O Uso de Fertilizante e a Perda de Nutrientes

Adubos orgânicos

• Em função das grandes quantidades envolvidas, a ineficiência no uso de fertilizantes representa uma perda econômica significativa.

Por exemplo, considerando que aproximadamente 80 milhões de toneladas de N foram utilizadas na agricultura mundial em 1996, uma perda de 20% com um preço por atacado nos E. U. A. de US$0,66 por kg de N na forma de uréia, representaria US$ 10,6 bilhões. Perdas excessivas de nitrogênio e fosfato para águas e de nitrogênio para a atmosfera também apresentam um risco ambiental.

• As plantas assimilam a maioria dos nutrientes de que necessitam das reservas do solo ou de fertilizantes minerais ou adubos orgânicos recentemente adicionados. A avaliação se os nutrientes adicionados são utilizados de maneira eficiente é feita, usualmente, pelo método da diferença.

A é o nutriente avaliado na quantidade Aa Au é a quantidade de A crescendo com A e sem A Calculada dessa forma, a recuperação dos nutrientes adicionados é muito dependente da produtividade da cultura que recebe o nutriente sendo avaliado e da quantidade do nutriente que é fornecida pelo solo. Podem ser usadas diferentes escalas de tempo. Normalmente, só uma colheita ou ano são considerados, mas para solos nos quais podem ser acumuladas reservas de nutrientes disponíveis para as plantas, é apropriado considerar um período de tempo mais longo.

• A. Finck (1992) considerou que as proporções médias de nutrientes do fertilizante absorvidas pelas culturas durante a estação de crescimento são: nitrogênio de 50 a 70%; fósforo: 15%; potássio: de 50 a 60%.

Dados da Estação Experimental de Rothamsted, na Inglaterra, para fósforo, mostram que, de 1843 até os anos 1970’s, a extração de P foi um terço do total aplicado. Mas com a produtividade atual de 8,5 t/ha de grãos, a remoção de P nos grãos mais na palha é quase igual à aplicação anual de 35 kg P/ha, embora não necessariamente do P aplicado naquela cultura em particular. De modo semelhante, o aumento no rendimento de trigo de inverno remove, anualmente, em grãos mais palha, a maior parte do K aplicado a cada ano (90 kg K/ha).

Nitrogênio:

• Ao se avaliar a eficiência de nitrogênio, é importante levar em conta o fato de que a planta está, na realidade, em competição com a população microbiana do solo. Isto é especialmente verdade em solos nos quais a matéria orgânica está se acumulando. Pilbeam (1996) colecionou dados de experimentos nos quais os fertilizantes marcados com 15N, contendo N em diferentes formas, eram aplicados em diferentes fases de crescimento de trigo de sequeiro, cultivado em diferentes locais em todo o mundo. 

As proporções de nitrogênio absorvidas pelas culturas e no solo variavam amplamente em relação às diferenças em índices pluviométricos e evaporação entre os diferentes locais, mas a proporção de 15N marcado que não foi detectada, e presumivelmente se perdeu do sistema cultura/solo, foi largamente independente das variações climáticas. As perdas de N que não puderam ser explicadas variaram de 10 a 30%, com uma média de 20%.

• A. E. Johnston (1997) relatou que, em experimentos com 15N na Estação Experimental de Rothamsted, na Inglaterra, aproximadamente 20% do N aplicado tinham sidos incorporados à matéria orgânica do solo entre a aplicação e a colheita.

Esses dois fatores, a inevitável e parcialmente inexplicável perda de N, em média 20%, e a média de 20% incorporada ao solo, correspondem aos 50 a 70% de absorção pelas plantas da estimativa dos dados de Finck. O nitrogênio incorporado ao solo como matéria orgânica pode ser subsequentemente mineralizado e tornar-se disponível para as culturas subsequentes. E como não é fácil predizer a quantidade e o prazo nos quais esse nitrogênio orgânico é mineralizado, é difícil de se fazer recomendações precisas para aplicação de fertilizantes nitrogenados.

• Embora 50 a 70% do nitrogênio aplicado possam ser absorvidos pelas plantas sob condições controladas nas estações experimentais, na prática, as perdas podem ser muito maiores.

R. S. Paroda (1997) afirma que, em relação à Índia, “A eficiência de uso de nitrogênio varia de 20 a 25% na cultura do arroz, 21 a 45% no milho, 45 a 50% no trigo. Um aumento de 1% na taxa de recuperação de fertilizante nitrogenado salvaria 98 mil toneladas de N, equivalente a 1 milhão de toneladas de grãos alimentícios. No caso do fósforo, a recuperação varia de 15 a 20%”. Em um trabalho anterior, R. S. Paroda et al. (1994) observaram que em sistemas de rotação arroz-trigo na Ásia, a eficiência de fertilizantes nitrogenados é calculada em torno de 30 a 40%. Para micronutrientes, como zinco, a eficiência raramente excede de 10 a 15%.

• O texto seguinte é extraído de um trabalho de Peoples et al. (1995). “Infelizmente, as fontes fertilizantes não são utilizadas eficazmente em sistemas agrícolas, e a utilização pela planta de N dos fertilizantes, raramente excede 50% do N aplicado. Um dos motivos principais para a baixa eficiência no uso de fertilizantes é que uma proporção do N aplicado (até 89 %) é perdida do sistema solo-planta. O nitrogênio do fertilizante pode ser perdido por lixiviação, erosão e escorrimento superficial, ou através de emissões gasosas. A importância relativa desses processos pode variar amplamente, dependendo do sistema agrícola e do ambiente. De modo semelhante, a importância relativa da volatilização de NH3 e da desnitrificação varia consideravelmente e depende do agroecossistema, forma de fertilizante nitrogenado utilizado, manejo imposto à cultura e das condições ambientais prevalecentes. 

É enigmático que os agricultores em tantos países tolerem as baixas eficiências de uso de fertilizantes. Eles persistem com práticas agrícolas inadequadas enquanto práticas agrícolas simples que poderiam, se implementadas, aumentar a eficiência de utilização do N e diminuir os custos de produção, estão disponíveis. Problemas especiais surgem com culturas como arroz, algodão e cana-de-açúcar que recebem grandes doses de N, mas que também perdem grandes quantidades de N por desnitrificação e volatilização de NH3. Quando a situação econômica é boa, os agricultores não se preocupam com aplicações excessivas de N, mas as conseqüências ambientais dessa prática esbanjadora precisam ser certamente consideradas. ...Muitas técnicas estão agora disponíveis para controlar as perdas de N por volatilização de NH3 e desnitrificação”.

• Em trabalho na China (A. Dobermann, 1998), em 25 experimentos conduzidos em propriedades rurais, a recuperação média de N por plantas de arroz precoce foi, em média, de 29% (amplitude de 10 a 65%), comparado com 41% de recuperação em um trabalho conduzido numa estação experimental. No caso de agricultores tradicionais, foram obtidos 5 kg de grãos por kg de N aplicado, em comparação com 24 kg de grãos por kg de N aplicado na estação experimental. Em uma cultura de arroz tardio, a recuperação média foi de 5%, com a amplitude variando de 0 a 12%. O autor estima que são atingidos somente 60% do rendimento potencial em áreas intensivas de produção de arroz na Ásia, com perdas muito altas de N para o ambiente.

Em experimentos com arroz no Vietnã (A. Dobermann, 1998), houve uma eficiência média de 40% na recuperação do N aplicado, no caso dos agricultores tradicionais, mas com um rendimento de somente 11 kg de grãos por kg de N aplicado. Com práticas agrícolas melhoradas, em outro local, uma recuperação de 69% foi obtida por agricultores, sendo produzidos 30 kg de grãos por kg de N aplicado.

• Muito pode ser alcançado melhorando-se as práticas de manejo. Matson et al. (1998), trabalhando com trigo em uma região de agricultura intensiva no México, observaram que um sistema de manejo melhorado reduziu as perdas gasosas de N de aproximadamente 14 kg N/ha para virtualmente zero.

Uma maior eficiência de absorção pelas plantas também pode ser alcançada com novas variedades. A. Suzuki (1997) relata que uma variedade de alta produtividade de arroz no Japão absorveu aproximadamente 160 kg N por ha enquanto uma variedade comum absorveu 130 kg/ha.

Fósforo e potássio:

• Até há alguns anos atrás, acreditava-se que o fosfato (e a potássio) “fixado” pelo solo se tornava não disponível para as plantas, inerte e, conseqüentemente, em formas não utilizáveis.

Tem havido, entretanto, uma mudança de percepção em anos recentes. Experimentos mostraram que, em muitos solos, as reservas de P e K disponíveis para as plantas podem se acumular com o passar dos anos. Solos enriquecidos com estas reservas produziram mais do que aqueles sem as reservas. Conseqüentemente, a absorção de apenas 15% do fósforo subestima a eficiência a longo prazo de fertilizantes fosfatados. Fosfato e potássio acumulados nos solos não necessariamente são perdidos - mas isto não é razão para acumular esses resíduos desnecessariamente. 

• Existem valores críticos de fósforo e potássio abaixo dos quais ocorrem diminuições apreciáveis no rendimento, que representam uma perda financeira para o agricultor. Acumular P e K no solo acima desses níveis críticos é um custo desnecessário para o agricultor. Isso pode representar, também, um risco ambiental, visto que o solo perdido pela erosão hídrica ou eólica para os ribeirões, rios e lagos levam junto os nutrientes que estão nele (A. E. Johnston, 1997). Pesquisas adicionais são necessárias para o estabelecimento desses níveis críticos para diferentes condições. Pesquisas para melhorar a absorção de P e K aplicados são também necessárias.

O fósforo apresenta efeitos diretos e indiretos. O aumento na disponibilidade de fósforo tem um efeito positivo na quantidade e qualidade das produções agrícolas. Através dos efeitos das interações indiretas, o fósforo aumenta as respostas do nitrogênio e do potássio na produção agrícola e tem efeitos positivos na fixação biológica de nitrogênio, na manutenção da matéria orgânica, na capacidade de retenção de umidade, no controle da erosão e em outras propriedades físicas e químicas do solo. 

• Todos esses efeitos positivos resultam em aumento da produção agrícola, produtividade contínua e conservação do solo (C. A. Baanante, 1998).

Produtos:

• Como essas altas perdas de nitrogênio podem ser reduzidas? Em realidade, melhorias na eficiência de uso de fertilizantes têm sido observadas na maioria das regiões agrícolas, mas isto pode ser atribuído às melhorias nas práticas de cultivo, técnicas de aplicação de fertilizantes e variedades cultivadas. A não ser em relação a algum desenvolvimento no sentido de revestir os fertilizantes, produzir fertilizantes com liberação lenta e utilizar inibidores da nitrificação, tem havido, por muitos anos ou mesmo décadas, poucas mudanças significativas na natureza fundamental dos principais fertilizantes. 

Existe pouco incentivo para investir em pesquisa e desenvolvimento de um produto de baixo valor agregado, que oferece poucas perspectivas quanto a diferenciação de produtos.

O Uso de Fertilizante Minerais e a Perda de Nutrientes

Fertilizantes de liberação lenta:

• Fertilizantes nitrogenados de solubilidade controlada apresentam vantagens agronômicas, especialmente em regiões tropicais, e em regiões com solos arenosos, sujeitas a chuvas intensas e sob irrigação, onde perdas de N são particularmente acentuadas. Porém, até hoje o alto custo desses fertilizantes de liberação lenta tem restringido o seu uso a culturas de alto valor, tais como as hortícolas.

O uso de fertilizantes nitrogenados de liberação controlada para culturas anuais é mais avançado no Japão, na cultura do arroz, cuja produção é pesadamente subsidiada. A quantidade de fertilizante requerida pela cultura do arroz é geralmente dividida em 3 a 4 aplicações. Isso consome muita mão-de-obra e para reduzir o número de aplicações, têm sido estudados fertilizantes recobertos, de liberação lenta. 

• Os resultados experimentais indicaram que uma única aplicação basal desses fertilizantes revestidos e de liberação lenta atingiu produtividades comparáveis às aplicações tradicionais, divididas em 3 a 4 aplicações. Foi observado, também, que a eficiência de uso de nitrogênio poderia ser melhorada de 10 a 20%, devido, principalmente, a um aumento de cerca de 16% na absorção de N pelas plantas.

Inibidores da nitrificação e da urease:

• Restrições ambientais em certos países desenvolvidos podem encorajar mais agricultores para que usem inibidores da nitrificação e da urease, em associação com fertilizantes nitrogenados, em áreas onde é essencial reduzir perdas por razões ambientais. A aplicação de uréia (ou uma solução de nitrato de amônio/uréia, UAN), acrescida de um inibidor da urease geralmente permitiria uma redução significativa nas perdas de nitrogênio para a atmosfera, e, consequentemente, também nas doses de aplicação, sem afetar o crescimento e o rendimento de culturas adubadas.

O futuro, e em particular um uso mais amplo de fertilizantes de liberação lenta ou controlada e de inibidores da nitrificação e da urease, depende, principalmente, do desenvolvimento de novos produtos que sejam eficientes, de baixo preço e não tóxicos. Mesmo se forem desenvolvidos produtos novos e promissores, devido à necessidade de testes prolongados e à coleta de dados para efeito de registro desses produtos, a introdução efetiva no mercado levaria vários anos. Também deve ser levado em conta que a orientação técnica aos agricultores, sobre como usar corretamente esses produtos, poderá ser muito cara.

• O assunto relativo a fertilizantes de liberação lenta, nitrificação e inibidores da urease é tratado em detalhes por M. E. Trenkel (1998).

Melhoradores da absorção de nutrientes:

• Aumentar a absorção, pelas plantas, de nutrientes aplicados, ao invés da retenção desses pelo solo, é um meio de aumentar a eficiência de uso de fertilizantes. J. L. Anders e L. S. Murphy (1997) apresentaram trabalho com um polímero que melhorou a eficiência de absorção e a eficiência de uso de nutrientes.

Bio-fertilizantes; inoculantes microbianos:

• Inoculantes de sementes, geralmente, mas erradamente, chamados bio-fertilizantes, podem aumentar a fixação biológica de nitrogênio ou solubilizar fosfatos. Os inoculantes são considerados eficientes em termos de custo, “ecoamigáveis” e renováveis, e geralmente capazes de suplementar os fertilizantes químicos em sistemas agrícolas sustentáveis. É conhecido há muito tempo que a inoculação com estirpes eficientes do Rhizobium simbiôntico pode ser benéfica a plantas leguminosas e de sementes oleaginosas.

Organismos de vida livre, tais como Azobacter e Azospirillum, têm sido provados como eficientes na cultura do arroz, dentre outras. O problema com inoculantes é que, o estabelecimento e, por consequência a eficiência, dependem das condições naturais e da habilidade do usuário.

• Em relação ao produto de “per si”, o inoculante é um material vivo e há problemas devido à necessidade de seleção de estirpes mais efetivas, à dificuldade de controle de qualidade, à curta vida própria, à necessidade de se evitarem altas temperaturas durante o armazenamento etc.

Com relação aos fosfatos, são conhecidas várias bactérias solubilizadoras capazes de mobilizar quantidades significativas de fosfato do solo que, caso contrário, não estaria disponível à planta, mas a efetividade delas é variável e não previsível. Micorrizas vesicular-arbusculares têm efeitos favoráveis na absorção de P, mas muito mais pesquisa e desenvolvimento são necessários, antes que produtos comerciais confiáveis possam ser disponíveis. No momento, essa tecnologia não tem sido utilizada em larga escala.

O relatório do Centro de Tecnologia:

• Alimentar e de Fertilizantes para a Ásia e região do Pacífico (FFTC, 1997) mostra que, enquanto existe um interesse crescente na Ásia para o uso de bactérias que fixam o N e solubilizam o P, a tecnologia de produção e usos desses avanços ainda está na fase inicial. Enquanto alguns materiais são bastante eficientes, muitos agricultores se acham, freqüentemente, pagando grandes somas por produtos praticamente inúteis.

Existe um número muito grande de diferentes microrganismos em produtos microbianos e esses frequentemente não são identificados, enquanto alguns são específicos para certas culturas. Há uma tendência de super valorização desses produtos e também uma grande necessidade de estabelecimento de padrões e desenvolvimento de métodos simples e precisos para avaliar suas eficiências.

• Em geral, inoculantes microbianos têm recebido somente uma aceitação limitada pelos agricultores em países em desenvolvimento. Eles se mostram consideravelmente promissores, mas se faz necessário um maior desenvolvimento. Em geral, parece provável que, no tempo devido, eles se tornarão suplementos significantes aos fertilizantes minerais, mas eles não podem substituí-los.

Uma quantidade considerável de trabalhos de pesquisa foi desenvolvida com inoculantes microbianos na Índia. Em 1996, havia 62 unidades industriais no país. A Associação de Fertilizantes da Índia publicou uma brochura sobre o assunto (FAI, 1994).

O uso eficiente de fertilizantes:

• Uma adubação eficiente é importante sob ambos os aspectos: econômico e ambiental. Isso é o mesmo que minimizar perdas de nutrientes para o ambiente, enquanto se obtêm rendimentos ótimos da cultura. Excesso de nitrogênio não absorvido pelas culturas pode ser perdido para o ambiente. As quantidades e proporções requeridas de diferentes nutrientes, por cada cultura e cada solo em particular, devem ser respeitadas. O desafio é manter a fertilidade dos solos mesmo sob condições de uso intensivo.

Na realidade, a eficiência no uso de fertilizantes tem melhorado nos países desenvolvidos. Nos E. U. A., por exemplo, entre 1985 e 1995, a produção de milho por kg de nitrogênio aplicado aumentou de 18 kg em 1985 para 22 kg em 1995. A situação é mais ou menos a mesma com fósforo e potássio. Houve uma melhoria semelhante na Europa Ocidental, onde a produção agrícola continuou aumentando apesar da diminuição no uso de fertilizantes.

Fertirrigação:

• Uma técnica que permite aos agricultores maximizar o uso dos recursos de água e aumentar a eficiência de uso de fertilizantes é a “fertirrigação”. Esta técnica é particularmente apropriada para culturas de alto valor sob condições de clima árido e semi-árido; e é amplamente utilizada em Israel. Ela envolve a adição de fertilizantes solúveis em sistemas de irrigação, preferivelmente usando um “sistema de gotejo” que permite distribuição uniforme da água e nutrição da cultura. O fertilizante pode ser aplicado à cultura sempre que necessário. 

O custo do investimento inicial pode ser alto, mas todos os sistemas de irrigação são caros. A instalação do sistema e sua manutenção exigem pessoal qualificado.

Adubação balanceada:

• Se qualquer nutriente de planta, seja um macronutriente ou um micronutriente, for deficiente, o crescimento e o desenvolvimento da cultura serão afetados. Uma definição de adubação equilibrada é “a mistura de nutrientes que dá o retorno ótimo econômico”. Isto pode estar a níveis altos na agricultura intensiva, ou a comparativamente baixos níveis em circunstâncias menos favoráveis. Em qualquer caso, uma adubação equilibrada é necessária para se obter uso eficiente.

A aplicação de fertilizantes nitrogenados tende a ser preferida pelos agricultores, por causa do relativamente baixo custo por unidade de nutriente, por sua ampla disponibilidade, e a resposta rápida e evidente das plantas. Entretanto, os aumentos na produtividade exaurem o solo dos outros nutrientes de plantas que são removidos pelas colheitas, a menos que esses sejam repostos.

• Pesquisa do IRRI, na Filipinas, mostrou que, enquanto uma aplicação de uma quantidade adequada de N aumentou o rendimento de arroz inundado em 2,9 vezes, também resultou na remoção de 2,6 vezes mais P, 3,7 vezes mais K e 4,6 vezes mais S do solo, quando comparado com as quantidades removidas de solo não adubado. No tempo devido, esses nutrientes têm que ser repostos se se quiser manter a produtividade. O mesmo se aplica aos micronutrientes.

Em um documento da FAO em 1995 “Arroz e o ambiente: impacto da produção, custos econômicos e implicações políticas”, foi declarado que o uso incorreto de fertilizantes em grande parte da Ásia, desequilibrado em favor de nitrogênio, resulta em acamamento da cultura, maior competição das plantas invasoras e ataques de pestes, com uma perda financeira que varia de 4 a 30 % do preço do arroz.

“O uso de fertilizantes tem aumentado rapidamente no Paquistão durante muitos anos, mas há uma estagnação da produção das culturas. Isto parece ser, em grande parte, devido ao uso incorreto de fertilizantes. Os agricultores têm aplicado grandes quantidades de nitrogênio, mas somente pequenas quantidades de fósforo.

Outros fertilizantes, como aqueles contendo potássio e micronutrientes praticamente não são usados. Fontes orgânicas não estão sendo corretamente integradas com fertilizantes minerais. Sob tais condições, o solo é exaurido e é necessário mais nitrogênio cada ano para obter a mesma colheita”. (Recomendações de Fertilizantes no Paquistão, NFDC, 1997, página 1).

Aplicações de fertilizantes específicas por local:

• A necessidade para um uso racional e sustentável do solo, especialmente em regiões sujeitas a grandes pressões demográficas, enfatiza a necessidade de planejamento mais efetivo do uso da terra. A classificação de tipos de solos de acordo com sua aptidão agrícola, juntamente com a implementação de práticas de conservação de solo, foi usada com grande sucesso para combater problemas de erosão e desertificação encontrados na agricultura dos E. U. A. nos anos trinta.

As recomendações de fertilizante deveriam levar em conta condições agro-climáticas e ambientais específicas. Recomendações gerais precisam ser ajustadas às condições de uma gleba em particular. Elas dependem de fatores como características do solo, práticas de cultivo, qualidade e quantidade da água de irrigação, lençol freático, rotações de culturas e da capacidade administrativa do agricultor. O nível de rendimento esperado da cultura é uma consideração importante.

• O rápido progresso na informática durante a última década, incluindo Sistemas de Informação Geográfica (GIS) e mapas computadorizados, oferece a possibilidade de zoneamento agro-ecológico que pode ajudar em uma seleção preliminar de culturas e tecnologias, incluindo uso de fertilizantes apropriados, adequados às condições locais e aos problemas encontrados.

Em sistemas altamente evoluídos, a chamada “agricultura de precisão” pode usar comunicação por satélite e informações detalhadas do campo e da cultura para melhorar as operações na propriedade e a eficiência de nutrientes por meio da aplicação localizada e específica dos fertilizantes necessários. Análise de solo e diagnose de deficiências das culturas, para facilitar o detalhamento das doses de fertilizantes às exigências da cultura atual, são de importância fundamental na agricultura de precisão.

• A agricultura de precisão não requer necessariamente máquinas e equipamentos sofisticados e sistemas de posicionamento de satélites. Agricultores em países em desenvolvimento poderiam melhorar bastante a precisão de seus programas de nutrição de plantas fazendo bom uso dos laboratórios de análises de solo e foliar e de boa orientação técnica.

O Uso de Fertilizante Minerais e a Perda de Nutrientes