Repensando o conceito da fertilidade do solo no Sistema Plantio Direto

Margarete Nicolodi2; Clésio Gianello3 & Ibanor Anghinoni3 1 Parte da Tese de Doutorado da primeira autora, apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. Trabalho realizado com apoio financeiro da CAPES.2 Pós-doutoranda no Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, UFRGS. Av. Bento Gonçalves, 7712, Caixa Postal 15100, CEP 90001-970, Porto Alegre (RS). E-mail: mnicolodi@ibest.com.br. 3Professores do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, UFRGS. E-mails: gianello@portoweb.com.br; ibanghi@ufrgs.br

1. Evolução da noção da fertilidade do solo: ...conhecer um pouco da história para perceber o que não está bem e construir um futuro melhor...

Há mais de um século estuda-se o solo considerando os efeitos das suas partes ou componentes (gasosos, líquidos e sólidos: minerais e orgânicos) nas suas características e propriedades físicas, químicas e biológicas. Em geral, os efeitos destas e das propriedades do solo no desenvolvimento e na produtividade das plantas são estudados e avaliados de modo isolado. Entretanto, para a planta são importantes os efeitos de interações e o funcionamento do solo como um todo. O que é fertilidade e quais os fatores que determinam sua magnitude nessa concepção cartesiana do solo? Na maior parte, as pessoas responderão (e pensam assim) que fertilidade refere-se à capacidade do solo de fornecer nutrientes às plantas e essa pode ser avaliada por uma análise química do solo. Esse enfoque químico da fertilidade contribuiu muito para o desenvolvimento da agricultura, principalmente nos países cujos solos são pobres em nutrientes, como o Brasil. Entretanto nem sempre o conceito da fertilidade foi restrito às condições químicas do solo.

A evolução da agricultura e das civilizações é inseparável do conhecimento da fertilidade do solo (Scarponi, 1949). O interesse do homem pela fertilidade do solo sempre foi movido, primeiro, pela necessidade de se alimentar para se manter vivo e, segundo, pela ânsia de prosperar com o lucro obtido com os produtos agrícolas. Por isso, quando a abundância de frutos começou a desaparecer — há pelo menos 12.000 anos —, esse mesmo homem iniciou o cultivo e se empenhou em conferir ao solo características adequadas para maior e melhor produção de alimentos, formando e alterando aos poucos o conceito de fertilidade (Oliva, 1939). Para compreender o que ocorre no momento atual em relação ao entendimento que se tem da fertilidade do solo percebida pelas plantas, é importante conhecer como evoluiu a noção da fertilidade. A noção é composta pelo conceito, pela avaliação e pelas práticas recomendadas.

Uma noção ou um conceito de fertilidade do solo, em determinada época, é formado pela interação dos mecanismos do sistema neuronal do homem com os mecanismos do solo e é influenciado pela cultura, pelo conhecimento e pela tecnologia disponível. Quanto mais intensa essa interação, mais real é o conceito. Assim, a fertilidade que emerge daquele solo, influenciada pelas práticas agrícolas derivadas da noção mais evoluída da fertilidade pelo homem, torna-se cada vez mais alta. Por isso, a história da noção da fertilidade é a expressão da interação entre a consciência do homem e o solo, ou seja, seu entendimento de solo e a resposta deste às suas ações, nas diferentes épocas. A formação de um conceito de fertilidade ocorre quando o homem pensa, gera uma atividade mental sobre a fertilidade e sobre o funcionamento do solo e associa a relação entre ambos com as plantas. Embora seja uma propriedade do solo que se manifesta em função das plantas cultivadas, é a atitude do homem em relação a ela que desencadeia o grau de expressão da fertilidade (Nicolodi, 2007b).

A evolução da noção da fertilidade pode ser interpretada segundo a auto-organização dos sistemas abertos descrita por Prigogine (Figura 1). Antes da era cristã (a.C.), é possível concluir, pelos escritos de Aristóteles, Teofrasto, Catone, Varrone, Virgílio e outros, que a fertilidade era considerada o nutrimento dado pelo solo às plantas. A palavra nutrimento não pode ser comparada ao significado moderno de fornecimento de nutrientes. Na época, essa capacidade era avaliada principalmente pela cor do solo, e as práticas usadas para regenerá-la eram: o revolvimento do solo, o repouso, a rotação de culturas e a adubação (Saltini, 1984a). A segunda noção predominante foi a de Columella — em 42 d.C. ele escreveu a primeira teoria da fertilidade do solo na obra ”A Arte da Agricultura” —, que considerava a fertilidade como resultante da integração das faces física, química e biológica do solo. Segundo Columella, a fertilidade, nutrimento dado pelo solo às plantas, era uma capacidade continuamente renovável garantida pelo cultivo do solo com técnicas apropriadas e adubação abundante. Sua avaliação poderia ser feita pelo suco, gordura, fermento, consistência e sabor do solo e também pela vegetação presente na área. Columella recomendava o revolvimento, mas não o repouso; enfatizava que a prática fundamental para regenerar a fertilidade era a adubação e que era muito importante fazer a rotação de culturas. ”O agricultor deve cultivar plantas em beneficio da terra — atualmente denominada adubação verde —, pois os legumes a enriquecem” (Columella, 42). A percepção de Columella da fertilidade era muito evoluída e serviu de base para os povos tirarem seu sustento da terra por quase dois mil anos. A teoria da fertilidade do solo de Columella (42) foi re-proposta por Ibn al Awam (século XII), Gallo (1550), Serres (1600), nas quatro obras fundamentais da Ciência Agronômica, e por Lawes & Gilbert (1896), que a colocaram como centro na revolução agrícola moderna, com o uso de adubos e corretivos (Saltini, 1984d).

Figura 1. Evolução da noção de fertilidade do solo interpretada de modo análogo à evolução dos sistemas abertos descrita por Prigogine (1996) (Nicolodi, 2007b).

A partir do século XVI, ao invés de nutrimento, começou-se a investigar o alimento ou a substância vital para as plantas. Havia os que defendiam ser esta a água, os sais nítricos, minúsculas partículas de terra, etc. Em decorrência dessa mudança de foco, surgiu a terceira noção predominante da fertilidade, a humista. Em 1761, Wallerius identificou o húmus como o alimento das plantas. Segundo a teoria humista, também defendida por Thaer, Davy e Boussingault, a fertilidade depende exclusivamente do teor de húmus do solo e deveria ser avaliada pela cor do solo (Saltini, 1984b). No entanto, Columella já havia escrito que a cor não era indicador de fertilidade. A percepção dele era correta, pois solos mais escuros podem ter mais matéria orgânica, mas podem também ser menos drenados o que lhes confere cor mais escura, se houver muito ferro. Além disso, é possível solos terem coloração escura, devido à matéria orgânica, mas serem de baixa produtividade devido à alta acidez ou outro fator. A noção atual foi delineada por Saussure em 1804, quando deu forma ao conceito moderno em que a fertilidade depende da disponibilidade dos elementos solúveis no solo e pode ser regenerada com a adição desses mesmos elementos ou de substâncias capazes de liberá-los na forma solúvel, para restituir ao solo o que as colheitas exportavam — princípio da restituição. Saussure demonstrou que o alimento das plantas não era o húmus, mas os sais solúveis contidos nele e, à época, detalhou a absorção dos nutrientes pelas plantas. No entanto, foi Liebig (1842), aproximadamente 40 anos depois, quem transformou duas enunciações de Saussure, a que ”o alimento das plantas são os sais solúveis” e que ”é necessário restituir ao solo os elementos exportados pelas colheitas”, em postulados de extraordinária importância científica na sua teoria mineralista. Liebig identificou os elementos químicos avaliados por análises quantitativas que determinam a capacidade produtiva do solo e transformou a noção de que ”a fertilidade é o efeito da riqueza do solo em elementos minerais solúveis” em meta da pesquisa agronômica (Saltini, 1984c). A noção mineralista consolidou o conceito de que a fertilidade é a capacidade do solo de fornecer às plantas nutrientes, em quantidades e proporções adequadas, e de manter a ausência de elementos tóxicos para o seu desenvolvimento. Como, na época, o revolvimento do solo era uma prática rotineira, assim como a rotação de culturas, as faces física e biológica da fertilidade deixaram de ser enfatizadas, passou a ser tratada quase exclusivamente sob seu aspecto químico e avaliada principalmente pela análise química de indicadores em amostras de solo. Com base nos resultados dessa avaliação foram recomendados corretivos (de acidez, de alcalinidade, etc.) e adubos (minerais ou orgânicos) para aumentar ou manter a fertilidade dos solos e, conseqüentemente, potencializar a produtividade das culturas. Após, foram intensificadas as pesquisas sobre os principais elementos químicos que deveriam ser restituídos ao solo, a solubilidade dos elementos, o balanço da fertilidade e os produtos e os modos para fazer a restituição desses ao solo.

Embora o termo ”fertilidade” signifique produzir abundantemente (Wikipédia, 2006), o conceito atual da fertilidade do solo é restrito às condições químicas do solo. Este conceito mineralista não foi alterado e é amplamente utilizado no mundo há mais de um século e meio (Scarponi, 1949). O conceito mineralista estabelece uma relação direta entre a quantidade de nutrientes no solo, determinados quimicamente, e a produtividade das culturas, quando os outros fatores de crescimento são adequados. Na prática, estabeleceram-se teores (ou valores) críticos ou faixas adequadas (ou de suficiência) para o bom desenvolvimento das culturas. Assim, é consenso que solos cujos valores dos indicadores da fertilidade estão fora das faixas adequadas, em geral produzem menos ou não produzem, enquanto os de fertilidade adequada tendem a produzir próximo do seu potencial máximo.

2. Na teoria: desde o século XIX a noção mineralista da fertilidade do solo não satisfaz a muitos...

No século XIX, a agricultura teve um progresso extraordinário estimulado pela mecanização, pelos adubos minerais e pelas novas tecnologias geradas nas outras ciências. Entretanto, a diversidade de opiniões sobre a fertilidade, observada na segunda metade daquele século, demonstra que, mesmo com o sucesso da aplicação da teoria mineralista, nem todos estavam satisfeitos com a restrição da fertilidade às condições químicas do solo. Um desses foi Ridolfi que em 1865 conceituou de modo amplo a fertilidade — ”é a admirável atitude do solo em produzir”, mesmo propondo na sua teoria a aplicação do conhecimento da nutrição das plantas da época e ciente da essencialidade dos nutrientes solúveis na fertilidade. Cillis (1942) enfatizou que à fertilidade, é preciso dar o significado integral de complexo de todas as condições que no solo influenciam a vida e a produtividade das plantas. Logo, não pode ser restrita ao conteúdo mineral do solo. Embora a intenção desses pesquisadores fosse ampliar o conceito, na prática, quando se depararam com sua complexidade, dividiram-na em várias para a avaliação, como Oliva (1939), que dividiu a fertilidade em: agronômica ou integral, atual, natural, velha, anual ou dinâmica.

As noções de fertilidade, expressas por alguns cientistas do solo na metade do século XX, indicam uma mudança mais radical na sua percepção, considerando o solo como um sistema4 e a fertilidade como uma propriedade desse. Segundo Scarponi (1949), esta é resultante de um sistema de forças múltiplas (biofisiológicas do vegetal, químicas, químico-físicas, pedológicas, hidrológicas, microbiológicas, naturais ou induzidas do solo e as climáticas) em equilíbrio instável num contínuo dinamismo inserido na natureza. Haussmann (1950) complementa o conceito, ao dizer que é uma propriedade dinâmica, resultante de múltiplos processos evolutivos ligados à gênese do solo e é a causa da produtividade das plantas que reside de modo específico no solo. No Brasil, surgiu o conceito amplo de Catani et al. (1955): ”fertilidade é a capacidade do solo em fornecer elementos nutritivos, água e ar em quantidades suficientes para o desenvolvimento de diversas culturas, dentro das limitações impostas pelo clima e por outros fatores”. Em 1978, Casalicchio conceituou a fertilidade agronômica ou integral como a produtividade de um solo, que reflete a influência combinada de todos os fatores que agem, diretamente ou indiretamente, sobre o crescimento das plantas. Segundo Mazzali (1994), fertilidade é o ”conjunto das características físicas, químicas e biológicas de um solo capaz de garantir o desenvolvimento da maior parte das culturas...”. No ano 2000, Mielniczuk et al. (2000) conceituaram a fertilidade como a capacidade do solo de propiciar condições para que as plantas expressem o seu potencial produtivo, com adequado fornecimento de energia solar, temperatura e umidade.

O entendimento da fertilidade do solo no sentido exclusivo da teoria mineralista, há 150 anos, favoreceu a ilusória convicção que o seu pleno potencial é alcançado com adubação química (Rotini, 1984), mesmo se há dois mil anos Columella já considerava as faces física, química e biológica integradas na sua noção de fertilidade. Devido à fragmentação da Ciência do Solo em química, física, microbiologia, etc., estudam-se os temas em solo isoladamente e, a partir do seu entendimento, atribui-se maior ou menor importância de uma determinada área do conhecimento no funcionamento do solo e na produtividade das plantas. Em razão disso, no caso do tema fertilidade do solo, surgiram muitos adjetivos ou ”denominações”, atribuídos com base no interesse do pesquisador. Na literatura internacional, podem ser encontradas inúmeras ”denominações” para a fertilidade do solo: geral, agronômica, integral, atual, velha, dinâmica, física, química, biológica, mineral, orgânica, ecofisiológica etc. Isso confunde e afasta cada vez mais as pessoas do sentido da verdadeira e única fertilidade do solo. Também se observa confusão entre a fertilidade do solo e a nutrição de plantas (estas podem ser nutridas no solo ou na água) (Nicolodi, 2007b).

O entendimento da fertilidade precisa ser ampliado para além da química do solo (Nicolodi et al., 2004; D’Agostini, 2006; Schlindwein, 2006; Denardin & Kochhann, 2007; Nicolodi 2007a; Nicolodi 2007b). Em 2004, a fertilidade foi conceituada como uma propriedade emergente5 do processo de auto-organização do sistema solo, resultante da interação entre as suas condições químicas, físicas e biológicas, que possibilita o desenvolvimento e a produtividade das plantas (Nicolodi et al., 2004). O desafio que se impõe agora é aprender a lidar com a fertilidade como uma propriedade sistêmica, ampliando os limites das práticas para além dos aspectos químicos (Schlindwein, 2006). A decisão de tratar efetivamente a fertilidade do solo como propriedade emergente representa(ria), de fato, importante esforço em Ciência do Solo, na busca contínua por mais coerência (D’Agostini, 2006; 2007). Por tudo isso, o que escreveu Oliva (1939) — ”se tudo é parte e tudo retorna à terra, a fertilidade é um anel do ciclo da vida; o solo, que há 12.000 anos produz alimentos à população crescente, é um problema científico e o enigma da fertilidade, mesmo depois de extraordinários progressos científicos, continua em aberto” — continua verdadeiro e atual depois do ano 2000 d.C..

3. Na prática: a insuficiência do conceito mineralista para expressar a fertilidade do solo percebida pelas plantas cultivadas no sistema plantio direto

3.1. Introdução

Os solos, desde o início da agricultura intensiva no Brasil, têm sido cultivados no sistema convencional (SC), preparados com arado de disco e grade, e a palha (resíduos das culturas) queimada, seguindo a tradição européia e americana. Neste sistema, o solo é totalmente desagregado pelo revolvimento, até duas vezes por ano; isto, junto com a queima da palha, promove a rápida degradação da matéria orgânica e elimina parte dos organismos e microrganismos do solo. Por isso no SC, em que as condições físicas e biológicas do solo são pouco alteradas no tempo, as culturas respondem bem à melhoria das condições químicas, principalmente as alteradas pela aplicação de adubos e corretivos. Entretanto, a partir da década de 1980, iniciou no Sul do Brasil o cultivo no sistema plantio direto (SPD) em que o solo é revolvido somente na linha de semeadura, a superfície é mantida coberta pela palha e é feita rotação de culturas (Denardin, 1998). Neste sistema, a intensidade das relações entre os fatores de solo responsáveis pelo desenvolvimento das plantas se altera com o tempo de cultivo e com a diversidade de culturas utilizadas na rotação. Por isso, além das condições químicas, são alteradas e melhoradas, também, as físicas e as biológicas do solo. Melhoram a estrutura, a infiltração e a capacidade de armazenamento de água; aumentam a diversidade e a atividade biológica e a disponibilidade de nutrientes. Essas alterações no tempo se refletem nas interações e nos processos que determinam o funcionamento do solo. Provavelmente por isso tem se verificado que valores semelhantes de parâmetros químicos, determinados em um mesmo solo, porém cultivado em sistemas diferentes (no SC e no SPD), podem não expressar mais a mesma fertilidade percebida pelas plantas.

Nos solos cultivados no SC, a aplicação do conceito mineralista, através da avaliação e da recomendação de fertilizantes, produz resultados satisfatórios. Em geral, não são obtidas altas produtividades quando os indicadores de fertilidade ¯ pH, fósforo (P) e potássio (K) disponíveis, matéria orgânica (MO) e saturação por bases (V) ¯ são baixos ou quando a saturação (m) e o teor de alumínio trocável (Altroc) são altos. No entanto, nos últimos anos, inúmeros resultados têm mostrado que altas produtividades podem ser obtidas em solos cultivados no SPD com valores pH, m, V e teores de Altroc (Pöttker & Ben, 1998; Salet, 1998; Caires et al., 1999) e P disponível (Sá, 2004) considerados inadequados para um bom desenvolvimento das plantas no SC. Por exemplo, no SPD, a produtividade não foi limitada em solo com um valor de 4,7 de pH em água e de 2,3 cmolc dm-3 de Altroc (Pöttker & Ben, 1998), nem com 18% de m e 32% de V (Caires et al., 1999). Esses dados permitem questionar se os valores ou faixas de interpretação de indicadores químicos, utilizados na avaliação e recomendação de fertilizantes no Brasil, representam, com confiabilidade, a fertilidade de um solo e garantem a expressão do potencial produtivo de uma cultura num determinado ambiente. Pode ser que a avaliação e, conseqüentemente, o conceito atualmente utilizado de fertilidade do solo, sejam insuficientes para expressar a fertilidade em solos cultivados há longo tempo no SPD. Por isso, as respostas das seguintes perguntas são muito importantes. 1) Considerando a mesma espécie avaliada e o mesmo tipo de solo com valores semelhantes dos indicadores de fertilidade, a utilização de diferentes sistemas de cultivo interfere na magnitude da fertilidade percebida pelas plantas? 2) A intensidade dos processos que determinam o funcionamento do solo é semelhante em sistemas SC e conservacionista (por exemplo, no SPD)? 3) Considerando a condição anterior para um mesmo sistema de cultivo, a inclusão de diferentes espécies na rotação altera a magnitude da fertilidade do solo percebida pelas plantas? Para os cientistas do solo ainda é um grande desafio quantificar a magnitude da fertilidade do solo percebida pelas plantas em sistema conservacionistas. Ou seja, aproximar ao máximo a avaliação da fertilidade feita em uma amostra de solo com a que a planta percebe e manifesta em produtividade maior ou menor. O objetivo do trabalho foi avaliar a capacidade do conceito mineralista em expressar a fertilidade percebida pelas plantas em solo cultivado no SPD com diferentes rotações de culturas.

3.2. Material e métodos

As avaliações foram feitas em dois experimentos irrigados, conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul (Figura 2), na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, num Argissolo Vermelho distrófico (PVd). Os experimentos, ”Cobertura vegetal como alternativa de conservação do solo” (Experimento 1) e ”Preparos de solo e cobertura vegetal como alternativa de conservação do solo” (Experimento 2), foram instalados em 1983 e 1985, respectivamente. O delineamento experimental é de blocos casualizados, com os tratamentos distribuídos em parcelas sub-subdivididas com três repetições. No Experimento 1, compactação e descompactação do solo constituem as parcelas principais (16 x 50 m); as rotações de culturas, as subparcelas (5 x 16 m); a adubação nitrogenada (0 e 180 kg ha-1), as sub-subparcelas (5 x 8 m). Na safra 2005/2006, por não se observar mais efeito da descompactação, as subparcelas (5 x 16 m) foram consideradas parcelas e as sub-subparcelas, subparcelas (5 x 8 m). Estas foram divididas (5 x 4 m) e nas sub-subparcelas com zero de N, foram aplicadas doses 0 e 60 kg ha-1 e naquelas com 180 kg ha-1, foram aplicadas doses de 120 e 180 kg ha-1. No Experimento 2, os sistemas de cultivo constituem as parcelas principais (15 x 20 m); as rotações de culturas, as subparcelas (5 x 20 m); a adubação nitrogenada (0 e 180 kg ha-1), as sub-subparcelas (5 x 10 m). Na instalação dos experimentos, foram feitas a adubação corretiva e a calagem; os insumos foram incorporados ao solo com lavra até 20 cm de profundidade em toda a área. No Experimento 2, a calagem foi feita novamente em 1988, 1992 e 1996.

Figura 2. Representação esquemática dos experimentos avaliados neste trabalho: 1 ”Cobertura vegetal como alternativa de conservação do solo” e 2 ”Preparos de solo e cobertura vegetal como alternativa de conservação do solo”.

Em todos os tratamentos, exceto nos de cultivo mínimo, foram avaliados indicadores da fertilidade do solo e rendimento de grãos de milho. As amostras de solo foram coletadas na camada 0-10 cm na segunda quinzena de outubro de 2005, compostas por duas subamostras. As subamostras foram coletadas com espátula e consistiram de uma fatia de solo de 5 cm de espessura e 10 cm de largura. Para a determinação de N mineral, 20 mL de solo foram coletados e imediatamente transferidos para frascos de vidro contendo 100 mL de solução 1M de KCl, e mantidos a 4º C até a determinação. O milho (Pioneer 32R21) foi semeado na primeira quinzena de novembro de 2005. A adubação, feita na linha de semeadura, foi de 250 kg ha-1 da fórmula 00-20-20 (N-P2O5-K2O); em cobertura foi aplicado 1/3 da adubação nitrogenada (uréia) no estágio fenológico V4 e 2/3 no V6. Nas amostras de solo, foram determinados o pH em água, os teores de P e K disponíveis (Mehlich 1), de cálcio (Ca), magnésio (Mg) e Al trocáveis, de MO e de N mineral e total (TKN) conforme metodologia proposta por Tedesco et al. (1995). Os valores V, m e CTC efetiva foram obtidos por cálculo. O rendimento de grãos foi avaliado em área de 5,4 e 7,2 m2 por tratamento nos experimentos 1 e 2, respectivamente, cujo peso foi convertido para t ha-1.

3.3. Resultados e discussão

Como o conceito mineralista da fertilidade estabelece uma relação direta entre a quantidade de nutrientes no solo e o rendimento, na prática, estabeleceram-se valores ou relações para determinados indicadores e a partir da avaliação desses, definiram-se as necessidades de adequação dos mesmos para determinada cultura ou grupos de culturas. Assim, para os macronutrientes P, K, Ca, Mg e alguns micronutrientes foram estabelecidos valores conhecidos como teores (níveis) críticos ou faixas adequadas ou de suficiência (Raij et al., 1997; CQFS-RS/SC, 2004; Souza & Lobato, 2004). Para a acidez do solo, foram estabelecidos valores de pH, V e de teor de Altroc como critérios de recomendação ou não de calagem para os solos. Portanto, são clássicas as relações entre pH e Altroc, pH e V e aumento de pH e incremento de CTC efetiva.

Neste trabalho, a capacidade do conceito mineralista, descrito anteriormente, em expressar a fertilidade do solo percebida pelas plantas em sistemas diferentes do SC, é questionada através da comparação entre as relações clássicas de indicadores e suas magnitudes e entre estes e o rendimento de grãos de milho. As relações abordadas são entre pH e Altroc, V e CTC efetiva; Altroc e o valor m e MO; e entre pH, Altroc, V, teor de P, de K e de MO e rendimento de grãos.

Os resultados dos experimentos conduzidos há mais de 20 anos demonstram que as tendências centrais de algumas das relações clássicas entre os indicadores de fertilidade não se alteraram com a mudança do SC para o SPD (Figura 3). Isso pode ser verificado para a relação Altroc e pH (Figura 3a). À medida que este aumentou, aquele diminuiu, corroborando os resultados de muitos trabalhos (Coelho, 1973; Kaminski, 1974; entre outros). Entretanto, os resultados obtidos nos tratamento em SC se distribuem mais à direita da Figura 3a, enquanto os obtidos no SPD, além de apresentarem maior dispersão, formam uma faixa ampla e se distribuem mais à esquerda. Essa diferença na distribuição indica que, em um mesmo solo, para valores iguais de pH, o teor de Altroc pode ser diferente dependendo do sistema de cultivo e da rotação de culturas adotados. Em geral, no SPD, o teor de Altroc é menor e o seu efeito menos pronunciado sobre a planta do que no SC, para um mesmo valor de pH. Isso, associado aos benefícios do SPD, permite o desenvolvimento das culturas a um pH mais baixo neste sistema do que naquele.

Figura 3. Relações clássicas entre indicadores tradicionais da fertilidade do solo avaliados em experimentos com diferentes históricos de cultivo, conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul (PVd, amostrado na camada 0-10 cm).

Altas produtividades da maioria das culturas são obtidas com valores de pH em água entre 5,5 e 6,5 e são limitadas pela presença de Altroc no solo (Coelho, 1973; Quaggio, 2000; CQFS-RS/SC, 2004). Entretanto isso não foi verificado neste trabalho. O rendimento médio de grãos de milho não diminuiu com o aumento de Altroc e a diminuição do pH. Nos tratamentos em que o pH era < 4,6 e o Altroc > 1,2 cmolc dm-3 (Figura 3a, conjunto de pontos circulado em laranja), o rendimento médio foi de 7,2 t ha-1; em pH < 5,1 e Altroc > 0,6 cmolc dm-3 (Figura 3a, conjunto de pontos circulado em preto), foi de 6,4 t ha-1; em pH < 5,3 e Altroc > 0,3 cmolc dm-3 (Figura 3a, conjunto de pontos circulado em rosa), foi de 7,1 t ha-1. O menor rendimento médio (4,7 t ha-1) foi obtido no tratamento com pH > 5,5 e zero de Altroc (Figura 3a, conjunto de pontos circulado em azul).

A relação entre o pH e V (Figura 3b) no SC e no SPD é semelhante. No entanto observa-se que o valor V é maior no SPD do que no SC para um mesmo pH. A um valor de pH de 5,5, correspondem valores de V de 65% no SPD e 58% no SC. Esses dados são concordantes àqueles utilizados pela CQFS-RS/SC (2004) para estabelecer o critério 5,5 de pH e 65% de V para recomendar calagem no SPD. Essas diferenças, devidas aos sistemas de cultivo, não foram observadas entre o Altroc e m (Figura 3c).

A MO, principalmente por seus ligantes orgânicos, tem a capacidade de complexar o Altroc reduzindo sua atividade na solução do solo e, conseqüentemente, diminuindo sua toxidez para as plantas (Salet, 1998). Isso indica que no SPD poderia haver uma relação inversa entre MO e Altroc. Entretanto, nenhuma tendência clara foi observada nesses experimentos (Figura 3d). Provavelmente, não há uma relação entre teor de MO total do solo e Altroc e sim entre este e os componentes lábeis da MO, cuja meia vida é curta no solo, porém se formam constantemente no SPD, em quantidade e de qualidade variáveis, através das rotações de culturas. Assim, solos no SPD com valores altos de Altroc, mas na presença de elevados teores de MO, podem não restringir o desenvolvimento de muitas culturas, embora restrinjam no SC. Em algumas rotações no SPD, o teor de MO duplicou em 20 anos (Figura 3d). Pode-se observar, no entanto, que nos tratamentos com teor de Altroc maior (Figura 3a, conjunto de pontos circulado em laranja), o rendimento médio de grãos foi o mais alto (7,2 t ha-1) para um teor de MO, à exceção de um tratamento, menor que 3% (Figura 3d, conjunto de pontos circulado em laranja). Portanto, os maiores rendimentos não foram proporcionais à maior MO.

Dentre as relações clássicas de indicadores da fertilidade, destacam-se, ainda, aquelas entre o pH e a CTC efetiva e entre esta e a MO (Figuras 3e e 3f). Em geral, a CTC efetiva aumenta à medida que se corrige a acidez do solo (o pH aumenta) (Volkweiss, 1989). Isso pode ser observado para o conjunto de pontos que representa o SC (Figura 3e). Embora de modo pouco acentuado, a CTC efetiva aumentou de 4,2 cmolc dm-3 para 4,7 cmolc dm-3, com o aumento do pH de 4,8 para 5,8. Contudo, na análise conjunta de todos os tratamentos avaliados, verifica-se que há uma grande dispersão de pontos, o que não permite definir claramente uma relação entre pH e CTC efetiva. Nesse caso, o efeito da rotação de culturas é maior que o efeito do aumento de pH. Se dividirmos os pontos da Figura 3e em três conjuntos (SC, SPD e SPD circulado), é possível afirmar que para cada conjunto em separado, há uma correspondência entre pH e CTC efetiva. No entanto, um valor médio de 5,2, 5,0 e 5,0 de pH para o conjunto SC, SPD e SPD circulado corresponde a CTC efetiva de 4,5, 4,6 e 6,7 cmolc dm-3, respectivamente, ou seja, não há variação da CTC efetiva em razão da variação do pH do solo. Na Figura 3e, o conjunto de pontos destacado com um círculo corresponde ao destacado na Figura 3f. Na Figura 3f, observa-se que a MO do solo aumentou à medida que a CTC efetiva diminuiu. Pela relação entre MO e CTC efetiva (Figura 3f), em termos médios, pode-se observar para o conjunto do SC que 1,9% de MO corresponde a 4,5 cmolc dm-3 de CTC efetiva; para o SPD não circulado, 2,3% a 4,6 cmolc dm-3; para o SPD circulado, 3,6% a 6,7 cmolc dm-3. Isso indica que a ação benéfica da MO, em alguns casos, está mais relacionada ao tipo e à qualidade do que a sua quantidade.

Na Figura 4 são comparados indicadores da fertilidade do solo com o rendimento de grãos utilizando-se todos os dados obtidos nos dois experimentos. Nas comparações feitas para um determinado tratamento em uma figura, há sempre a correspondência de pontos nos demais. Alguns dos resultados apresentados nas figuras, para clareza de entendimento, são reapresentados na Tabela 1.

Figura 4. Relações entre o rendimento de grãos de milho e os indicadores tradicionais da fertilidade do solo avaliados em experimentos com diferentes históricos de cultivo, conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul (PVd, amostrado na camada 0-10 cm).

Tabela 1. Rendimento de grãos de milho e resultados dos principais indicadores da fertilidade do solo de alguns tratamentos avaliados nos experimentos em Eldorado do Sul.

A inadequabilidade de alguns indicadores da fertilidade do solo utilizados no SC para o SPD pode ser observada pelas relações entre os indicadores clássicos e o rendimento das culturas (Figura 4). O rendimento, quando os demais fatores que influenciam o crescimento estão em condições adequadas (irrigação, controle de pragas, etc), é proporcional à concentração de nutrientes ¯ sendo determinante o que estiver em condição mínima ¯ e/ou à eliminação da acidez ou alcalinidade excessiva. Assim, pelo conceito mineralista da fertilidade, esperar-se-ia, nas condições descritas, um rendimento de no mínimo 90% do máximo, quando os valores de pH e teor dos nutrientes fossem interpretados como adequados (CQFS-RS/SC, 2004). Nesses experimentos, isso corresponde, para o SC, à rotação A/M (Tabela 1; pontos destacados com quadrado rosa na Figura 3). Embora baixo, se comparado com os outros, o teor de P deste tratamento é adequado (faixa adequada para esta classe textural é 12-18 mg dm-3: CQFS-RS/SC, 2004). Na comparação entre esse tratamento e o SPD-A/M ¯ semelhante nos valores dos indicadores, porém, em SPD há mais de 20 anos ¯, observa-se um rendimento de aproximadamente 50% menor na rotação A/M (5,7 t/ha) em relação ao SPD-A/M (9,4 t/ha) (Tabela 1; pontos destacados com quadrado azul na Figura 4). Obviamente, nesse caso, o fator de maior influência foi o sistema de cultivo, que alterou o potencial produtivo do solo. Portanto, a interpretação dos resultados analíticos dos indicadores mantém a coerência, pois em ambos os casos, os solos são considerados de fertilidade adequada (CQFS-RS/SC, 2004).

A comparação entre sistemas e entre rotações dentro de sistemas pode ser feita com os tratamentos SC-A/M, SC-V/M e SPD-A/M e SPD-V/M (Tabela 1). No SC, houve um incremento de rendimento de aproximadamente 20% entre o SC-A/M (5,7 t/ha) e o SC-V/M (6,9 t/ha). O resultado poderia ser considerado normal, caso os valores dos indicadores da fertilidade fossem semelhantes. Assim, o efeito seria atribuído à rotação. No entanto, o pH diminuiu de 5,4 para 4,8, o valor V diminuiu de 57% para 36% e a m passou de 4% para 28% no tratamento SC-V/M. Pelo conceito mineralista — fornecimento de nutrientes e ausência de elementos tóxicos —, nesse tratamento, a fertilidade era adequada e tornou-se baixa. Logo, para expressar seu potencial, esse solo deveria ter a fertilidade corrigida. Nesse caso, para o próprio SC, quando forem utilizadas diferentes rotações de culturas por períodos longos, o sistema atual de avaliação da fertilidade do solo pode não ser adequado.

Os resultados obtidos nos tratamentos SPD-A+V/M+C (Tabela 1; pontos destacados com triângulo azul na Figura 4) e SPD-G/M com e sem adubação nitrogenada (Tabela 1; pontos destacados com quadrilátero azul e laranja, respectivamente, na Figura 4) indicam ser possível a obtenção de altos rendimentos quando a fertilidade do solo é interpretada, tradicionalmente, como baixa (Raij et al., 1997; CQFS-RS/SC, 2004; Souza & Lobato, 2004). No tratamento SPD-A+V/M+C, merecem a atenção, o rendimento de 8,3 t/ha de grãos, o pH do solo baixo, o m e o teor de Altroc altos e a saturação por bases baixa. Nos tratamentos SPD-G/M, com e sem N, não houve efeito deste no rendimento. Embora a fertilidade nesses tratamentos também seja interpretada como baixa, os rendimentos obtidos foram muito altos (Tabela 1).

Os resultados e as considerações apresentados anteriormente mostram que as diferenças no rendimento foram devidas mais ao histórico do cultivo, ou seja, aos sistemas de cultivo, à rotação, à adubação nitrogenada e à interação destes, do que aos valores dos indicadores químicos da fertilidade, tradicionalmente avaliados. Nem a relação entre o N total (Figura 5a) ou mineral (Figura 5b) no solo, determinado imediatamente antes da semeadura, e o rendimento melhorou a interpretação da fertilidade percebida pela cultura do milho nos experimentos avaliados.

Figura 5. Relações entre o rendimento de grãos de milho e nitrogênio total (a) e mineral (b) no solo avaliados em experimentos com diferentes históricos de cultivo, conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul (PVd, amostrado na camada 0-10 cm).

Nesses experimentos conduzidos há mais de 20 anos, é possível observar o grau de dificuldade que existe na avaliação da fertilidade do solo devido às inúmeras combinações possíveis de sistemas de cultivo e de rotações, além do efeito do tempo de cultivo nos indicadores (Figura 4). Num sistema simples (menos complexo) poucos fatores são responsáveis pelo rendimento e a alteração de qualquer um deles gera mudanças significativas nos resultados. Em sistemas mais complexos — com o tempo, no SPD, além das condições químicas, mudam também as físicas e as biológicas; no SC somente as químicas mudam significativamente no tempo —, em que há um grande número de fatores influenciando o rendimento, a alteração de um ou alguns deles têm pouca ou nenhuma influência (D’Agostini, 2006;2007).

Os resultados dos experimentos mostraram que nem sempre indicadores químicos detectam a mudança na capacidade produtiva do solo promovida pelos diferentes sistemas de cultivo e rotações de culturas. Esses indicadores apresentaram um baixo grau de associação com o rendimento das plantas (Figura 4). Isso se deve, em geral, à tentativa de sempre associar um incremento de rendimento com um incremento no teor de nutriente ou diminuição do teor de elementos tóxicos. É a visão mineralista da fertilidade do solo aplicada, em geral, com sucesso no SC.

Pelo conceito mineralista da fertilidade, não são obtidos, em geral, altos rendimentos com baixa disponibilidade de nutrientes e/ou presença de elementos tóxicos no solo. Entretanto, esses foram obtidos em diversos tratamentos destes experimentos conduzidos há mais de 20 anos. Com a introdução de outros sistemas, entre eles o mais difundido, o SPD, é necessário um novo conceito da fertilidade do solo e, a partir deste, um novo sistema de avaliação. Neste, devem-se utilizar indicadores que expressem o funcionamento do solo como um todo e não apenas suas condições químicas, a fim de estimar a capacidade produtiva desses solos, uma vez que o significado do termo fertilidade é produzir abundantemente (Wikipédia, 2006).

3.4. Conclusões

A avaliação e, conseqüentemente, o conceito mineralista da fertilidade, utilizado para definir a capacidade de um solo produzir abundantemente, foram insuficientes para explicar os resultados obtidos com milho em solo cultivado no SPD por longo período com diferentes rotações de culturas.

A importância dos indicadores clássicos da fertilidade do solo é menor em solos cultivados no SPD do que no SC.

Altos rendimentos podem ser obtidos em solos cultivados há tempo no SPD na presença de valores de Altroc altos e de V e pH muito baixos. São mais importantes que estes, na definição do rendimento das culturas, o tempo de cultivo do solo no SPD e a rotação de culturas adotada.

4. Considerações finais

Na evolução da noção da fertilidade do solo, são evidentes duas percepções: uma ampla denominada de ”nutrimento das plantas”, que integra as condições físicas, químicas e biológicas do solo, da Antigüidade ao fim da Idade Média, e outra limitada ”ao alimento (elementos) das plantas”, restrita às condições químicas do solo, da Idade Moderna à Contemporânea.

O conceito mineralista da fertilidade do solo aumentou a fertilidade dos solos, principalmente dos ácidos e pobres em nutrientes e, conseqüentemente, a produtividade das culturas — isso foi verificado também no Planalto do Rio Grande do Sul nos últimos 40 anos (Nicolodi, 2007b) — sendo responsável pelo maior progresso da Humanidade em agricultura.

A capacidade dessa noção em expressar a fertilidade do solo percebida pelas plantas vem sendo questionada, na teoria, desde o final século XIX. Os resultados de campo deste trabalho confirmaram, na prática, a insuficiência do conceito mineralista da fertilidade do solo ao não relacionar adequadamente os indicadores tradicionais da fertilidade com o rendimento das culturas, principalmente nos solos cultivados no SPD por longo período de tempo.

A análise dos dados obtidos na literatura e neste trabalho permite concluir que o momento atual tem elementos teóricos e práticos suficientes — a noção atual mineralista é insuficiente para expressar a fertilidade percebida pelas plantas — para promover mudança na noção da fertilidade do solo.

A fim de expressar melhor a fertilidade percebida pelas plantas principalmente nos solos cultivados no SPD, um novo conceito deve ser construído considerando o solo como um sistema aberto, que funciona afastado do equilíbrio termodinâmico; a partir deste uma nova avaliação e adequar as práticas recomendadas para aumentar e/ou manter a fertilidade do sistema solo.

Agradecimentos

Aos Professores Jacques Marre (UFRGS), João Mielniczuk (UFRGS), Luiz Renato D’Agostini (UFSC) e Sandro Luiz Schlindwein (UFSC) e aos pesquisadores Otávio Antônio de Camargo (IAC) e José Eloir Denardin (EMBRAPA-Trigo) pelas discussões construtivas sobre a noção da fertilidade do solo.Aos Professores João Mielniczuk e Cimélio Bayer por cederem seus experimentos na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, para esta avaliação.

Notas

4Um sistema é um todo integrado cujas propriedades essenciais surgem das relações entre as suas partes (Capra, 1996). Um sistema é gerado por um grupo de elementos que interagem sobre um modelo ou padrão de organização para obter uma emergência, qualidade ou propriedade não acessível às partes isoladas.

5Emergentes são as propriedades do todo, não são redutíveis à soma dos efeitos dos elementos isolados, não estão presentes no nível inferior, não podem ser explicadas e nem reduzidas aos elementos que interagiram para gerá-la (Odum, 1988).

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Revista Plantio Direto, edição 101, setembro/outubro de 2007. Aldeia Norte Editora Ltda., Passo Fundo, RS.