Eco new farmers. Módulo 2 Solos e nutrientes vegetais. Sessão 2 O sistema planta/solo
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- Kléber Espírito Santo Carrilho
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1 Eco new farmers Módulo 2 Solos e nutrientes vegetais Sessão 2 O sistema planta/solo
2 Module 2 Solos e Nutrientes Vegetais Sessão 2 O sistema planta/solo 1. Introdução Combinar a disponibilidade com a necessidade de nutrientes das culturas é um assunto complicado. Sem os nutrientes necessários, a produtividade das culturas será limitada. Se o fornecimento de nutrientes exceder a necessidade das culturas, podem ocorrer perdas que resultam em poluição ambiental. Sincronizar a disponibilidade com a necessidade de azoto é, provavelmente, o maior desafio em agricultura biológica. 2. Mineralização Mineralização é o processo pelo qual o azoto orgânico do solo é convertido em formas minerais ou formas assimiláveis pelas plantas. Os microrganismos do solo são fundamentais para este processo. As plantas podem usar azoto na forma de amónio (NH + 4 ), nitrito (NO - 2 ) e nitrato (NO - 3 ), embora a maioria prefira na forma de nitrato. O processo inverso designa-se imobilização (Figure 1). Crescimento vegetal N orgânico Mineralização Imobilização Amónio (NH 4 + ) Mineralização Imobilização Nitrito e Nitrato (NO 2, NO3 ) Fig.1.Processo de mineralização e imobilização de azoto no solo O tipo de matéria orgânica presente influencia a velocidade de libertação do azoto a taxa de mineralização. O azoto é mais rapidamente mineralizado a partir de resíduos de material vegetal
3 fresco do que a partir de palhas ou estrume animal (Figure 2). A temperatura, teor de água e estrutura do solo também influenciam a taxa de mineralização. Fig.2. Taxa de mineralização da matéria orgânica proveniente de várias fontes. 2. Fixação do azoto Em agricultura convencional, os fertilizantes solúveis são a principal fonte de azoto. Em agricultura biológica, a maior fonte deve provir da fixação azotada. As bactérias que vivem nos nódulos das raízes das leguminosas fixam e convertem o azoto atmosférico. Esta é uma relação simbiótica entre plantas e bactérias (Figura 3). Entre estas leguminosas incluem-se os trevos, ervilhacas, ervilhas e feijões.
4 Bacteria simbiótica Fig.3. Nódulos de bactérias simbióticas nas raízes dos trevos (leguminosas) A quantidade de azoto fixado varia com a cultura (Tabela 1). As forrageiras leguminosas como o trevo e a luzerna fixam geralmente grande quantidade de azoto que fornecem para a cultura e solo. Nas leguminosas de grão, como as ervilhas e feijões, a maioria do azoto fixado é colhido nas sementes, deixando pouco azoto residual no solo. A gestão de práticas como o pastoreio e corte influencia a quantidade de azoto fixado. A temperatura e época do desenvolvimento das culturas também afetam a fixação de azoto. Tabela 1. N fixado por diferentes leguminosas N fixado Kg ha -1 Trevo branco (Anos 1 e 2) 150 Trevo branco (Ano 3) 85 Trevo vermelho 240 Ervilha/Ervilhaca 175 Feijão 240* Tremocilha 125* * Maioria do N removido no grão 3. Ciclo do azoto Até agora falámos sobre alguns processos importantes do ciclo do azoto (Figure 4) - mineralização imobilização, absorção pela planta e fixação azotada. Outros processos importantes são a lixiviação, que é a perda de nitratos na água de drenagem e perdas gasosas para a atmosfera, e a volatilização de amónia, que é a perda direta de gás amónia. O azoto elementar (gás) e o óxido nitroso podem ser perdidos para a atmosfera por um processo microbiano denominado desnitrificação. Em agricultura biológica deve ter-se como objetivo minimizar estas perdas.
5 Fig.4. Ciclo do azoto: mineralização, imobilização, absorção plantas e fixação azoto 4. Ciclo do fósforo Até agora, vimos que a presença de matéria orgânica no solo é essencial para a disponibilização de nutrientes e que o azoto desempenha um papel primordial. Outro nutriente importante é o fósforo (P). O fósforo adicionado ao solo, através da incorporação de estrumes orgânicos e resíduos de culturas, é libertado pela atividade microbiana em fosfatos assimiláveis para as plantas. O fósforo adicionado ao solo em formas minerais, por exemplo, os fosfatos naturais, é também disponibilizado para as plantas por microrganismos. No caso dos fosfatos naturais este processo demora muito tempo.
6 Fig.5. Ciclo do fósforo: inclui a mineralização, absorção plantas e fixação de fósforo Até 70% do fósforo do solo está em formas indisponíveis para as plantas, e o restante está incorporado na matéria orgânica. Os organismos do solo são muito importantes no ciclo do fósforo. Algumas bactérias secretam ácidos orgânicos que libertam os fosfatos dos minerais presentes no solo, por exemplo dos fosfatos naturais. Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) ajudam as plantas a aceder ao fósforo. Os FMA vivem em simbiose com as plantas há milhões de anos (Figura 6). Estão presentes na maioria das famílias de culturas agrícolas, com exceção das Brassicaceae e Chenopodiaceae, e beneficiam as plantas de diversas modos para além da absorção de fósforo. Os beneficios desta associação com os FMA incluem a melhoria da estrutura do solo e diversos mecanismos de defesa das plantas contra doenças. Os FMA são afetados pelo uso de pesticidas, fertilizantes e pela mobilização do solo. Fig.6. Fungos micorrízicos arbusculares (FMA) em raízes de plantas
7 5. Ciclo do potássio O terceiro macronutriente é o Potássio, cuja disponibilidade é controlada principalmente por processos químicos do solo. Há uma constante troca de potássio com as diversas origens deste nutriente no solo (Figura 7). Estas fontes diferem na disponibilidade de potássio para as plantas. Os fertilizantes solúveis, como o sulfato de potássio, e os estrumes fornecem potássio para a solução do solo. Outras fontes, como pó de rocha, constituem fontes que só se tornam disponíveis para as plantas a longo prazo. Fig.6. Ciclo do potássio, maioritariamente controlado pelos processos químicos do solo 6. ph do solo e disponibilidade de nutrientes Finalmente, iremos analisar o efeito do ph na disponibilidade de nutrientes. O ph é a medida de acidez do solo: ph 7 é neutro, abaixo deste nível é ácido e acima 7 é alcalino ou básico (Figura 8a). Os nutrientes principais estão maioritariamente disponíveis entre ph 6 e 8. O ferro, manganêsio, cobre e zinco estão mais disponíveis a ph mais baixo (quando o solo é ácido) (Figure 8b). (a)
8 (b) Fig.7. (a) ph do solo: ácido (ph baixo) a alcalino (ph alto) e (b) disponibilidade de nutrientes consoante o ph do solo 7. Resumo Nesta secção, aprendemos sobre os diferentes processos químicos e biológicos que fornecem o azoto, fósforo e potássio às plantas. A fixação de azoto é a fonte de azoto mais importante em agricultura biológica. O fósforo e potássio são fornecidos através de fontes orgânicas e inorgânicas.
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