolvidos no Brasil, tudo indica que esses valores devam estar superestimados, principalmente aqueles usados para estimar as emissões de N 2 O. Tem-se observado que as baixas emissões de N 2 O que vem sendo medidas na agropecuária brasileira estão associadas fundamentalmente à boa drenagem dos solos, característica desfavorável à desnitrificação. As pesquisas relacionadas a esse assunto devem ser incentivadas para o adequado conhecimento do impacto ambiental da agropecuária brasileira, visando o tão desejado desenvolvimento tecnológico sustentável da nossa agricultura. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) pelas bolsas de pesquisa concedidas. REFERÊNCIAS ALVES, B. J. R.; BODDEY, R. M.; URQUIAGA S. The success of BNF in soybean in Brazil. Plant and Soil, v. 252, p. 1-9, ALVES, B. J. R.; ZOTARELLI, L.; BODDEY, R. M.; URQUIAGA, S. Soybean benefit to a subsequent wheat cropping system under zero tillage. In: Nuclear Techniques in integrated plant nutrient, water and soil management. Vienna: IAEA, p AMADO, T. J. C.; MIELNICZUCK, J. Plantio direto e rotação de culturas com leguminosas uma excelente combinação para promover o incremento da capacidade produtiva do solo. 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21 IFA. International Fertilizer Industry Association. Disponível em: < Acesso em: 20 set., IPCC. International Panel on Climate Change. In: EGGLESTON, H. S.; BUENDIA, L.; MIWA, K.; NGARA, T.; TANABE, K. (Ed.) IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories. Hayama: IGES, JANTALIA, C. P.; SANTOS, H. P. dos; URQUIAGA, S.; BODDEY, R. M.; ALVES, B. J. R. Fluxes of nitrous oxide from soil under different crop rotations and tillage systems in the South of Brazil. Nutrient Cycling in Agroecossystems, v. 81, p , JANTALIA, C. P.; RESCK, D. V. S.; ALVES, B. J. R.; ZOTARELLI, L.; URQUIAGA, S.; BODDEY, R. M. Tillage effect on C stocks of a clayey Oxisol under a soybean-based crop rotation in the Brazilian Cerrado region. Soil and Tillage Research, v. 81, p , KERN, J. S.; JOHNSON, M. G. Conservation tillage impacts on national soil and atmospheric carbon levels. Soil Science Society of American Journal, v. 57, p , LAL, R. 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22 EM DESTAQUE IPNI NA REUNIÃO DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AGRIBUSINESS A Associação Brasileira de Agribusiness (ABAG) organiza regularmente reuniões destinadas a discutir os principais fatores que afetam a competitividade do agronegócio brasileiro e elaborar propostas visando melhores condições para o setor. Dr. Prochnow e Dr. Casarin participaram do 18º Fórum da ABAG, no qual foram definidos os pontos prioritários do agronegócio e elaboradas as reivindicações para o setor. As propostas serão apresentadas aos candidatos que pleiteiam a presidência da república nas eleições de outubro próximo. "Estamos contentes com o fato de o IPNI ter sido convidado para esta reunião e esperamos que grande parte das propostas apresentadas sejam implementadas pelo próximo presidente", disse Dr. Prochnow. Vista do auditório durante a reunião da ABAG. PRÊMIO IPNI BRASIL EM NUTRIÇÃO DE PLANTAS Estão abertas as inscrições para a segunda edição do Prêmio IPNI Brasil em Nutrição de Plantas nas categorias Pesquisador Sênior e Jovem Pesquisador. A entrega de ambos os prêmios ocorrerá durante a Fertbio 2010, em Guarapari, ES. Os candidatos ao prêmio de Pesquisador Sênior poderão ser indicados até o dia 31 de Julho próximo por sócios da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (SBCS) que atuem em áreas relacionadas à nutrição de plantas. Nominações próprias não serão aceitas. Serão necessárias pelo menos três indicações para que o prêmio seja concedido. Nesta categoria, a seleção ficará a cargo da SBCS. Para o prêmio na categoria Jovem Pesquisador a seleção se dará entre todos os primeiros autores de trabalhos científicos aprovados para apresentação no evento. A comissão organizadora da FertBio 2010 será responsável pela seleção nesta categoria. Para mais informações, ou para indicação do Pesquisador Sênior para o prêmio IPNI Brasil em Nutrição de Plantas, favor consultar o link: TENDÊNCIAS PARA A AGRICULTURA MUNDIAL Dr. Prochnow fez, recentemente, uma palestra sobre Tendências para a agricultura mundial, durante reunião realizada em São Paulo. O público consistiu principalmente de personalidades e lideranças com alto nível de decisão na agricultura brasileira, incluindo dirigentes de cooperativas, líderes do governo e importantes agricultores. Estima-se que tal grupo tenha representado cerca de 15% da área cultivada no Brasil. Dr. Prochnow ressaltou as principais tendências para a agricultura no futuro e destacou a forma como os agricultores podem se preparar para os novos cenários potenciais. Na elaboração da apresentação, Dr. Prochnow foi assistido por diretores do IPNI, sediados em escritórios regionais ao redor do mundo, e também por importantes líderes do setor agrícola de vários países. "Foi realmente uma grande experiência preparar e realizar esta apresentação. Sou grato pelo convite e também a todos aqueles que me ajudaram na tentativa de prever as tendências futuras para a agricultura em geral. Espero, sinceramente, que o meu resumo sirva de contribuição para as pessoas envolvidas na produção de alimentos, ração animal, fibras e biocombustível de forma sustentável, disse Dr. Prochnow. DR. JI YUN-JIN, DO IPNI DA CHINA, É O GANHADOR DO PRÊMIO NORMAN BORLAUG 2010 O ganhador do Prêmio Norman Borlaug 2010, o qual reconhece a excelência na transferência de conhecimento sobre nutrição de plantas, concedido pela IFA International Fertilizer Industry Association, é o Dr. Jin Ji-Yun, Diretor do Programa IPNI na China e Professor do Institute of Agricultural Resources and Regional Planning da Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS), em Beijing. Desde 1985, Dr. Jin está pesquisando formas de melhorar a fertilidade do solo e o manejo de fertilizantes para aumentar a produtividade agrícola e os rendimentos dos agricultores na China. Atualmente, Dr. Jin também é professor de Nutrição de Plantas e Adubação na CAAS e presidente da Sociedade Chinesa de Ciências da Nutrição de Plantas e Fertilizantes. Grande parte do trabalho do Dr. Jin tem sido dedicado ao desenvolvimento de ferramentas de transferência de tecnologia, como demonstrações de campo, reuniões com agricultores, atividades de inspeção no campo, livros, folhetos, vídeos, programas de TV e rádio, cartazes e sites. A série de televisão sobre as técnicas de manejo da fertilidade do solo, desenvolvida por Dr. Jin, foi distribuída amplamente pelo país. Estima-se que mais de 400 milhões de agricultores estão sendo influenciados por essas atividades de apoio à transferência de tecnologia. Dr. Jin concluiu o M.S. em Fertilidade do Solo e Nutrição de Plantas na CAAS, em 1982, e o Ph.D. em Ciência do Solo na Virginia Polytechnic Institute and State University, em Mais detalhes sobre o prêmio podem ser vistos no site da IFA: 22 INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 130 JUNHO/2010