Nitrogênio para cereais de inverno no Sul do Brasil
Sirio WiethölterPesquisador, Embrapa Trigo, Caixa Postal 451, 99001-970 Passo Fundo, RS.
Introdução
Trigo, triticale, cevada, aveia e centeio são os principais cereais de inverno cultivados no Sul do Brasil. A área de cultivo dessas culturas para produção de grãos em 2003 foi cerca de 1,2 milhão de hectares no Rio Grande do Sul (RS) e 110 mil hectares em Santa Catarina (SC). Os grãos são destinados para consumo humano (trigo, cevada, aveia branca e centeio) e animal (triticale e aveia branca). Todas essas espécies também podem ser empregadas para cobertura de solo, sendo aveia preta a mais usada, ocupando cerca de 1,5 milhão de hectares no RS. Já o centeio vem crescendo em importância para cobertura de solo, por apresentar baixa taxa de decomposição e, em conseqüência, manter o solo coberto por um manto de palha por mais tempo durante a safra de verão. Para pastejo, isoladamente ou em consorciação com outras espécies, aveia preta ocupa cerca de 1,2 milhão de hectares no RS. Cereais constituem a principal fonte de renda da produção agrícola no inverno no Sul do país, sendo também fundamentais no sistema plantio direto. O suprimento adequado de nutrientes ao solo é imprescindível para produção intensiva de grãos e de forragem, sendo nitrogênio um dos nutrientes mais limitantes.
O rendimento potencial de cereais de inverno no Sul do Brasil depende fundamentalmente de variáveis climáticas, especialmente da incidência de radiação solar, da umidade relativa do ar e da temperatura da massa de ar em período anterior à antese. Após esse estádio, e principalmente durante a maturação, o principal requisito ambiental resume-se a baixa precipitação pluvial e alta radiação solar.
Para que a planta possa absorver adequadamente a energia solar disponível e sintetizar biomassa, e esta ser convertida em grãos, o suprimento de nutrientes é fundamental para possibilitar produção intensiva de cereais de inverno, proporcionando retornos econômicos semelhantes aos de outras atividades agrícolas. Por meio de análise química do solo e da interpretação agronômica dos resultados, podem ser definidas doses economicamente adequadas de nutrientes, proporcionais à demanda da planta e à deficiência do solo.
O controle de pragas, de doenças e de plantas daninhas em momento adequado auxilia na eficiência de uso de fertilizantes, no processo de geração de biomassa e na formação do rendimento de grãos. Para obter bons rendimentos, é necessário otimizar a combinação de todos os fatores de produção da própria cultura, bem como prever a rotação de espécies, evitando-se, assim, a perpetuação de doenças que sobrevivem saprofiticamente em restos culturais. Dessa forma, o emprego conjugado das melhores práticas de campo e o cultivo de cultivares recém-lançadas permitirão o uso eficiente de fertilizantes e dos recursos naturais disponíveis. A tecnologia disponível permite obter rendimentos superiores a 5 t/ha em parcelas experimentais e em algumas lavouras das regiões mais frias. Já para lavouras comerciais extensivas, nas quais as práticas de campo são otimizadas em termos de momento adequado de execução, um rendimento médio de 3 t/ha pode ser esperado para trigo, triticale, cevada e aveia branca.
Objetiva-se apresentar os principais fatores relacionados com a disponibilidade de N no solo, a absorção de N pelas plantas, a indicação de fertilizantes, e demais fatores essenciais à produção de cereais de inverno no Sul do Brasil.
Disponibilidade de nitrogênio
A disponibilidade de N no solo em quantidade adequada é um dos principais fatores determinantes do rendimento potencial de cereais de inverno. Cerca de 95 % do N no solo está ligado a compostos orgânicos de vários graus de estabilidade, definidos genericamente como matéria orgânica (MO). Os restantes 5 % são constituídos de NH4+ adsorvido aos argilo-minerais. A capacidade do solo em suprir N às plantas depende diretamente do teor e da taxa de decomposição da MO e dos resíduos culturais. Em geral, a MO contém cerca de 5 % de N, e a taxa de decomposição por safra é cerca de 1 a 2 % durante o inverno. Assim, um solo com 3 % de MO conterá 60.000 kg de MO/ha na camada 0 a 20 cm de profundidade e, em conseqüência, 3.000 kg de N/ha. Se a taxa de decomposição por safra for 2 %, a quantidade de N liberado será equivalente a 60 kg/ha, o que é suficiente para produzir apenas duas t de grãos/ha. Assim sendo, cada 1 % a mais de MO no solo permitiria reduzir a adubação proporcionalmente. Porém, nem sempre é conveniente consumir o N do solo, pois ele também é imprescindível para agregar MO nova ao solo.
As substâncias orgânicas no solo encontram-se em diversos graus de humificação, indo desde MO formada há séculos até palha recentemente incorporada. O processo de mineralização de N, que resulta em formas químicas finais e absorvíveis pelas raízes de plantas, são o N nítrico (NO3-) e o amoniacal (NH4+). Pelas características químicas, o NO3- não é adsorvido pelo solo, ficando esse íon circulando no solo junto com a água, tornando-o passível de lixiviação para fora do volume de solo ocupado pelas raízes. Já o íon NH4+ é adsorvido às partículas do solo, à semelhança, por exemplo, do potássio (K+). Simultaneamente com mineralização, há imobilização de N pelos microrganismos decompositores de resíduos culturais. A palha da maioria das culturas, após a colheita de grãos do grupo das gramíneas, apresenta teor de N em torno de 0,6 %, e as leguminosas, cerca de 1 %. Os microorganismos que realizam a transformação de resíduos culturais em MO necessitarão absorver N mineral do solo para formar seu próprio tecido e para elaborar MO nova. Assim, quanto maior a presença de N mineral e de palha, maior também será a chance de formar MO nova, sendo esse um dos processos vitais para a melhoria da qualidade do solo. Além disso, ao se formar MO nova, menor quantidade de acidez é gerada. Por essas razões, a quantidade de N disponível às plantas (NO3- e NH4+) durante uma safra é dificilmente diagnosticável com precisão, pois ela é função da umidade e da temperatura do solo, da taxa de decomposição de resíduos culturais e da presença de raízes vivas que absorvem N mineral, principalmente na forma de NO3-. Nos solos do Planalto do RS (Wiethölter, 2003), a quantidade de N-NO3- raramente é superior a 15 mg N/kg de solo (mg N/kg de solo em 10 cm = kg N/ha), o que evidencia, em termos de necessidade da planta, que o solo, em geral, é deficiente em N prontamente disponível, sendo essa a causa da elevada resposta das culturas à adubação nitrogenada. Ademais, a experiência tem indicado que uma aproximação da quantidade de N disponível para uma safra pode ser estimada a partir do teor de MO do solo e da taxa provável de mineralização. Sabe-se, também, que resíduos de leguminosas (por exemplo, soja) tendem a liberar mais N (ou imobilizar menos) para cereais de inverno do que gramíneas (exemplo, milho). Porém, nem sempre plantas da família das leguminosas proporcionam balanço positivo de N ao solo. Em certos casos, as raízes e a parte aérea de leguminosas, ao serem decompostas, simplesmente estimulam a atividade biológica e ocorre maior decomposição da MO nativa do solo, resultando em maior disponibilidade de N às plantas. Esse processo é denominado de efeito adicional (priming effect) e resulta em maior rendimento de cereais, mas pode, ao longo do tempo, sob certas condições, prejudicar o solo em termos de conteúdo de MO. Por último, raramente a liberação máxima de N-NO3- pelo solo coincide com o período de máxima demanda de N pelas plantas, havendo, portanto, necessidade de aportar N ao solo através da prática da adubação mineral ou orgânica.
Absorção de nitrogênio
Os grãos dos cereais de inverno contêm de 18 a 22 kg de N/t, perfazendo cerca de 11 a 14 % de proteína bruta. A absorção de N pela planta, necessária para produção de uma tonelada de grãos, varia de 30 a 35 kg. A maior parte da absorção de N pela planta ocorre entre o alongamento e o espigamento, atingindo acúmulo máximo na antese. A partir desse estádio, continua ocorrendo absorção de N, mas há também perda de N através da exsudação de compostos nitrogenados pelas raízes, bem como queda de folhas, constituindo esses processos um dreno de N da planta. A época mais apropriada para aplicação de nitrogênio em cobertura é nos estádios que precedem o período de maior demanda de N. Assim, o N deverá ser aplicado durante o afilhamento e o alongamento do colmo, correspondendo, em geral, ao período entre 30 e 45 dias após a emergência, pois é nesse momento que se inicia o período de maior taxa de crescimento e de acúmulo de N. O afilhamento de trigo, por exemplo, ocorre durante um intervalo de cerca de 30 dias, entre a emissão da 4ª até a 7ª folha do colmo principal (Scheeren, 1986). A partir desse estádio inicia-se o alongamento do colmo, em que os entrenós tornam-se visíveis. Aplicando-se N durante o afilhamento, haverá tempo suficiente para que o N do fertilizante atinja o volume de solo de maior concentração de raízes e no período de maior demanda de N da planta. Na fase inicial desse período (4ª folha), a absorção de N define o número de espiguetas por espiga, e na fase final (7ª folha) define-se o número de afilhos que formarão espiga, ou seja, o número final de espigas por unidade de área (Bredemeier & Mundstock, 2001). Deve ser levado em conta que são necessários alguns dias entre a aplicação de N ao solo e o início de sua absorção pela planta. No caso da uréia [CO(NH2)2], são necessários cerca de 5 a 10 dias para iniciar a formação de nitrato (NO3-). Fatores como umidade do solo, precipitação após a aplicação de N etc. controlarão o processo que tornará disponível à planta o N aplicado em cobertura. Além disso, a temperatura do solo terá grande influência na mineralização ou imobilização de N na MO do solo e na decomposição de resíduos culturais. Dessa maneira, o estádio fenológico exato da planta não é, na prática, o fator mais importante a considerar na aplicação de N em cobertura. Porém, a experiência de campo tem indicado que o período entre o afilhamento e o alongamento é o mais propício para realizar essa prática.
Dose de nitrogênio
A aplicação de nitrogênio (N) ao solo no cultivo de cereais de inverno é uma das práticas mais seguras em termos de retorno econômico, pois a eficiência de uso de N (EUN) geralmente varia de 10 a 15 kg de grãos produzidos por kg de N aplicado (Wiethölter, 2003). Quanto maior o potencial de rendimento de uma cultivar, maior é a EUN. Considerando que 1 kg de N custa cerca de 5 vezes mais que 1 kg de trigo por exemplo, toda vez que a EUN é superior a 5 ocorre lucro com a aplicação de N. Em parte, a alta EUN é causada por baixa temperatura do solo durante os estádios iniciais de desenvolvimento das plantas no inverno, o que diminui a mineralização do N nativo do solo, gerando, assim, deficiência de N às plantas e, por isso, resposta das plantas ao nutriente aplicado. Dessa forma, a quantidade de fertilizante nitrogenado a aplicar varia principalmente em função do teor de MO do solo e da cultura precedente (Tabela 1), da região climática e da expectativa de rendimento de grãos, que é função da interação de vários fatores de produção (características genéticas, energia solar, época de semeadura, água, nutrientes, pragas, doenças, plantas daninhas etc.), sendo, por isso, de difícil previsão. No entanto, com base em dados de experimentação de campo e objetivando máxima eficiência econômica, as doses de N indicadas na Tabela 1 são adequadas para a maioria dos solos, sistemas de cultivo e regiões climáticas. Por conseguinte, em termos práticos, recomenda-se aplicar, na semeadura, de 15 a 20 kg N/ha, a fim de propiciar crescimento inicial adequado, lembrando que, nessa fase, as plantas podem conter 5 % de N, ou seja, há uma alta demanda de N para um sistema radicular ainda incipiente em termos de extensão. Para completar a dose indicada na Tabela 1, o restante deve ser suprido em cobertura, no estádio de afilhamento/alongamento, pois a eficiência de uso de N aplicado em cobertura é cerca de duas a três vezes maior do que a em base (Wiethölter, 2003). Em razão da natureza química dos fertilizantes nitrogenados, eles são muito solúveis. Com isso, as doses mais elevadas de N podem ser parceladas em duas aplicações em cobertura: no início do afilhamento e no alongamento do colmo. Aplicações tardias de N em cobertura, após a fase de emborrachamento, visando completar as doses indicadas na Tabela 1, geralmente não elevam o rendimento. Podem, porém, aumentar o teor de N nos grãos e melhorar a qualidade de panificação da farinha de trigo quando o suprimento de N no solo é muito baixo nessa fase (Halvorson et al., 1987). Do total indicado na Tabela 1, a dose máxima a aplicar nesse estádio é 5 a 10 kg N/ha por tonelada de grãos/ha de expectativa de rendimento (Halliday et al., 1992). No caso de cevada, a aplicação de N deve restringir-se ao estádio de afilhamento, pois aplicações após esse período poderão elevar o teor de proteína nos grãos acima de 12 %, que os torna impróprios para produção de malte, que é seu uso principal.
Cultivo de cereais de inverno para pastejo e produção de grãos
Quando qualquer cereal de inverno é cultivado com o propósito de propiciar pastejo e posteriormente produção de grãos o N consumido pelos animais deverá ser reposto antes ou logo após o pastejo. Visando assegurar adequada nutrição com relação a N e propiciar satisfatória produção de grãos, sugere-se aplicar, em adição às doses sugeridas na Tabela 1, 1 kg N/ha por cada 3 kg de ganho de peso animal/ha. Essa relação está baseada na concepção de que bovinos têm ganho de peso de 1 kg por cada 10 kg de matéria seca consumida e que o teor de N na matéria seca é cerca de 3 %. Dependendo do manejo do gado, parte do N ingerido pelos animais será retornado ao solo através da urina (principalmente na forma de uréia) e fezes, mas isso ocorre de forma altamente desuniforme, além de a disponibilidade desse N ser aleatória. Ocorrem também perdas por volatilização de amônia (NH3) de fezes e urina e lixiviação de nitrato (NO3-), principalmente nos locais de deposição de urina, em cujos sítios podem ser depositados centenas de kg de N/ha. Em geral, quando há bom desenvolvimento, a disponibilidade de forragem é cerca de 1 t de matéria seca/ha na fase de pastejo (afilhamento). Quando o cultivo tem o duplo propósito de produzir forragem e grãos, a semeadura deverá ser realizada em abril até início de maio, ou seja, 1 a 2 meses antes da época normal, empregando cultivares especificamente recomendadas para essa finalidade. Dependendo da época de semeadura, o pastejo pode ser realizado até duas vezes, mas somente durante o estádio de afilhamento, pois o corte de afilho que já apresenta primórdio floral não mais formará espiga.
Fontes de nitrogênio
Os fertilizantes nitrogenados mais usados e seu teor mínimo exigido pela legislação são uréia (44 % N), nitrato de amônio (32 % N) e sulfato de amônio (20 % N e 22 a 24 % S). Por serem sais de solubilidade semelhante, a eficiência agronômica desses fertilizantes para cereais de inverno geralmente é idêntica. Ocasionais diferenças entre essas fontes resultam de efeitos ambientais (pluviosidade, temperatura e volatilização de amônia). Por essa razão, recomenda-se aplicar o fertilizante no momento ideal e usar a fonte que apresentar menor custo por unidade de N, que, em geral, é uréia. Adubos orgânicos são fonte de N, devendo a dose ser estabelecida em função do teor de N e da taxa de mineralização, que é da ordem de 50 % do teor total de N na primeira safra após a aplicação (Comissão..., 2004).
Cultura precedente e aspectos climáticos
Sob sistema plantio direto, convém cultivar cereais de inverno após soja, em vez de após milho, pois, para iguais doses de N, o rendimento de grãos geralmente é superior quando cultivados após soja. Em uma série de experimentos, verificou-se que o trigo produziu, em doses de N até 80 kg/ha, cerca de 500 kg de grãos/ha a mais quando cultivado após soja do que quando cultivado após milho (Wiethölter, 2003). Somente em doses elevadas de N o rendimento sob resteva de milho foi igual ou superior ao sob resteva de soja. Nas regiões em que há um espaço de tempo de cerca de 80 a 90 dias entre a colheita de milho e a semeadura de trigo, recomenda-se o cultivo de nabo forrageiro com o intuito de reciclar N e, assim, aumentar o potencial de rendimento de trigo. Para doses de N aplicadas em trigo até 80 kg/ha e matéria seca de nabo de 4 t/ha, o aumento de rendimento associado ao cultivo de nabo, em relação a pousio e dependendo da dose de N usada, pode variar de 200 a 600 kg/ha (Wiethölter, 2003). Quando o rendimento de matéria seca do nabo for maior que 3 t/ha, a dose de N a aplicar no cereal de inverno pode ser aquela prevista após soja (Tabela 1) (Reunião..., 2004).
Tabela 1. Doses de nitrogênio indicadas para cereais de inverno, cultivados no sistema plantio direto, em função do teor de matéria orgânica do solo e da cultura antecedente – RS/SC.
Cultura antecedente
Soja
Milho
Matéria orgânicado solo
trigo e triticale
aveia branca ecevada
centeio eaveia preta
trigo e triticale
aveia brancae cevada
centeio eaveia preta
------ % --------
--------------------------------------------------- Kg N/ha -------------------------------------------------
< 2,5
80
60
40
100
80
50
2,6 - 3,5
60
40
20
80
60
30
3,6 - 4,5
50
30
20
60
40
30
4,6 - 5,5
40
20
40
20
30
> 5,5
<40
<20
<10
<40
<20
<10
Quando for cultivado trigo sobre resteva de milho, e especialmente quando há muita palha, convém antecipar parte ou toda a aplicação em cobertura, pois poderá ocorrer imobilização de N, bem como temperatura mais baixa do solo, que reduzirá a taxa de mineralização de N. Para cultivares muito suscetíveis ao acamamento, doses menores que as indicadas na Tabela 1 podem ser empregadas.
Os fatores climáticos são muito importantes no tocante à disponibilidade de N, pois temperatura elevada favorece a mineralização de MO do solo e de resíduos culturais e temperatura baixa inibe parcialmente esse processo, mas favorece a formação de afilhos, o que é benéfico para a formação de biomassa.
A época de semeadura pode interferir no grau de acamamento das culturas. Semeadura precoce propicia aumento do período vegetativo e confere maior estatura às plantas e, em conseqüência, maior risco de acamamento. De forma análoga, elevada densidade de plantas também as torna mais suscetíveis ao acamamento, em virtude do efeito de sombreamento, que gera plantas estioladas e colmos menos resistentes.
Nas regiões de clima quente e de menor altitude (por exemplo, Missões do RS) e quando os cereais são antecedidos por soja, é recomendável, independentemente do teor de matéria orgânica do solo, restringir a aplicação de N a no máximo 40 kg/ha (base + cobertura), a fim de evitar danos por acamamento. Já nas regiões frias e de maior altitude (por exemplo, Campos de Cima da Serra do RS) e quando o potencial de rendimento de grãos é elevado (> 4 t/ha), doses maiores que as indicadas na Tabela 1 podem ser empregadas em todas as faixas de teor de MO no solo.Boas práticas de campo
Em adição à observância do estádio de desenvolvimento da planta, é importante considerar boas práticas de campo no momento da aplicação do fertilizante nitrogenado. A umidade do solo é especialmente importante, pois fertilizantes aplicados em cobertura necessitam ser solubilizados e transportados pela água para atingir o sistema radicular das plantas. O momento ideal de aplicação é até um dia antes de precipitação pluvial de média intensidade (10 a 20 mm), pois a dissolução e o transporte de N para as raízes serão rápidos, evitando-se, assim, eventuais perdas de N por volatilização de amônia (NH3), mormente de uréia. A formação de NH3 é mais propícia quando a hidrólise da uréia ocorrer sobre resíduos de plantas na superfície do solo ou sobre folhas verdes, locais em que a presença da enzima urease, responsável pela hidrólise da uréia, é comum. A quantidade de N volatilizada por esse processo é favorecida se a presença de palha é elevada, quando a dose de N é alta, quando o solo da camada superficial está úmido e a sua secagem é rápida, quando o solo apresenta pH elevado, quando a CTC é baixa e quando a temperatura é elevada. Por esses motivos, a volatilização de NH3 da uréia no inverno geralmente é menor que 10 % da dose aplicada. Se ocorrer leve precipitação pluvial logo após a sua aplicação, a volatilização de NH3 é nula. Outrossim, precipitação pluvial muito prolongada ou de elevada intensidade pode propiciar perda de nitrato (NO3-) por lixiviação e até por escoamento superficial. Se o N for aplicado quando o solo estiver seco e se não chover nas semanas subseqüentes, pode até não ocorrer nenhum efeito da adubação, simplesmente por falta de água para transportar o fertilizante para a zona das raízes e possivelmente em decorrência da prolongada volatilização de NH3. No momento da aplicação do fertilizante, as plantas não deverão apresentar água livre na superfície foliar, para evitar danos resultantes do efeito salino dos fertilizantes nas folhas. Cuidados especiais devem ser tomados em termos de uniformidade de distribuição do fertilizante nitrogenado. Ajustes da dose de N devem ser realizados ao longo da lavoura, quando o aspecto das plantas indicar acentuada variação na intensidade da cor verde das folhas. O uso do clorofilômetro poderia auxiliar na avaliação do estado nutricional, mas leituras na lâmina foliar nessa fase, em geral, apresentam baixa relação com rendimento final de grãos. Sabe-se, no entanto, que leituras no afilhamento ou alongamento menores que 40 indicam necessidade de aplicação de N. Outro procedimento complementar é a análise de N na planta nesse estádio. Um teor de N na matéria seca da ordem de 4 % geralmente é considerado satisfatório.
Referências
BREDEMEIER, C.; MUNDSTOCK, C.M. Estádios fenológicos do trigo para a adubação nitrogenada em cobertura. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.25, n.2, p.317-323, 2001.COMISSÃO DE QUÍMICA E FERTILIDADE DO SOLO - RS/SC. Manual de adubação e de calagem para os Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Porto Alegre: SBCS-Núcleo Regional Sul, 2004. (No prelo).HALLIDAY, D.J.; TRENKEL, M.E.; WICHMANN, W. IFA world fertilizer use manual. Paris: International Fertilizer Industry Association, 1992. 632p.HALVORSON, A.D.; ALLEY, M.M.; MURPHY, L.S. Nutrient requirements and fertilizer use. In: HEYNE, E.G. Wheat and wheat improvement. 2.ed. Madison: ASA-CSSA-SSSA, 1987. p.345-383.REUNIÃO DA COMISSÃO SUL-BRASILEIRA DE PESQUISA DE TRIGO (36.: 2004: Passo Fundo, RS). Indicações técnicas da Comissão Sul-brasileira de Pesquisa de Trigo para as culturas de trigo e triticale em 2004. Passo Fundo: Embrapa Trigo, 2004. 152p. SCHEEREN, P.L. Informações sobre o trigo. Passo Fundo: EMBRAPA-CNPT, 1986. 34p.WIETHÖLTER, S. Índices de disponibilidade de nitrogênio no solo no sistema plantio direto para cereais de inverno e milho. Passo Fundo: Embrapa Trigo/CNPq, 2003. 98p.