Manejo da nutrição mineral de hortaliças Ítalo M. R. Guedes Embrapa Hortaliças Pesquisador, D.Sc. Solos e Nutrição de Plantas Goiânia, GO Novembro de 2011
Elementos de nutrição mineral de plantas
Crescimento e desenvolvimento vegetal Para crescer, os vegetais devem adquirir : -Energia; -Água; -Nutrientes -Novas células se formam continuamente nos meristemas apicais; -As células aumentam lentamente nos meristemas apicais e mais rapidamente nas regiões sub-apicais.
Fotossíntese
Rota da água através do sistema de raízes
Junto com a água, vêm os nutrientes.
TRANSPORTE DE SOLUTOS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS: TRANSPORTE PASSIVO TRANSPORTE ATIVO
O movimento espontâneo de um soluto de qualquer substância ocorre ao longo de um gradiente de concentração, ou seja, do local de maior concentração para o de menor concentração, por um gradiente de Potencial Químico. As substâncias neutras (sem carga elétrica) obedecem a esse princípio da termodinâmica, movimentando-se ao longo de um gradiente de potencial químico.
Quem são os nutrientes para as plantas?
Os critérios de essencialidade de um nutriente, geralmente aceitos, são: O organismo não pode completar seu ciclo de vida sem o mesmo; Sua ação deve ser específica e não pode ser substituído por qualquer outro elemento; Seu efeito sobre o organismo precisa ser direto; O elemento faz parte de um composto ou metabólito essencial.
Nutriente mineral Funções Grupo 1 N S Grupo 2 P Nutrientes que fazem parte de compostos de carbono Constituinte de aminoácidos, amidas, proteínas, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, hexoaminas etc. Componente de cisteína, cistina, metionina e proteínas. Constituinte do ácido lipóico, coenzima A, glutationa etc. Nutrientes importantes para o armazenamento de energia ou integridade estrutural Componente de açúcar-fosfatos, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, fosfolipídeos, ácido fítico etc. Tem papel chave em reações envolvendo ATP. Si Depositado como sílica amorfa sobre as paredes celulares. Contribui para propriedades mecânicas da parede celular, incluindo rigidez e elasticidade. B Grupo 3 K Complexos com manitol, manana, ácido polimanurônico e outros constituintes da parede celular. Envolvido no crescimento celular e no metabolismo de ácidos nucléicos. Nutrientes que permanecem na forma iônica Requerido como co-fator em mais de 40 enzimas. Principal cátion envolvido na manutenção do turgor celular e da neutralidade elétrica da célula. Ca Mg Constituinte da lamela média da parede celular. Requerido como co-fator por algumas enzimas envolvidas na hidrólise de ATP e fosfolipídeos. Atua como segundo mensageiro na regulação metabólica. Requerido por várias enzimas envolvidas na transferência de fosfato. Constituinte da molécula de clorofila. Cl Necessário nas reações fotossintéticas envolvidas na evolução do O2. Mn Na Grupo 4 Fe Zn Cu Ni Mo Necessário para a atividade de algumas desidrogenases, descarboxilases, quinases, oxidases e peroxidases. Envolvido com outras enzimas ativadas por cátions e com a evolução fotossintéticas de O2. Envolvido na regeneração do fosfoenolpiruvato em plantas C 4 e CAM. Substitui o potássio em algumas funções. Nutrientes envolvidos em reações redox Constituinte de citocromos e de proteínas envolvidas na fotossíntese, na fixação N 2 e na respiração. Constituinte de desidrogenases, anidrase carbônica etc. Componente da oxidase do ácido ascórbico, tirosinase, monoamino oxidase, uricase, citocromo oxidase, fenolase, lacase e plastocianina. Constituinte da urease. Em bactérias fixadoras de N 2, faz parte da constituição de hidrogenases. Constituinte da nitrogenase, nitrato redutase e xantina desidrogenase.
Nutrientes classificados quanto a sua mobilidade dentro da planta e a sua tendência a translocar-se durante deficiências. Móveis Imóveis
Muitos dos elementos químicos essenciais para as plantas são absorvidos na forma de íons, ou seja, na forma de elementos químicos com carga elétrica. Aqueles com carga elétrica negativa são chamados ânions, os que possuem carga positiva são os cátions. No interior das células, que é para onde vão os nutrientes, deve ser mantido um equilíbrio eletroquímico, ou seja, um equilíbrio entre a concentração de ânions e cátions.
Existem interações, sinergísticas e antagônicas, entre alguns nutrientes. Nas interações sinergísticas, a absorção de determinado elemento pode favorecer a absorção de outro, como tem sido observado entre K + e Cl - em algumas espécies.
Interação entre íons Influxo líquido de K + em raízes de cevada em função do ph da solução externa e na presença de Ca 2+.
Por outro lado, nas interações antagônica, a absorção de determinada forma de um nutriente pode dificultar a absorção de algum outro nutriente. Muito conhecida entre os técnicos que lidam com tomate é a interação antagônica que existe entre a forma amoniacal do nitrogênio (NH 4+ ) e o cálcio (Ca 2+ ). Como se pode observar, ambas as formas são catiônicas.
Interação entre íons Absorção de Diminui a absorção Aumenta a absorção NH + 4 Mg, Ca, K e Mo Mn, P, S e Cl NO - 3 Fe, Zn Mg, Ca, K, Mo P Cu, Zn Mo K Mg, Ca Mn (solos ácidos) Ca Mn (solos ácidos) Mg Ca, K, S Mo Fe Cu, Zn Mo Zn Cu Cu Zn, Mo Mn Zn, Ca, Mo
Em geral, o uso exclusivo ou excessivo da forma amoniacal de nitrogênio leva ao surgimento de sintomas de deficiência em cálcio, como a podridão apical dos frutos (fundo preto). Apesar de o cálcio estar presente no solo em formas disponíveis, a planta não o aproveita porque a célula necessita manter o equilíbrio eletroquímico o excesso de um determinado cátion impede a absorção (ou causa a saída) de outro cátion.
Fase I: Enquanto plantas isoladas, o aumento no índice de área foliar (IAF) corresponde a aumento na radiação interceptada e consequentemente na taxa de crescimento. Fase II: Com o fechamento do dossel, a taxa de crescimento passa a ser constante porque o aumento na área foliar causa sombreamento. Taxa de crescimento, kg.ha -1.dia -1 Logarítmico (plantas individuais) Tempo Constante (fechamento do dossel)
As necessidades nutricionais das hortaliças em cada fase de crescimento estão predominantemente associadas a dois processos: formação de órgãos vegetativos e formação de órgãos reprodutivos.
Embora exista uma dependência entre a curva de absorção de nutrientes e a curva de produção de matéria seca das plantas, não há completa coincidência entre ambas devido a diferenças no que se refere a variações no estágio de desenvolvimento e as necessidades de nutrientes específicos.
Há hortaliças cuja produção é limitada a determinadas fases, enquanto outras apresentam um padrão contínuo de produção ao longo do tempo, o que leva a diferenças nas curvas de absorção de nutrientes.
Acúmulo de matéria seca durante o ciclo do tomateiro para processamento industrial (cv. H9494). Fonte: Embrapa Hortaliças (2000).
Macronutrientes (kg/ha) e micronutrientes (g/ha) extraídos pelo tomateiro durante o ciclo de cultivo. Fonte: Fontes (2000).
Manejo da Fertilidade do Solo
O Solo Ao longo da história da humanidade, o homem sempre conviveu com o solo. No começo, ele apenas colhia os produtos da terra. Depois, teve que aprender a cultivar a terra para obter seu alimento.
Para o homem o solo éum recurso tão importante quanto o ar e a água: a vida não existiria sem a nossa maior fonte de produção de alimentos. O QUE É O SOLO?
O solo é resultado de um paciente trabalho da natureza Partículas vão sendo depositadas em camadas Chuva, vento, calor e frio desgastando as rochas Para se ter uma ideia, são necessários cerca de 400 anos para se formar 1 centímetro de solo.
Evolução do Solo
A agricultura é uma indústria dependente do solo, de onde os O solo nutrientes alimenta são as extraídos. plantas. Por isso, não podemos apenas As plantas alimentam o homem. retirar do solo. Devemos repor os nutrientes Quem alimenta de algum o solo? modo para continuarmos praticando a agricultura por um longo tempo.
Zona de deficiência Zona adequada Zona de toxidez Concentração crítica
Folha de batata com sintoma de deficiência de magnésio.
Formas dos nutrientes no Solo
Calagem
Fonte: POTAFOS (1998). Manual Internacional de Fertilidade do Solo. Acidez:
O que ocorre em um solo ácido? * Altos teores (excesso) de Alumínio (Al): tóxico! * Baixos teores de Ca e Mg; * Diminuição da disponibilidade de quase todos os nutrientes. Como prevenir? Cuidado: Excesso de calcário desequilibra o solo e diminui a produtividade!
Necessidade de Calagem (NC) Métodos para estimar a NC 1. Minas Gerais: neutralizar Al 3+ e fornecer Ca 2+ + Mg 2+ NC (t/ha) = Y[Al 3+ + (m t x t /100)] + [X (Ca 2+ + Mg 2+ )] 2. São Paulo: Saturação por Bases (V%) NC (t/ha) = (Ve x T/100) SB; - Relação Ca:Mg = 3:1 ou 4:1 - Teor de Mg 2+ > 0,9 cmol c dm -3
Escolha do corretivo Legislação ão: Mínimo: 67% de PN e 45% de PRNT Classificação do calcário (Teor de Mg) - Calcíticos: < 5 dag kg -1 (%) de MgO - Magnesianos: 5 12 dag kg -1 de MgO - Dolomíticos: > 12 dag kg -1 de MgO
NITROGÊNIO
CICLO DO NITROGÊNIO
NH 4 + Solução do Solo Planta e Microrganismo ph > elevado Reação com MOS Fixação minerais 2:1 Conversão a NH 3 (g) +O 2 Retido a CTC do Solo Nitrificação
FATORES QUE AFETAM A MINERALIZAÇÃO: Umidade Cap. de campo! Ciclo umedecimento/secagem Reação do solo Temperatura Qualidade do substrato (MOS/Residuo) C/N (25:1)
NITRIFICAÇÃO Oxidação enzimática 2NH 4+ + 2O 2 2NO 2- (nitrito) + 2H 2 O + 4H + Nitrosomonas 2NO 2- + 2O 2 Nitrobacter Oxidação enzimática 2NO 3- (nitrato) + energia FATORES QUE AFETAM A NITRIFICAÇÃO NH 4+ (Substrato) O 2 (Essencialmente aeróbio) Umidade Temperatura ph (6,6 8,0) (?)
PERDAS DE NITROGÊNIO Volatilização: NH 4+ + OH - NH 3(g) + H 2 O Desnitrificação: 2NO 3-2NO 2 - N 2 O 2 - N 2 O N 2 Lixiviação: NO 3 +4H + -2H 2 O + +2H+ -2H 2 O + -H 2 O + -H 2 O + FATORES QUE FAVORECEM A VOLATILIZAÇÃO ph > 6,7 Urease Capacidade tampão de acidez Umidade Temperatura +2H + +2H +
FATORES QUE FAVORECEM A DESNITRIFICAÇÃO CONCENTRAÇÃO DE NO - 3 Baixapressãode O 2 Alta disponibilidade de C-lábil Excesso de umidade LIXIVIAÇÃO NH 4+ CTC NO 3- ENERGIA DE ADSORÇÃO
ADUBAÇÃO NITROGENADA 1) FONTE: 2) DOSE: 3) MANEJO: Transformações do nitrogênio no solo disponibilidade
RECOMENDAÇÕES: Curvas de resposta das culturas obtidas em cada classe de M.O. e determinada em função dos fatores econômicos (RS e SC); Conhecimento das condições anteriores de uso do solo e das características das espécies a serem adubadas e a quantificação física (dose) com base na análise econômica de experimentos existentes (PR); Curvas de respostas (MG); Classe de resposta a N, produtividade esperada e nos teores foliares de N (SP). Modelos de simulação: Dose = f (Demanda, Suprimento do solo)
MANEJO Parcelamento: depende do ciclo e da demanda da cultua; Uréia cobrir o adubo alta temperatura aumenta a atividade da urease reação + rápida > perda de N; Solo H + ph NH 3 NH 4 Aumento da demanda de N no Plantio Direto Biomassa para cobertura demanda de N; SPD com 5 anos > produtividade > demanda de N.
FÓSFORO
Formas de fósforo no sistema solo-planta, interdependências e equilíbrios. P não lábil (?) retrogradação Fontes minerais solubilização P lábil P solução imobilização mineralização Fontes orgânicas
Esquema representativo da adsorção do P por meio de ligações mono e bidentadas Fosfato adsorvido (P lábil) Ligação monodentada Fosfato irreversivelmente adsorvido (P não-lábil) Ligação bidentada ou binuclear
POTÁSSIO
Formas de K no Solo K estrutural = 90% do K total; K trocável = ligado as cargas negativas da superfície do solo; extraído com NH 4 OAc a ph 7,0; K resina ; K disponível (Mehlich-1) K não trocavel = HNO 3(quente) K trocável K + Solo não adubado com potássio está forma restitui o K trocável Pequenas adubações 60-80% do K absorvido vem do K não trocável SUSTENTABILIDADE???
ADUBAÇÃO FOSFATADA E POTÁSSICA
Fatores que afetam a interação (adubo x solo x planta) 1. Adsorção - Teores de óxidos de Fe e Al; - Minerais de argila; - Matéria orgânica; 2. Precipitação (Al 3+, Fe 3+ ) + H 2 PO 4- + 2H 2 O (Al,Fe)PO 4.2H 2 O + 2H + 3Ca 2+ + 2H 2 PO - 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H + Retrogradação 3. Acidez - Solubilização do fosfato natural;
Modo de aplicação 1. Adubo em pó ou granulado 2. Localizada - 2 a 5 cm ao lado e abaixo da linha cultivo 3. A lanço - Pastagem e culturas perene - Não para K 4. Na cova: junto com calcário?
Quando? 1. No plantio: após calagem 2. Parcelamento - Fósforo??? (em discussão); - Potássio = f (ciclo e demanda da cultura; tipo de solo)
Quanto (kg ha -1 )? 1. Análise do solo; 2. Fase de desenvolvimento / idade da planta 3. Demanda da planta - Cultura anual vs Hortícolas 4. Intensidade de produção - Custo vs Produção
ENXOFRE
Formas de S no solo Formas orgânicas: Resíduos orgânicos decomposição de proteínas aminoácidos livres: cisteína, cistina, metionina Imobilização de S - Adição de resíduo orgânico (<0,15% de S); - Relação ampla C:S ou N:S; - Solos arenosos (Cerrado): > acumulo de S do que C e N;
Formas inorgânicas: - Solos bem drenados: SO 4 2- - Solos inundados: S 2- Plantas SO 2 SO 4 2- adsorvido adsorção dessorção SO 4 2- - solução mineralização imobilização Fontes orgânicas Lixiviação
Fatores que afetam a adsorção de sulfato ph: ph adsorção MO: Efeito direto MO adsorção Efeito Indireto MO complexação de Al e Fe adsorção Al e Fe: Al 3+ e Fe 3+ adsorção
Interação positiva S x P Y Y P 1 S 1 S 0 P 0 S P Fonte: Alvarez V. et al. (2010) Exigência a S: crescem conforme aumenta a disponibilidade de N e P