Doses de máxima eficiência econômica de fósforo e potássio para as culturas cultivadas no Sistema Plantio Direto

Jairo André Schlindwein1 & Clesio Gianello1Eng. Agr. Dr. em Fertilidade do Solo – UFRGS. Email: jairopp@slcagricola.com.br2Eng. Agr. PhD. Em fertilidade do Solo, Professor do Departamento de Solos da UFRGS

As recomendações de adubação e calagem em uso até 2004 no Rio Grande do Sul e Santa Catarina (Comissão..., 1995) foram elaboradas para o sistema convencional de cultivo (SCC) e são baseadas nos estudos de calibração de fósforo e potássio, realizados do final da década de 1960 a meados da década de 1980 e nos conhecimentos acumulados até sua edição. Com o advento do sistema plantio direto (SPD), que atinge atualmente, mais de 60% da área cultivada no RS, surgiram questionamentos da validade de uso dessas recomendações quanto a doses de fertilizantes para este sistema.

Uma das principais diferenças entre o sistema convencional de cultivo e o sistema plantio direto é que neste ocorre concentração superficial e sub-superficial de fósforo, potássio, matéria orgânica e outros nutrientes, decorrente das adubações e da reciclagem de nutrientes (Eltz et al., 1989; Schlindwein & Anghinoni, 2000). Isto influencia na dinâmica de nutrição das plantas. Além disto, a retirada de amostras de solo da camada 0-10 cm de profundidade, com maior concentração em fósforo e potássio, proporciona um valor maior no resultado desses nutrientes da análise do solo, sem que necessariamente ocorra um aumento de rendimento das culturas, tal como observado por Schlindwein & Anghinoni (2000). Assim, o teor crítico de fósforo e potássio deve ser maior na camada 0-10 cm de profundidade em solos sob sistema plantio direto do que na 0-20 cm no sistema convencional de cultivo.

A produtividade das culturas aumentou desde o início dos estudos de calibração, tanto nos resultados de experimentos quanto nos de lavoura. Em lavoura, entre as décadas de 1960 até hoje, a produtividade média das culturas aumentou no RS em 50, 108 e 125% para a soja, trigo e milho, respectivamente (Emater/RS, 1998; Emater/RS, 2003; IBGE, 2003). Esses aumentos podem ser devido à utilização de variedades mais produtivas e/ou a técnicas mais avançadas de produção. Entretanto, a exigência de nutrientes também aumentou com a maior exportação de nutrientes. Com isso, além da necessidade de nutrientes para elevar a fertilidade até um possível maior teor crítico, também é necessário uma dose maior de fertilizantes para suprir as plantas que produzem mais atualmente.

A resposta de uma cultura ao uso de fertilizante, depende, fundamentalmente, do estado de fertilidade do solo. Em geral, solos de baixa fertilidade, apresentam alta probabilidade de resposta ao uso daquele nutriente que está em déficit para as plantas. Essa probabilidade de resposta diminui à medida que se adicionam doses crescentes do nutriente em déficit, até cessar ou diminuir significativamente próximo ao nível suficiente (teor crítico). Esta resposta é chamada simplesmente de curva de resposta, que é expressa a partir de modelos matemáticos.

O teor crítico pode ser estabelecido para uma resposta de máxima eficiência técnica (MET), que utiliza doses de fertilizantes para atingir o potencial máximo de rendimento de uma cultura, com os demais nutrientes exigidos pela cultura em níveis ótimos. Por outro lado, o teor crítico pode ser estabelecido também para uma resposta de máxima eficiência econômica (MEE), que utiliza doses de fertilizantes para atingir um máximo de rendimento, do ponto de vista econômico (pode ser definido por vários critérios de disponibilidade de capital e taxa de risco).

O objetivo deste estudo foi determinar a dose dos fertilizantes fósforo e potássio para o rendimento de máxima eficiência técnica e máxima eficiência econômica nas culturas da soja, do Trigo e do milho cultivadas no sistema plantio direto e comparar com as doses recomendadas pelo programa de adubação calibrado no sistema convencional de cultivo.2. Material e métodos

2.1. Caracterização geral

Os experimentos utilizados neste estudo foram conduzidos por diferentes instituições, em vários solos, com diferentes época de cultivo, tempo de condução, delineamento experimental, tratamentos e objetivos da própria instituição. Foram utilizados os experimentos onde foi possível obter as amostras de solo dos tratamentos com doses crescentes de fósforo e/ou potássio e os respectivos dados de rendimento das culturas.

2.2. Experimentos com doses de P2O5

Um experimento foi instalado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, em 1995 e conduzido até 1997, sendo cultivado com trigo e milho, inicialmente sob sistema convencional de cultivo e sob sistema plantio direto nos últimos cultivos. A adubação fosfatada (doses de 0, 35, 70, 105, 140, 120, 155, 190, 228 e 260 kg ha-1 de P2O5) foi feita a lanço e incorporada no solo antes do primeiro cultivo. Em 2000 foi instalado outro experimento na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, cultivado com milho sob sistema plantio direto com fósforo (doses de 0, 62, 123, 246 e 492 kg ha-1 P2O5) aplicado na superfície do solo e reaplicação na superfície em 2001 antes do cultivo de trigo.

Os experimentos nas cooperativas (Cotrisoja, Cotrijal, Cotrel, Copalma, Cotrijui, Cotripal) em convênio com a Fundacep tinham o mesmo delineamento fatorial (4 x 4), composto por culturas e doses de P2O5 que foram aplicadas sempre a lanço. No fator dose de P2O5, os tratamentos foram compostos por testemunha com zero de P2O5, quantidades de P2O5 exportadas pelos grãos, uma vez, e 1,5 vezes a dose de P2O5 recomendada pela Comissão... (1995). No fator cultura, os tratamentos foram compostos por uma parcela da seqüência soja/trigo e três parcelas da seqüência soja/aveia preta, soja/aveia preta + ervilhaca, milho/trigo (rotação de inverno e de verão em diferentes etapas, de modo a ter todas as culturas em todos os anos). Os experimentos foram conduzidos entre 1999 e 2001

Um experimento instalado em 1994 em Marau foi conduzido pela Embrapa Trigo, com o fósforo (doses de 0, 40, 80, 160 e 320 kg ha-1 P2O5) incorporado ao solo antes do plantio do trigo e soja sob sistema plantio direto. Outro experimento foi instalado em Passo Fundo em 2000, com doses de fósforo (0, 50, 100 e 400 kg ha-1 P2O5) incorporado antes do cultivo sob sistema plantio direto com as culturas trigo, soja, cevada e milho.

Um experimento instalado em Santo Ângelo (Cotrisa-Fundacep) e outro em Cruz Alta (Fundacep) foram adubados sempre a lanço, com doses de fósforo (0, 30, 60, 90 e 120 kg ha-1 P2O5) aplicado nas parcelas principais da cultura de trigo e doses de fósforo recomendadas pela Comissão..., 1995 (0, 1/3, 2/3, 3/3 e 4/3 da dose de P2O5 para as culturas) aplicado nas sub-parcelas nas culturas de soja e de milho, cultivadas sempre sob sistema plantio direto. Os experimentos foram conduzidos entre 1994 e 2001.

Seis experimentos foram conduzidos pela COTRIJUI e um pela COTRIBÁ, cultivados com soja em 2001/02, em parcelões com doses de fósforo (0, 300 e 600 kg ha-1 P2O5) aplicado a lanço na superfície antes do cultivo da soja sob sistema plantio direto.

2.3. Experimentos com doses de K2O

Um experimento foi instalado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS em 2000, cultivado com milho sob sistema plantio direto com doses de potássio (0, 12, 23, 46 e 93 kg ha-1 K2O) distribuído a lanço na superfície do solo. Foi feita uma reaplicação na superfície em 2001 e foi cultivado com trigo.

Os experimentos nas cooperativas (Cotrisoja, Cotrijal, Cotrel, Copalma, Cotrijui, Cotripal) em convênio com a Fundacep apresentaram o mesmo delineamento fatorial (4 x 4), composto por culturas e doses de potássio aplicado sempre a lanço. No fator dose de K2O, os tratamentos foram compostos por testemunha com zero de K2O, quantidades de K2O exportadas pelos grãos, uma vez, e 1,5 vezes a dose de K2O recomendada pela Comissão... (1995). No fator cultura, os tratamentos foram compostos por uma parcela da seqüência soja/trigo e três parcelas da seqüência soja/aveia preta, soja/aveia preta + ervilhaca, milho/trigo (rotação de inverno e de verão em diferentes etapas, de modo a ter todas as culturas em todos os anos). Os experimentos foram conduzidos entre 1999 e 2001.

Um experimento foi conduzido pela UFSM, em Santa Maria, com doses de potássio (0, 50, 100 e 200 kg ha-1 K2O) aplicado na superfície, na instalação do experimento em 1995, sob sistema plantio direto de cultivo por quatro anos, com soja e milho no verão e aveia preta no inverno.

Os experimentos instalados em Santo Ângelo (Cotrisa-Fundacep) e em Cruz Alta (Fundacep) foram adubados sempre a lanço, com doses de potássio (0, 30, 60, 90 e 120 kg ha-1 K2O) nas parcelas principais, aplicado na cultura do trigo, e doses de potássio recomendadas pela Comissão..., 1995 (0, 1/3, 2/3, 3/3 e 4/3 da dose de K2O para as culturas) aplicado nas sub-parcelas nas culturas da soja e milho, sob sistema plantio direto de cultivo. Os experimentos foram conduzidos entre 1994 e 2001.

Os experimentos conduzidos pela Cotrijui (seis) e pela Cotriba (um) com soja em 2001/02, foram instalados em parcelas com doses de potássio (0, 300 e 600 kg ha-1 K2O) aplicado a lanço na superfície antes do cultivo da soja sob sistema plantio direto.

2.4. Procedimentos de interpretação

Aproveitaram-se 102 avaliações de rendimentos das culturas nos experimentos com doses de fertilizantes fósforo e potássio que apresentavam significância estatística para a relação entre doses de fertilizantes e o rendimento de grãos. As análises de regressão foram calculadas com os programas Sigmaplot e Sigmastat, utilizando-se equações polinomiais de primeiro e segundo grau que proporcionaram o melhor ajuste dos dados pelo método dos quadrados mínimos. Nas análises de regressão dos experimentos onde houve o cultivo de várias culturas com uma única aplicação de fertilizantes, foram utilizadas as mesmas doses para todos os cultivos. Para os experimentos que receberam mais de uma aplicação de fertilizantes, foi utilizado o somatório das doses aplicadas até a avaliação da cultura.

3. Resultados e Discussão

3.1. Produtividade das culturas

Os valores médios das equações de regressão polinomial da resposta das culturas à adição de fertilizantes estão descritas na Tabelas 1 e foram selecionadas pelo maior coeficiente de determinação a partir dos rendimentos médios das diferentes culturas, locais e anos de cultivo.

As funções não lineares polinomiais foram as que melhor se ajustaram à maioria dos dados das curvas de resposta das plantas à adição de doses de fertilizantes P2O5 e K2O. Colwel (1966) também obteve um melhor ajuste com as funções quadrática e linear, se comparado ao obtido com as de Mitcherlich e da raiz quadrada em experimentos de calibração de fósforo e potássio com culturas de trigo e batata. O autor concluiu que a equação quadrática é adequada para expressar a curva de resposta das culturas à aplicação de fósforo e potássio.

Os rendimentos de grãos de soja, trigo e milho, obtidos nos experimentos em parcelas testemunha do fertilizante em estudo (coeficiente ”a” da função de produção) são em média um pouco superiores aos rendimentos médios do RS na safra (1969 1785 e 3142 kg ha-1 para a soja, trigo e milho, respectivamente, IBGE, 2003). Isso indica que, em muitos casos, os solos utilizados para os experimentos são representativos do estado de fertilidade dos solos no RS.

A soja foi a cultura que menos respondeu à aplicação de fertilizantes, e aumentou em média 7,20 e 4,32 kg de grãos para cada kg de P2O5 e K2O adicionados ao solo, respectivamente. O trigo teve respostas intermediárias, e aumentou em média 12,37 e 15,58 kg de grãos para cada kg de P2O5 e K2O adicionado ao solo, respectivamente. O milho teve o maior aumento, em média 47,10 e 40,21 kg de grãos para cada kg de P2O5 e K2O adicionado ao solo, respectivamente (Tabela 1).

A soja necessita mais P2O5 e K2O para a produção de 1 t-1 de grãos se comparado as culturas de trigo e milho. Estes dados estão de acordo com Raij et al. (1997), que demonstrou que as plantas inteiras precisam de P2O5 na quantidade de 36,6, 13,7 e 11,4 kg t-1 de grãos da soja, trigo e milho, respectivamente, e de K2O na quantidade de 137,3, 27,7 e 21,7 kg t-1 de grãos de soja, trigo e milho, respectivamente. A quantidade exportada de P2O5 e K2O pelos grãos também é maior para cultura da soja, se comparada às quantidades para o trigo e para o milho (Raij, et al., 1997; Wiethölter et al., 1998).

A eficiência agronômica dos fertilizantes é, portanto, maior para o milho e menor para cultura da soja. No entanto, ao se implantar uma lavoura, considera-se o aspecto econômico, e neste caso, a cultura da soja é mais eficiente devido ao valor de mercado do grão produzido, ao baixo custo de implantação e condução da lavoura e ao menor risco de frustração de safra, se comparada às culturas do trigo e do milho (Fecoagro/RS, 2002).

Os coeficientes de determinação entre o rendimento e doses crescentes do nutriente em estudo foram altos para a maioria dos resultados, mostrando a eficiência dos fertilizantes. Embora os rendimentos sejam provenientes de médias dos tratamentos (repetições ou parcelões), os coeficientes foram em média maiores do que 0,70.

3.2. Dose de máxima eficiência técnica e máxima eficiência econômica

A dose média de P2O5 (Tabela 2) e de K2O (Tabela 3) para o rendimento de máxima eficiência técnica (MET) foi estimada individualmente para cada cultura em cada experimento, derivando-se e igualando-se a zero as funções quadráticas de produção ( funções de produção que deram origem aos valores médios da Tabela 1), que melhor se ajustaram aos dados de cada experimento (equação 1, 2) - (Grimm, 1970; Tiesdale et al, 1993).

A dose média de máxima eficiência econômica com critério de capital ilimitado (MEE) é baseada no preço do kg do fertilizante (f) testado no experimento e no preço do kg de grãos da cultura cultivada (v). Esses valores são aplicados nas equações derivadas das funções da receita (quadrática, equação 3), nas funções de produção que deram origem aos valores médios descritas na Tabela 1 (Grim, 1970; Tiesdale et al., 1993) e igualado-se as mesmas a zero (Equação 4).

O custo do fertilizante é composto pelo valor de mercado do produto, mais os custos financeiros e de transporte (a aplicação do fertilizante normalmente não aumenta o custo, pois este é atribuído ao plantio na operação conjugada), totalizando US$ 0,5294 kg-1 de P2O5 e US$ 0,2740 kg-1 de K2O (Fecoagro/RS, 2002; ANDA, 2001; pesquisa de mercado). O preço do kg do grão é composto pelo valor de venda, menos os custos dos impostos, da colheita e do transporte, totalizando US$ 0,1853 kg-1 de soja, US$ 0,1287 kg-1 de trigo e US$ 0,1038 kg-1 de milho (Fecoagro/RS, 2002).

O rendimento médio de máxima eficiência técnica nos experimentos cultivados com soja, trigo e milho, com doses crescentes de fósforo ou potássio (Tabela 2, 3), foi semelhante aos rendimentos obtidos em estudos de pesquisas e em lavouras de produtores de maior nível tecnológico. O rendimento de máxima eficiência econômica foi superior à média do rendimento nas lavouras no RS para as mesmas culturas, no ano agrícola de 2000/01 (1969, 1785 e 3142 kg ha-1 de soja, trigo e milho, respectivamente – IBGE, 2003).

As doses de P2O5 para o rendimento de máxima eficiência econômica para a cultura do trigo obtidas por Pöttker (1999) foram muito próximas àquelas recomendadas pela Comissão... (1995), para o mesmo solo, variando de 50-67 kg ha-1, com uma relação de P2O5/grãos de 5,53. Esta relação é maior do que a utilizada neste trabalho (4,1), podendo ser um dos fatores de diminuição de doses de máxima eficiência econômica. Isso está de acordo com o observado por Cordeiro et al. (1979), cujas doses para a soja foram de 99 e 142 kg ha-1 de P2O5 para uma relação de preço de P2O5/grão de 4,5 e 4,0, respectivamente. Em outro trabalho com trigo sob sistema convencional de cultivo Sfredo & Winkler (1979) obtiveram a dose de 106 e 168 kg ha-1 para a máxima eficiência econômica para o trigo em dois solos com uma relação de P2O5/grão igual a 4, e de 201 e 258 para uma relação igual a 0,2. Esses valores são muito superiores às doses recomendadas na época (75 kg ha-1 na adubação de manutenção, Tabelas... 1976), que também foram calibradas sob sistema convencional de cultivo.

Estudos mais recentes (Borkert et al. 1993) mostram que a dose de máxima eficiência econômica para a soja cultivada sob sistema convencional no Paraná, em um solo com baixos teores de potássio, foi de 126 kg ha-1, enquanto que a dose de máxima eficiência técnica foi de 200 kg ha-1, para rendimentos muito próximos, semelhante ao encontrado na Tabela 3. No trabalho de Borkert et al. (1993), a dose de K2O entre 40 e 80 kg ha-1 propiciou altas produções de soja, mas o aumento dos teores de potássio no solo somente foi possível com doses maiores do que 80 kg ha-1, semelhante aos resultados obtidos por Scherer (1998).

As doses de P2O5 e K2O podem variar muito em função da eficiência das plantas na utilização dos fertilizantes. Além dos modos de aplicação e das fontes, a eficiência depende também dos demais fatores de produção, como solo, cultura, clima e manejo. Além disso, a dose de máxima eficiência econômica varia com a alteração de preços dos fertilizantes e dos produtos; fatores, como distância, época do ano e entre anos influenciam no preço e na relação produto, conseqüentemente na dose recomendada para a máxima eficiência econômica.

A dose média de P2O5 e K2O para a soja e o milho recomendada pela Comissão... (1995) está subestimada quando comparada à dose estimada para a máxima eficiência econômica para essas culturas neste trabalho (Tabelas 2, 3). Há semelhança entre a dose média de P2O5 para a cultura do trigo recomendada pela Comissão... (1995) e a estimada neste trabalho, concordando com Pöttker (1999). No entanto, a dose de K2O está superestimada. Mielniczuk et al. (1969b) concluíram que o trigo respondeu mais à aplicação de P2O5 do que à de K2O. A menor dose de potássio estimada neste trabalho pode ser devido às baixas necessidades de potássio das plantas, à menor exportação pelos grãos, e ao baixo preço de comercialização do kg de grão de trigo em relação ao preço do kg de fertilizante K2O (relação 2,13). Segundo Raij et al. (1997), a quantidade de potássio para a cultura de trigo produzir 1 (uma) tonelada de grãos é de 28 kg de K2O. Este valor multiplicado pelo rendimento de máxima eficiência econômica totaliza 70,5 kg, maior do que a dose de máxima eficiência econômica estimada neste trabalho e semelhante à dose recomendada pela Comissão... (1995).

No caso da exportação de potássio que corresponde a 5,3 kg t-1 de grãos (Wiethölter et al., 1998), a quantidade de K2O exportada para o rendimento de máxima eficiência econômica totaliza 13,3 kg. Valor muito menor do que a dose de máxima eficiência econômica obtida neste trabalho e do que a recomendada pela Comissão... (1995). A dose de K2O de 49 kg ha-1 (Tabela 3) está acima do valor encontrado pelo procedimento de Wiethölter et al. (1998) e abaixo da recomendada pela Comissão... (1995). Aparentemente é uma dose adequada, se for considerado um rendimento de máxima eficiência técnica de 2318 kg ha-1 e econômica de 1994 kg ha-1, valores estes acima da média do RS em 2001 (1969) (IBGE, 2003).

A cultura do trigo tem a maior eficiência de utilização dos fertilizantes fósforo e potássio se comparado a soja (Tabelas 1), obtendo-se rendimentos elevados de grãos com doses pequenas de P2O5 e K2O (Tabelas 2, 3). Isso é devido à baixa necessidade de fósforo e potássio nas plantas inteiras (Raij et al., 1997) e à baixa exportação pelos grãos (Raij et al., 1997; Wiethölter et al., 1998). O lucro obtido com a cultura do trigo sob sistema plantio direto de cultivo, para uma produção de 2400 kg ha-1, é menor (26,48 US$ ha-1) do que o obtido com milho (149 US$ ha-1 para uma produção de milho de apenas 4500 kg ha-1) e com soja (164 US$ ha-1 para uma produção de soja de 2400 kg ha-1). Nesta estimativa de receita foram considerados os custos de produção médios de cinco anos e os preços médios da soja, trigo e milho de 10 anos descritos em Fecoagro (2002).

As maiores doses de P2O5 e K2O estimadas para o rendimento de máxima eficiência econômica da soja e do milho sob sistema plantio direto de cultivo, podem ser devido à maior produtividade e preço da soja e à alta produtividade do milho. As variedades atuais são mais produtivas do que aquelas utilizadas nas calibrações anteriores, principalmente na década de 1970. Além disso, se compararmos à cultura do trigo, a soja e o milho necessitam mais nutrientes para o desenvolvimento e exportam quantidades maiores do que a cultura de trigo.

O rendimento médio de máxima eficiência econômica obtido por derivação das funções de produção foi de 96 e 98% do rendimento médio de máxima eficiência técnica da soja, trigo e milho, respectivamente para a adubação com P2O5 e K2O. Esses valores estão acima dos 90% normalmente utilizados (Mielniczuk et al., 1969 a, b; Universidade..., 1973; Tabelas..., 1976; Manual..., 1981; Siqueira et al., 1987; Comissão..., 1989, 1995; Raij et al., 1997) para a recomendação de adubação das culturas soja, trigo e milho. O valor adotado por esses autores é conservador. Mantém-se, desta forma, uma faixa de segurança para a eventualidade de a relação fertilizante/grãos se elevar.

As doses mais altas de P2O5 e K2O para a adubação das culturas sob sistema plantio direto, obtidas neste trabalho, se justificam a partir das hipóteses de que as variedades de soja e milho, cultivadas atualmente, são mais produtivas do que as utilizadas na época da calibração feita sob sistema convencional de cultivo (de 1969 a meados da década de 1980). A maior produtividade implica em maior exportação pelos grãos.

4. Conclusões

As doses dos fertilizantes fósforo e potássio são maiores para as culturas da soja e milho sob sistema plantio direto do que no programa de recomendações (Comissão..., 1995), calibrado no sistema convencional de cultivo.

As doses do fertilizante fósforo para a cultura do trigo cultivado no sistema plantio direto são semelhantes às recomendações (Comissão..., 1995), calibradas no sistema convencional de cultivo.

As doses de potássio são menores para a cultura do trigo sob sistema plantio direto do que no programa de recomendações (Comissão..., 1995), calibrado sob sistema convencional de cultivo.

5. Agradecimentos

Agradecemos à todas as instituições que conduziram experimentos e gentilmente cederam os dados de rendimento das culturas. UFSM, Embrapa Trigo, Fundacep e Fundacep em convênio com cooperativas Cotrisoja, Cotrijal, Cotrel, Copalma, Cotrijui, Cotripal, Cotrisa e Cotribá.

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Dados para referências bibliográficas:

Revista Plantio Direto, edição nº 85, janeiro/fevereiro de 2005. Aldeia Norte Editora, Passo Fundo.