Necessidade de novos estudos de calibração e recomendação de fertilizantes para as culturas cultivadas sob Sistema Plantio Direto

1. Calibração de métodos de análise de solo

Um programa de recomendações de fertilizantes para as culturas, a serem aplicados no solo é sempre baseado em três etapas fundamentais, que são: a amostragem do solo, a análise de solo e as interpretações para fazer recomendações. Para que o programa seja eficiente, a análise de solo deve ser calibrada para verificar o estado de fertilidade do solo em que o mesmo proporcione rendimentos satisfatórios das culturas a serem cultivadas e, se a fertilidade do solo estiver baixa, a calibração deve estabelecer doses de fertilizantes para o rendimento de máxima eficiência técnica ou econômica das culturas.

A calibração de um método de análise do solo consiste em determinar ou relacionar o teor de um elemento no solo (nutriente de plantas), obtido por uma determinada metodologia de avaliação (análise do solo), com um ou mais parâmetros de plantas cultivadas a campo (índice de crescimento, teor de nutrientes nos tecidos e/ou produção de uma cultura), simulando as condições naturais de produção (Rouse, 1968; Anghinoni & Volkweiss, 1984; Dahnke & Olson, 1990).

A análise do solo realizada por método calibrado a campo, pela relação entre o rendimento relativo e o teor do nutriente no solo, é uma forma rápida, eficiente e de baixo custo, amplamente utilizada atualmente para o diagnóstico do estado de fertilidade do solo e definição do tipo e quantidade de nutrientes recomendados para uma probabilidade de resposta de uma cultura.

Com a relação entre a quantidade do nutriente em estudo, presente no solo, e os rendimentos relativos médios de um conjunto de experimentos, escolhe-se um modelo matemático que se ajuste aos pontos, ou elabora-se um gráfico manualmente, na forma de uma curva de resposta da cultura ao teor do nutriente no solo. Com essa curva, é possível definir faixas de teores do nutriente ou percentuais de resposta da cultura em relação ao teor do elemento no solo. A figura 1 exemplifica o processo descrito.

A probabilidade de rendimento da cultura testada na calibração pode ser estimada através da curva de calibração para qualquer quantidade do nutriente presente no solo, quantificado pelo método calibrado. O rendimento relativo é muito baixo para teores do nutriente próximo de zero e de até 100% para teores muito altos no solo. Normalmente a curva de calibração é dividida em faixas de fertilidade baixa, média e alta, que apresentam probabilidade de resposta alta, média e baixa, respectivamente, à aplicação do referido nutriente.

A primeira etapa de um estudo de calibração é a obtenção da curva de calibração. Para isso, normalmente implantam-se experimentos com doses crescentes do nutriente em estudo em diversos locais e cultivam-se os mesmos por vários anos com várias culturas de interesse econômico da região onde se pretende implantar um programa de recomendações.

A segunda etapa da calibração tem por objetivo estimar as doses de fertilizantes para aumentar os teores dos nutrientes no solo (caso estejam abaixo do mínimo necessário para rendimentos satisfatórios, abaixo do teor crítico) e aumentar os rendimentos das culturas em outros solos com as mesmas características.

2. Interpretação e recomendação de fertilizantes

Após a calibração e a quantificação das doses de fertilizantes, sejam elas para o rendimento de máxima eficiência técnica ou econômica, deve-se definir o critério de adubação para estabelecer as doses de fertilizantes nas tabelas de recomendação. O critério de elevação rápida e manutenção da fertilidade consiste em aplicar doses suficientes de fertilizantes (fósforo e potássio) para elevar os teores no solo no primeiro cultivo, seguindo-se com aplicações anuais nas quantidades mais ou menos equivalentes à extração e exportação pelas culturas cultivadas. Este critério tem por objetivo elevar a fertilidade do solo para obtenção de altos rendimentos de todas as culturas e é semelhante ao critério de adubação do solo ou de correção do solo empregado nas recomendações de adubação nos estados do RS e SC de 1969 a 1987 (Mielniczuk et al., 1969 a, b; Universidade..., 1973; Tabelas..., 1976; Manual..., 1981).

O critério de elevação da fertilidade do solo até o nível de suficiência tem por objetivo elevar, num tempo mais longo, a fertilidade do solo com base nas necessidades das culturas. As doses de fertilizantes são maiores nas faixas de menor fertilidade (muito baixo e baixo), intermediárias na faixa de fertilidade intermediária (médio) e menores ou sem fertilização nas faixas de maior fertilidade (alto e muito alto). Esta metodologia é a mais utilizada por laboratórios de universidades americanas nos estudos de calibração de métodos de análise de solo e recomendações de fertilizantes (Dahnke & Olson, 1990), foi adotada nas recomendações de adubação nos estados do RS e de SC, a partir de 1987 (Siqueira et al., 1987; Comissão..., 1989, 1995) e também é utilizada nos demais estados brasileiros.

3. Histórico das calibrações

Segundo Rouse (1968) por muitos anos, antes da década de 1930, relacionou-se a fertilidade do solo (pela extração com soluções de ácidos fracos tamponados, tentando simular a extração de nutrientes pelas plantas) com o rendimento das culturas. Na década de 1930 difundiu-se ainda mais a utilização de soluções diluídas de ácidos e bases fortes na extração de elementos químicos na análise de solo. A partir daí, e especialmente nas décadas de 1940 e 1950, desenvolveram-se várias metodologias de extração de nutrientes, entre as quais, a maioria das metodologias conhecidas atualmente. Essas metodologias se relacionavam melhor com os parâmetros de plantas do que as anteriores.

A partir da década de 1950 foram realizados inúmeros estudos de calibração sendo que na maioria estabeleciam faixas de fertilidade do solo de forma subjetiva, como por exemplo, baixa, média e alta, para probabilidade de alta, média e baixa resposta à adição de fertilizantes, respectivamente (Rouse, 1968; Mielniczuk et al., 1969a, b). Faixas de teores muito baixo, baixo, médio e bom foram introduzidas em tabelas publicadas em 1973 (Universidade..., 1973) para a interpretação de resultados de análises de solos para os estados do RS e SC. Outras faixas de fertilidade como, limitante, muito baixo, baixo, médio, suficiente a alto foram introduzidas nas tabelas publicadas a partir de 1987 (Siqueira et al., 1987; Comissão..., 1989 e 1995).

Os estudos de calibração realizados nos estados do RS e SC e no restante do Brasil tiveram impulso com o ”Programa Nacional de Análise do Solo”, desenvolvido na década de 1960/70, coordenado pelo Ministério da Agricultura, em convênio com a Universidade da Carolina do Norte (EUA), utilizando o extrator Mehlich-1 (HCl 0,05M + H2SO4 0,0125M), conhecido na época como método Mehlich ou Carolina do Norte (Anghinoni & Volkweiss, 1984). No RS e SC, esses estudos se prolongaram até meados da década de 1980, com experimentos de campo, instalados em vários locais e conduzidos em parceria com as diversas instituições de ensino, pesquisa e extensão desses estados. As primeiras tabelas de recomendação de fertilizantes foram elaboradas em conjunto entre a Rede de Laboratórios de Análise de Solo e a Comissão de Fertilidade do Solo. Com o aumento no conhecimento em fertilidade de solo houve o ajuste ou a alteração das recomendações, até as recomendações atuais do programa de ”Recomendações de adubação e calagem para os estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina” (Comissão..., 1995).

No RS, os estudos de calibração de fósforo e potássio iniciaram em 1968 com a implantação de experimentos em 16 locais cultivados no sistema convencional com trigo. Na safra 1968/69, foram introduzidas as culturas de arroz, de soja e de milho com a inclusão de novos experimentos (Mielniczuk et al., 1969b). Em todos os experimentos, os fertilizantes foram distribuídos a lanço com incorporação na profundidade de 0-15/20 cm, no mesmo dia da semeadura das culturas. O delineamento experimental constou de tratamentos, com repetições, em várias combinações de doses de N-P2O5-K2O em kg ha-1 (Mielniczuk et al., 1969b).

O teor crítico foi estabelecido como o valor da análise de solo quando o rendimento atingiu o valor de 90% do rendimento máximo. As doses de fertilizantes para as adubações de correção prevaleceram até 1986 e foram estabelecidas para elevar a fertilidade do solo até o teor crítico. Acrescentava-se para cada cultivo as quantidades necessárias de manutenção, considerando-se a exportação pelos grãos e o que era perdido para o sistema. A partir de 1987 houve a mudança da filosofia de adubação com as doses de fertilizantes estabelecidas para máxima eficiência econômica já para o primeiro cultivo e elevação progressiva da fertilidade do solo no período de três cultivos.

4. Recomendações de fertilizantes baseadas nos estudos de calibração feitas em solos cultivados sob sistema convencional de cultivo e a conjuntura atual

As recomendações de adubação e calagem em uso no Rio Grande do Sul e Santa Catarina (Comissão..., 1995) foram elaboradas para o sistema convencional de cultivo, e são baseadas nos estudos de calibração de fósforo e potássio, feitos no final da década de 1960 a meados da década de 1980 e nos conhecimentos acumulados até sua edição. Por se basearem quase que exclusivamente nessas calibrações, há dúvidas quanto à adequação das mesmas à situação atual. Introduziram-se nos últimos anos mudanças significativas nos sistemas de cultivo, destacando-se: a) mais de 50% das áreas de produção com as principais culturas no RS são cultivadas sob sistema plantio direto; b) a amostragem do solo sob sistema plantio direto é feita na camada de maior concentração de nutrientes (0-10 cm); c) o rendimento médio das principais culturas aumentou; d) o método de análise de solo em uso não é adequado para avaliar fósforo em solos que receberam fosfatos naturais; e e) atualmente existem métodos alternativos eficientes, de baixo custo e com praticidade laboratorial que também podem ser utilizados.

4.1. Sistema plantio direto

A área cultivada sob sistema plantio direto no RS aumentou muito na última década, passando de 190 mil ha (3%) em 1990 para 3,8 milhões de ha (65%) em 1998, quando atingiu a maior extensão de cultivo sob esse sistema. Atualmente, está próxima dos 3,6 milhões de ha (61%) (Farias & Ferreira, 2000). Entretanto, existem algumas regiões do RS, como a do Planalto Médio e a do Alto Uruguai com mais de 90% da área cultivada sob sistema plantio direto. A soja é a cultura mais plantada nas áreas cultivadas sob sistema plantio direto, com 2,3 milhões de ha, de um total de 3,0 milhões de ha (77%), seguida do trigo com 365 mil ha, de um total de 537 mil ha (66%), e do milho com 771 mil ha, de um total de 1,5 milhões de ha (52%) (Farias & Ferreira, 2000).

A dinâmica das características químicas, físicas e biológicas do solo é alterada quando este passa de um sistema de manejo (convencional) para outro (plantio direto). Entre as principais mudanças observadas nos solos sob sistema plantio direto, destacam-se a menor adsorção de fósforo pelo menor revolvimento (Eltz et al., 1989), a maior concentração superficial de nutrientes, entre eles o fósforo e o potássio (Eltz et al., 1989; Schlindwein & Anghinoni, 2000) e o aumento da matéria orgânica (Eltz et al., 1989; Schlindwein & Anghinoni, 2000), que associada à resteva das culturas mantida na superfície, diminui as perdas de solo e nutrientes por erosão (Bertol et al., 1997; Seganfredo et al., 1997) permitindo um melhor aproveitamento dos fertilizantes aplicados.

4.2. Amostragem de solos

A amostragem em solos sob sistema convencional de cultivo é feita na camada 0-17/20 cm de profundidade, enquanto que em solos sob plantio direto é feita na camada de 0-10 cm. A menor profundidade de amostragem do solo sob sistema plantio direto, associada à concentração superficial de fósforo e potássio, resulta em valores mais elevados dos atributos de fertilidade, sem que necessariamente isso resulte em aumento de produtividade, pois as plantas também absorvem nutrientes diluídos nas camadas de 10-20 cm e camadas de maior profundidade.

Em experimentos de longa duração estudados por Schlindwein & Anghinoni (2000) foi observado um aumento médio em torno de 50 e 30% nos teores de fósforo e potássio, respectivamente, nas amostras de solo sob sistema plantio direto, retiradas da camada 0-10 cm, em relação aos valores daqueles da camada 0-20 cm sob sistema convencional de cultivo. Entretanto, o rendimento das culturas cultivadas nesses experimentos (total de 145 cultivos) não foi significativamente maior sob sistema plantio direto (aumento de 4,8%). Assim, espera-se que o teor crítico, tanto para fósforo como para potássio, seja maior na camada 0-10 cm em solos sob sistema plantio direto, e também na camada de 0-20 cm deste sistema em relação à mesma camada sob sistema convencional de cultivo.

4.3. Rendimento das culturas

Os dados de pesquisas nos estudos de calibração realizados de 1969 a meados da década de 1980 no RS e SC, disponíveis na literatura, apresentam baixos rendimentos médios das culturas nas parcelas com os melhores níveis de fertilidade, sendo de: 1488 a 2127 kg ha-1 para a cultura do trigo (Mielniczuk et al., 1969b; Fole & Grimm, 1973; Goepfert et al., 1974a); 2188 a 2445 kg ha-1 para a cultura da soja (Vidor et al., 1973; Vidor & Freire, 1974); e 3994 kg ha-1 para o milho (Goepfert et al., 1974b). Se comparados com os rendimentos médios dessas culturas em experimentos conduzidos na década de 1990 e em solos com alta fertilidade, verificam-se aumentos destes em relação àqueles, superiores a 40, 20 e 65% para trigo, soja e milho respectivamente (Wiethölter et al., 1998).

O rendimento médio das principais culturas a nível de lavoura no RS, aumentou de 860, 1213, 1459 a 1785 kg ha-1 para o trigo; de 1314, 1419, 1691 a 1969 kg ha-1 para a soja; e de 1395, 1831, 2445 a 3142 kg ha-1 para o milho nas décadas de 1970, 1980, 1990, e média de 2000 e 2001, respectivamente (Emater/RS, 1998; Emater/RS, 2003; IBGE, 2003). Ressalta-se que nas lavouras de melhor nível tecnológico os rendimentos são superiores a 3000, 3000 e 10000 kg ha-1 para a soja, trigo e milho, respectivamente. Esses aumentos podem ser devido à utilização de variedades mais competitivas e/ou às técnicas mais avançadas de produção. Entretanto, acredita-se que a exigência por nutrientes também tenha aumentado, possivelmente o teor crítico deva ser diferente para a máxima eficiência técnica e econômica e, conseqüentemente há necessidade de maiores doses de fertilizantes para elevar a fertilidade até o teor crítico e para suprir as necessidades das plantas que produzem mais.

4.4. Metodologia utilizada

O método Mehlich-1 usado atualmente na avaliação da disponibilidade de fósforo do solo nas análises de rotina é composto por uma solução diluída de ácido forte (H2SO4 + HCl) que reage intensamente com o fosfato natural (reação básica), muito utilizado em lavouras cultivadas sob sistema plantio direto (em função do custo), superestimando a disponibilidade de fósforo nessas lavouras (Raij, 1991). Por outro lado, o método Mehlich-1 extrai menores quantidades de fósforo em solos muito argilosos, subestimando, em alguns casos, a sua disponibilidade. Isto pode ocorrer pela neutralização parcial da solução extratora e/ou pela readsorção do fósforo extraído (Kamprath & Watson, 1980), podendo resultar em baixos coeficientes de determinação (r2) entre os teores no solo e parâmetros de planta (Anghinoni & Volkweiss, 1984). Algumas dessas limitações do método são parcialmente contornadas pela inclusão de variáveis do solo, como o teor de argila, que influenciam na difusão do fósforo. Por isso, no RS e SC, os solos foram separados por classes de argila nos estudos de calibração. Dessa forma, necessita-se da análise do teor de argila para a definição dos teores de fósforo disponível para as culturas, aumentando, assim, o custo das análises de solos.

O método Mehlich-3 apresenta metodologia de execução semelhante à do método Mehlich-1, e pode ser utilizado nas análises de rotina com a vantagem de extração simultânea de alguns macro e micronutrientes, agilizando as análises e diminuindo os custos. O método da resina também extrai simultaneamente cálcio e magnésio e está adaptado para análises em rotina. Outra vantagem dos métodos Mehlich-3 e resina é a maior extração de fósforo do que o método Mehlich-1, propiciando o estabelecimento de faixas de fertilidade mais amplas nos estudos de calibração, o que pode resultar em maior precisão nas interpretações e recomendações de fertilizantes. Além disto, o método da resina geralmente apresenta maior coeficiente de determinação entre o fósforo extraído pelo método e os parâmetros de plantas, se comparado ao método Mehlich-1 (Raij, 1978; Anghinoni e Volkweiss, 1984).

5. Hipóteses

Novos estudos de calibração se justificam pelas seguintes hipóteses: a) o teor crítico dos nutrientes fósforo e potássio é maior na camada 0-10 cm de profundidade em solos sob sistema plantio direto em relação à camada 0-20 cm tanto sob sistema plantio direto como sob sistema convencional, devido à concentração superficial de nutrientes; b) o teor crítico de fósforo e potássio é maior na camada 0-20 cm de profundidade sob sistema de plantio direto do que o proposto nas tabelas de recomendação em vigor para os estados do RS e SC com calibrações realizadas sob sistema convencional de cultivo, pois as variedades cultivadas atualmente são mais produtivas; c) as doses de P2O5 e K2O recomendadas para as culturas cultivadas sob sistema plantio direto são maiores em relação às doses estabelecidas a partir das calibrações realizadas no sistema convencional, devido às maiores necessidades de nutrientes para elevar a fertilidade do solo até o maior teor crítico e para suprir as necessidades em função do aumento da produtividade ao longo dos anos; d) o teor crítico e as faixas de fertilidade de fósforo sob sistema plantio direto são maiores nas calibrações dos métodos Mehlich-3 e resina, pois ambos extraem mais fósforo em relação ao método Mehlich-1; e) o coeficiente de determinação entre alguns parâmetros de planta e o fósforo do solo, determinado pelo método da resina, é maior do que por outros métodos, pois esse apresenta características de extração de fósforo que mais se assemelham com a absorção de fósforo pelas plantas.

6. Referências Bibliográficas

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Dados para Referências Bibliográficas: Revista Plantio Direto, nº 79, Janeiro/Fevereiro de 2004. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo-RS.