Nutrientes e Seus Impactos no Agroecossistema

Nutrientes e Seus Impactos nos Agroecossistemas

• São ecossistemas, naturais ou não, modificados pela ação humana para o desenvolvimento dos sistemas agrícolas de cultivo. Estes sistemas passam a receber subsídios (através de fertilizantes), controles (de suprimentos de água, das pragas e das doenças), objetivando processos de colheita e de comercialização. 

Os agroecossistemas são ecossistemas semidomesticados que se encaixam num gradiente entre ecossistemas que experimentam um mínimo de impacto humano e aqueles sob um máximo de controle humano, como as cidades. Odum descreve quatro características principais dos agroecossistemas: (a) envolvem fontes auxiliares de energia, como a humana, animal e energia de combustíveis, a fim de aumentar a produtividade de organismos em particular; (b) a diversidade pode estar bem reduzida ao se comparar com ecossistemas naturais; (c) os animais e as plantas dominantes estão mais sob seleção artificial do que natural; e (d) os controles dos sistemas são na maioria das vezes externos e não internos, via subsistemas de feedback.

Termo utilizado para se referir aos ecossistemas (des)estruturados para serem utilizados na produção agropecuária e/ou florestal, também conhecidos como ecossistemas agrícolas. De um modo geral, a literatura especializada os define como sistemas que recebem insumos externos e exportam produtos para outros sistemas.

Pereira Filho, 1991

É um ecossistema reorganizado para os propósitos da agricultura - um ecossistema domesticado. É uma reestruturação dos processos trópicos da natureza, isto é, o processo de fluxos de alimento e de energia na economia dos organismos vivos. Em toda parte essa reestruturação envolve a conversão das energias produtivas, em um determinado ecossistema, a servirem mais exclusivamente a um conjunto de propósitos conscientes que geralmente se localizam fora do ecossistema, principalmente a alimentação e prosperidade dos grupos humanos. 

• Em qualquer lugar ou tempo e em todas as formas de manifestação, primitivas ou avançadas, todo agroecossistema tem duas características gerais: (a) é sempre uma versão truncada de um sistema natural; há poucas espécies interagindo entre si, e muitas linhas de interação que foram simplificadas e direcionadas para um objetivo; comumente é um sistema de exportação. (b) apesar de ser um artefato humano, o agroecossistema permanece inescapavelmente dependente do mundo natural - fotossíntese, ciclos bioquímicos, estabilidade da atmosfera e o trabalho dos organismos não-humanos. 

Ele é um rearranjo e não um repetição do processo natural. Quaisquer que sejam as diferenças entre os agroecossistemas, eles estão sempre submetidos às leis da ecologia, e estas leis governam florestas selvagens, pastagens, savanas determinando o quão estáveis ou resilientes ou sustentáveis eles são enquanto entidades coletivas.

• Um espaço geográfico no seio do qual os elementos do tipo ecológico e do tipo antrópico articulam-se de maneira organizada e finalizada. Concretamente tenta-se delimitar zonas onde um determinado ecossistema (ou combinação homogênea de ecossistemas) é ocupado e explorado por um determinado grupo de agricultores (ou combinação homogênea de grupos sociais), a partir de uma história comum. Estas zonas podem se caracterizar, no início, por uma determinada paisagem. Não é por acaso que a noção de paisagem constitui uma articulação fundamental entre os ecólogos, os historiadores e os geógrafos do mundo real e os agrônomos.

Fertilizantes:

Nitrogênio:

• Existem diversas fontes de nitrogênio (N) orgânicas, minerais ou organominerais, cada uma com suas particularidades, como eficiência no fornecimento de N para as plantas, limitação em termos de disponibilidade no mercado e, sobretudo, ação impactante no agroecossistema. No Brasil, as formas químicas mais usadas para adubação nitrogenada são a amoniacal, nítrica, amídica e protéica. 

Os fertilizantes nitrogenados inorgânicos incluem, principalmente, o nitrato de sódio, o sulfato de amônio, o nitrato de amônio, a uréia, a amônia não hidratada, a amônia em solução, as soluções nitrogenadas, o fosfato de amônio e o biofosfato de amônio. Na forma amoniacal, o fertilizante perde eficiência em condições alcalinas, com a liberação da amônia por volatilização. 

• Na reação com o solo forma-se amônio, que pode ser fixado no solo, imobilizado pelos microrganismos ou nitrificado, principalmente pelas bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter ou ainda absorvido pelas plantas. Tanto na nitrificação quanto na absorção ocorre acidificação na região de ação do adubo. Em períodos prolongados com uso de formas amoniacais para adubação nitrogenada, esta acidificação pode tornar-se um fator limitante ao desenvolvimento da cultura (MASON & WILLIAMS, 1980). 

No processo de nitrificação, além da acidificação do solo, resta ainda o ânion nitrato, forma móvel no solo, prontamente lixiviável, que pode ser absorvido em grandes quantidades pelas plantas, contaminando alimentos, ou ser lixiviado, causando grandes preocupações quanto à conta minação de corpos de água subterrânea ou superficial, como comprovaram Pawar & Shaiki (1995) na Índia.

• Quando aplicados na forma nítrica, os fertilizantes nitrogenados têm poder alcalinizante. São, porém, pouco retidos, predominando o processo de lixiviação. Ocorrendo condições anaeróbicas, pelo excesso de umidade, por exemplo, o nitrogênio pode ser perdido como N2 ou N2O, no processo de desnitrificação. A desnitrificação, juntamente com a lixiviação, constituem as duas vias principais de perdas de nitrato. 

Embora a desnitrificação possa reduzir o potencial de contaminação de aqüíferos por nitrato, constitui a perda de um nutriente essencial, de alto custo energético para sua produção. O valor de 10 mg.L-1 de N-NO3 é adotado em vários países como limite máximo tolerável para padrão de potabilidade da água. Valores superiores ao mencionado, pode levar uma pessoa, principalmente crianças, à metahemoglobinemia, doença que pode ser fatal nos primeiros anos de vida. 

• Animais jovens podem também desenvolver essa doença, ingerindo N em concentrações de 5 mg.L-1 de N-NO3 na água que bebem; em animais adultos com longo período de exposição pode ocorrer queda na produção de leite, deficiência de vitamina A, distúrbios da tireóide, problemas na reprodução e abortos (PIMENTEL, 1996). A existência de atividades agrícolas de forma intensiva em áreas de recarga de aqüíferos, como acontece com o aquífero Guarani, tem merecido atenção quanto ao comportamento de agroquímicos, em especial o nitrato, e sua influência na qualidade da água subterrânea. 

Um monitoramento realizado na água subterrânea ao longo dos anos de 1995, 1996, 1997 e 1998 na região de Ribeirão Preto-SP, mostrou que os níveis de nitrato ainda não são comprometedores, mas podem ser críticos se não houver critérios de adubação que possam evitar o uso indiscriminado e mesmo controlar o movimento de N em direção ao lençol subterrâneo (EMBRAPA, 1998).

• Na forma amídica (uréia), o fertilizante nitrogenado está sujeito a perdas de NH3 devido à elevação de pH que ocorre ao redor do grânulo na reação de hidrólise. Se a uréia for aplicada na superfície do solo (em cobertura), ou incorporada em solo alcalino, as perdas podem ser acentuadas, reduzindo bastante a eficiência da adubação (TRIVELIN et al., 1993), o que ocorre em grande escala na aplicação superficial de uréia no sistema de plantio direto. Na forma protéica, o nitrogênio tem que ser mineralizado microbiologicamente (aminização, amoniação e nitrificação). Para se evitar perdas de NH3 na fermentação. pode-se usar SS ou ST, os quais regulam as perdas devido à sua acidez residual, resultante do processo industrial de ataque da rocha fosfatada com ácidos.

Na adubação orgânica, o nitrogênio torna-se disponível às plantas somente após sua mineralização, através dos processos de aminização, amonificação e nitrificação. Como esses processos são dependentes de microrganismos, ocorre a liberação lenta de nitrogênio. Assim, Ricci et al. (1995) encontraram teores significativamente menores de nitrato em alfaces adubadas com compostos orgânicos, em relação à adubação química. 

• No entanto, a utilização de matéria orgânica em excesso por longos períodos, pode também causar acúmulo de nitrato, seja no solo seja na planta, principalmente se não houver critérios agronômicos estabelecidos com base em pesquisas.

Para que seja evitado o acúmulo de nitrato, deve-se aplicar o mínimo necessário, controlando-se as dosagens e a distribuição do fertilizante, bem como a aplicação nos estádios fenológicos mais adequados às plantas, para que, desta forma, haja maior absorção de nutrientes. 

• Para algumas culturas, nem sempre é possível a adubação nessas épocas de maior absorção, porém o estudo de novas técnicas de aplicação pode tornar isso viável. Tal tipo de estudo pode indicar o melhor aproveitamento do nutriente pelas plantas, com acréscimo na produtividade e redução do impacto ambiental.

Uma forma de adição de nitrogênio ao solo que independe da aplicação de adubos é a fixação biológica do elemento contido no ar por meio da ação de bactérias do gênero Rhizobium, que atuam em simbiose com leguminosas. 

• Em alguns casos, a fixação biológica dispensa totalmente o uso de adubos nitrogenados. A substituição da fertilização nitrogenada por bactérias fixadoras de nitrogênio é uma técnica que vem alcançando progressos notáveis para leguminosas como soja, ervilha e feijão (VARGAS et al., 1993), com possibilidades de expansão para arroz irrigado, cana-de-açúcar e forrageiras (DOBEREINER, 1993).

O mesmo processo pode ser adotado em sequências de cultivos anuais que incluam uma leguminosa com o propósito de reduzir as quantidades de nitrogênio a serem aplicadas no cultivo subseqüente, quando normalmente se usa uma gramínea (ROSAND & GOEDERT, 1985). Outra fonte de N de natureza orgânica é a adubação verde, que consiste em incorporar no solo o vegetal não decomposto. Se o solo se encontrar em condições favoráveis e bem manejado o material incorporado influenciará positivamente na manutenção ou no aumento da produção agrícola. É preciso, tão somente, que seja controlada a relação C/N não deixando que ela atinja valores elevados que possam prejudicar o suprimento de N. Estrume de animais também se constitui em fonte potencial de N. Todavia, sua eficiência tem sido comprovada quando misturado com produtos inorgânicos.

• Em pequenas propriedades, no entanto, as aplicações de estrumes com tratamento aeróbio líquido têm dado bons resultados (BRADY, 1992). Por outro lado, os dejetos de animais merecem atenção especial por conterem, em muitos casos, metais pesados os quais irão se acumular progressivamente nos vegetais, principalmente olerícolas e, finalmente, no homem.

De qualquer modo, a disponibilidade de N das fontes orgânicas é limitada, havendo necessidade de suprimento das culturas a partir de outras fontes, tais como mineral e organomineral.

• Mais recentemente, surgiram outras fonte alternativas de N, a exemplo do lodo de esgoto, cuja demanda de uso agrícola tem crescido de forma expressiva. Trabalhos desenvolvidos no Brasil, como os de Mattiazzo & Andrade (2000) e Oliveira et al. (2001), indicam que, dependendo das doses de lodo aplicadas, quantidades consideráveis de nitrato podem ser lixiviadas da camada arável dos solos para além da zona de exploração das raízes das plantas. 

As normas para o uso agrícola do lodo de esgoto refletem a preocupação com essa questão, destacando, entre outros parâmetros utilizados na definição da dose a ser aplicada, a quantidade de nitrogênio do lodo que ficará disponível durante a safra. Essa quantidade corresponde ao nitrogênio na forma mineral (amônio + nitrato) originalmente contida no lodo, somada à fração do nitrogênio orgânico que será mineralizada durante o ciclo da cultura (CETESB, 1999). Estudos desenvolvidos por Dynia et al. (2006) sobre a lixiviação de nitrato em latossolo cultivado com milho, após aplicações sucessivas de lodo de esgoto, mostraram que: 

a) a lixiviação de nitrato ocorre em todos os tratamentos adotados - L0N, L1N, L2N, L4N e L8N, sendo que as doses de N disponível corresponderam a zero, uma, duas, quatro e oito vezes às de AM (adubação mineral);
b) a intensidade da lixiviação obedece à ordem: adubação mineral <testemunha < adubação com os dois tipos de lodo; nos tratamentos com lodo, a lixiviação aumentou com as doses e com o número de aplicações;
c) a aplicação de lodo, em doses correspondentes ao fornecimento de quatro e oito vezes o N disponível aplicado na adubação mineral recomendada para a cultura, resulta em intensa lixiviação do ânion a partir dos primeiros cultivos; e
d) após cinco aplicações dessas doses, grande parte do nitrato lixiviado alcançou a profundidade de 3 m.

Uma das culturas que mais requer N é a alface, cujo rendimento é expressivo, motivo pelo qual é bastante usado nessa cultura. A deficiência de N retarda o crescimento e causa má formação da cabeça, as folhas mais velhas amarelecem e caem com facilidade. No sistema hidropônico o N é fornecido basicamente sob a forma de nitrato, uma vez que, o amônio acima de 15% do N total da solução é fitotóxico, diminuindo o rendimento e a qualidade da cultura da alface, segundo Faquin et al. (1994).

• Para ser metabolizado pela planta, ou seja, incorporado a compostos orgânicos formando aminoácidos, ácidos nucleicos, proteínas e outros compostos nitrogenados, o nitrato (NO3) deve ser necessariamente reduzido para amônio (NH4). Essa redução, na maioria das plantas, ocorre nas folhas e em duas etapas: a primeira no citoplasma, onde o nitrato passa para nitrito, mediada pela enzima redutase do nitrato (R-NO3); a segunda nos cloroplastos, onde o nitrito (NO2) passa para NH4 , mediada pela redutase do nitrito (R-NO2). Na primeira etapa, o agente redutor é o NADH+, originado na respiração, e na segunda etapa, nos cloroplastos, o agente redutor é a ferredoxina, cujos elétrons são originados no fotossistema I (FSI) da fase clara da fotossíntese. Assim, o NO3 absorvido pelas raízes, reduzido a NH4 , irá formar os diversos compostos orgânicos nitrogenados da planta. 

Diversos são os fatores que afetam a redução do nitrato nas plantas, citando-se os genéticos e os ambientais. A intensidade luminosa parece ser, dentre os fatores ambientais, o de influência mais marcante no acúmulo de nitrato em plantas. O acúmulo de nitrato que ocorre quando as plantas são submetidas à baixas intensidades luminosas é bem documentado. 

• A explicação para esse acúmulo, que ocorre na ausência de luz ou baixa intensidade luminosa, é que nessas condições não haveria nos cloroplastos, um fluxo de elétrons, via ferredoxina, suficiente para a redutase do nitrito (R-NO2) reduzir o NO2 a NH4, com o conseqüente acúmulo de NO2. Este acúmulo de NO2 (em baixas concentrações, pois é fitotóxico), promoveria uma inibição na atividade da redutase do nitrato (RNO3) no citoplasma, acumulando assim, o NO3 absorvido.

Os impactos negativos resultantes da utilização do nitrogênio no meio agrícola concentram-se na eutrofização de mananciais, sejam superficiais sejam subterrâneos, dada sua grande mobilidade na forma de nitrato, provocando principalmente distúrbios orgânicos em animais. Nos solos tropicais, por exemplo, os íons nitrato são fortemente repelidos pelas cargas negativas dos colóides do solo. Não sendo retidos na fase sólida, tendem a permanecer na solução e podem ser lixiviados pelas águas de percolação, resultando em perda de N que poderia ser utilizado pelas plantas, e em contaminação de lençóis freáticos e cursos d’água (DYNIA & CAMARGO, 1999).

• No organismo, o nitrato (NO3), que é ingerido em excesso com os alimentos, pode ser reduzido para nitrito (NO2), entrando na corrente sanguínea, onde oxida o ferro (Fe2+ => Fe3+) da hemoglobina, produzindo a metahemoglobina. Esta forma de hemoglobina é inativa e incapaz de transportar o O2 para a respiração normal das células dos tecidos, causando a chamada metahemoglobinemia. O nitrito pode também combinar com aminas formando nitrosaminas, as quais são cancerígenas e mutagênicas.

No caso das plantas, a intensidade elevada de radiação luminosa durante o ciclo da cultura, minimiza a acumulação de nitrato, ou seja, no inverno com dias mais curtos as plantas acumulam mais nitrato. Também um eficiente suprimento de molibdênio às plantas é outra maneira de manter a assimilação normal do nitrato. A substituição de parte do nitrogênio fornecido na forma de nitrato pela amoniacal, como alternativa para se reduzir a acumulação de nitrato nos vacúolos é uma alternativa de minimizar a quantidade de nitrato absorvida pela planta, porém concentrações de amônio acima de 15% do nitrogênio total tem causado reduções de produção, devido a menor absorção de P, Ca, Mg e K (FAQUIN et al., 1994). Já Furlani (1998) cita como regra geral de segurança que a concentração de N-NH4 não deve ultrapassar 20% da quantidade total de nitrogênio.

• Enquanto o nitrato pode ser acumulado no vacúolo sem causar toxidez para a planta, o amônio pode causá-lo, mesmo em baixa concentração. A utilização do amônio para a síntese de aminoácidos, amidas e compostos relacionados é o principal mecanismo de desintoxicação das plantas, tanto em decorrência da absorção de amônio como da redução do nitrato. 

Em hidroponia, as soluções nutritivas usadas para alface são ricas em nitrato, o que pode ser confirmado pelos sais recomendados nas suas composições (nitrato de potássio, de cálcio, de magnésio, de sódio e de amônio), conforme Castellane & Araújo (1995).

Fósforo:

• O fósforo é outro elemento importante na nutrição vegetal e que, em função da quantidade aplicada, pode ocasionar impactos, tanto positivos quanto negativos no agroecossistema. Diferentemente do que foi abordado no item dos ciclos biogeoquímicos, nesta abordagem será dada ênfase à fixação do fósforo nos solos agrícolas. 

Nesse sentido, deve-se partir do pressuposto de que o processo de fixação é decorrente da transformação do fertilizante (no caso fosfatado) em uma forma menos solúvel devido a reações no solo (FASBENDER, 1969 citado por MELLO et al., 1983). As causas que determinam a fixação do fosfato no solo são diversas e complexas, e se devem: 

a) fixação do fósforo por solos ácidos, onde são comuns a precipitação como compostos insolúveis, reação com óxidos hidratados e reação como argilas silicatadas e
b) fixação do fósforo por solos de reação alcalina, onde são mais comuns as reações de formação de fosfatos de cálcio pouco solúveis, precipitação sobre superfície de partículas de CaCO3 e fixação por argilas silicatadas (MELLO et al., 1983).

Vários fatores ligados à reação do solo estão envolvidos na retenção de P. Assim, torna-se difícil distinguir os efeitos diretos daqueles indiretos. O pH do solo, por exemplo, tem papel fundamental nesse processo. Valores extremos  de pH, ou seja, muito baixos (solos ácidos) ou altos (solos alcalinos) tendem a fixar o fosfato tornando-o indisponível às plantas. Porém, existem processos que determinam a fixação do fósforo em qualquer valor de pH, o que torna complexo o entendimento do mecanismo de fixação desse elemento (FASBENDER, 1969 citado por MELLO et al., 1983).

• Diante do exposto, é mais interessante e adequado fazer com que as plantas aproveitem ao máximo o P natural do solo, quando houver concentração razoável, do que fornecê-lo como adubo. Para isso, é necessária a existência de boas condições para a solubilização e a mineralização desse elemento. 

Em solos pobres, por exemplo, é necessário o uso de fosfatos, o que pode até aumentar o teor de P total e solúvel. É conveniente evitar-se, tanto quanto possível, a fixação. Por isso, fosfatos solúveis devem ser aplicados no plantio (para culturas anuais) em solos de grande poder de retenção. (MELLO et al.,1983).

• Uma prática interessante é fazer adubação com fosfatos naturais, adotar cultivo de leguminosas (fonte de adubo verde) e incorporá-las no momento oportuno. Aproveita-se, com isso, o grande poder dessas plantas em utilizar os fosfatos insolúveis. Com a decomposição das mesmas, ocorre a mineralização do P e a formação de ânions orgânicos que impedem sua rápida fixação. A produção concomitante de ácidos orgânicos e minerais intensifica a solubilização de fosfatos insolúveis. 

Ao que tudo indica, a aplicação de fertilizantes nitrogenados favorece a absorção de P, seja por estimular o desenvolvimento radicular, seja por aumentar a eficiência das raízes para absorver esse nutriente, ou ainda por alterar a solubilidade do mesmo no solo (GRUNES, 1959 citado por MELLO et al., 1983; GOEPFERT, 1972).

Impactos do uso de fósforo:

• Os fertilizantes fosfatados constituem-se em fontes de Cd e de U, além de outros elementos radioativos ao quais os agricultores ficam expostos, normalmente por inalação ou por contato direto com a pele, quando há aplicação manual. Tal exposição pode causar neoplasias pulmonares e câncer de pele.

Em Santa Catarina, por exemplo, Santos et al. (1995) compararam grupos de pessoas expostas a esses fertilizantes, quando observaram maior concentração de Cd e U, em relação aos agricultores não expostos, caracterizando uma situação de risco à saúde.

• A contaminação das águas por fósforo apresenta-se como um problema sério e já bastante estudado em países de clima temperado, sendo a origem dessa contaminação, nas décadas de 50 e 60, oriunda da utilização dos detergentes polifosfatados não biodegradáveis. Margalef (1983) afirma que, com exceção das indústrias de limpeza, os argumentos sobre o papel do fósforo na eutrofização das águas foram unânimes na indicação desse elemento como o principal fator de agravamento dos processos de deterioração da qualidade das águas.

Com o surgimento dos detergentes biodegradáveis e um maior controle das fontes pontuais de poluição, o papel do fósforo na eutrofização das águas voltou-se para a contaminação das águas por este elemento a partir das fontes não pontuais, das quais a agricultura é a principal. 

• A preocupação da contaminação das águas por fósforo a partir de fontes difusas não se restringe ao seu efeito tóxico direto ao homem ou a outras formas de vida, mas ao seu reconhecido efeito de favorecer o aumento da produtividade dos ecossistemas, nos quais há acréscimos desse elemento, conhecido nos ecossistemas aquáticos como eutrofização artificial (GBUREK & SHARPLEY, 1998).

Embora encontrados em concentrações baixas, quando comparados a outros elementos, os níveis de fósforo acima de 25 μgL-1 nas águas naturais constituem, frequentemente, indícios de contaminação de fósforo e valores acima de 100 μgL-1 são considerados por muitos autores como indicação de estágio avançado de eutrofização em lagos (ESTEVES, 1988; NICHOLLS & PETER, 1978; TILZER, 1983; CRUMPTON & WETZEL, 1982). 

Para ilustrar a importância desse nutriente, Talling (1957) realizou experimentos de laboratório nos quais conseguiu culturas de algas (Chrorella ssp) com 1 x106ind/mL-1 com apenas 1μgL-1 de P-PO4

• O fósforo é transportado para os cursos d’água e reservatórios principalmente por meio do escoamento superficial. Embora não apresente risco direto para a saúde humana, e suas concentrações encontradas nos corpos d’água sejam muito inferiores às do nitrato, o fósforo apresenta um papel essencial na eutrofização de rios e lagos, uma vez que o acréscimo desse nutriente favorece a proliferação de algas e o acúmulo de matéria orgânica, com consequências diretas para outros parâmetros de qualidade de água, tais como aumento da DBO e diminuição do oxigênio. Os sistemas de produção agrícola influenciam a carga de fósforo transportada para os rios. 

A maior parte do fósforo transportado está associada a sedimentos provenientes das áreas agrícolas que uma vez depositados no fundo de rios e lagos, virá a ser liberado para a água por meio dos processos bioquímicos (LUCHIARI et al., 1997).

• O papel do fósforo nos processos de eutrofização dos recursos hídricos apresenta relações complexas com as características de qualidade da água, destacando entre estas, o “input” ou entrada de fósforo, a concentração de oxigênio dissolvido, a produtividade primária do fitoplancto, a biodiversidade do ambiente aquático, o estado trófico, a demanda bioquímica de oxigênio, etc.(CORREL, 1998).

Em ambientes tropicais não tem sido constatada, em grande escala, a contaminação das águas por fosfato, principalmente no Brasil. Esse fato pode ter a seguinte explicação: o fosfato ainda não é usado em demasia, como nos países de primeiro mundo; os solos apresentam grande capacidade de fixação de fósforo; o perfil dos solos é relativamente profundo, minimizando efeitos de lixiviação; e uso mais freqüente de compostos de rápida assimilação pelas plantas.

Nutrientes e Seus Impactos nos Agroecossistemas

Potássio:

• O potássio é conhecido por desempenhar uma função vital na fotossíntese, na translocação de fotossintetizados, na abertura e fechamento dos estômatos, na ativação de enzimas de plantas e em muitos outros processos.

Plantas deficientes em K não conseguem utilizar a água do solo e, conseqüentemente, os nutrientes em quantidades suficientes. A qualidade das plantas deficientes em K é inferior às demais. O K é conhecido como o nutriente da qualidade devido aos seus importantes efeitos sobre o tamanho, forma, cor, sabor e resistência à armazenagem.

• A principal fonte de K é o mineral silvita, fonte de cloreto de potássio (KCl) que tem, em média, 60% de K2O e se encontra em rochas sedimentares, conhecidas por evaporitos, associada à halita (NaCl). Sulfato de potássio (K2SO4), nitrato de potássio (KNO3) e, ainda, sulfato de potássio e magnésio K2Mg(SO4)2 completam o grupo de fertilizantes potássicos minerais. Assim, para um entendimento mais amplo, o K está presente no solo sob quatro formas: 

a) potássio que ocorre como um componente estrutural de minerais primários, tais como micas e feldspatos potássicos, e que se torna disponível apenas pela decomposição desses minerais;
b) potássio que é temporariamente aprisionado entre camadas de argilas laminares expansivas, tais como ilita e montmorilonita;
c) potássio trocável retido eletrostaticamente pelos colóides do solo carregados negativamente, podendo ser substituído e extraído pro tratamento com sais neutros, como o acetato de amônio e
d) potássio solúvel, presente em pequena quantidade na solução do solo. 

As formas trocáveis e da solução do solo estão prontamente disponíveis para as plantas, sendo aquelas normalmente extraídas e medidas pela maioria dos métodos de análise de solo para K “disponível” Essas formas de K são as mais importantes para as culturas desenvolvidas em solos altamente intemperizados, normalmente pobres em argila expansiva, contendo quantidades muito limitadas de minerais de K sujeitos à decomposição, (POTAFOS, 1990).

• Em áreas tropicais, no entanto, sobretudo em áreas de cultivo intensivo de cana-de-açúcar, tem-se usado a vinhaça como fonte de K, em razão de sua grande disponibilidade como subproduto ou resíduo das indústrias sucroalcooleiras.

Impactos do uso do potássio:

• De um modo geral, não tem sido constatada, em ambientes tropicais, ações impactantes expressivas decorrentes do uso de fertilizantes potássicos, seja no solo seja na água superficial ou subterrânea. No entanto, trabalho desenvolvido por Camargo et al. (1987), sobre o uso da vinhaça, indicou que ela pode contribuir com cloretos, carbono orgânico, amônia e nitrogênio orgânico que oferecem riscos para a qualidade da água subterrânea.

Estudos relizados por Hassuda (1989) sobre o comportamento da vinhaça em solos de recarga de aqüíferos mostraram que os elementos ferro, alumínio e manganês sofreram transporte para regiões mais profundas, com maior teor d’água, ao passo que a adsorção de nutrientes como cálcio, potássio, magnésio e fósforo ocorreu na zona não saturada, ou seja, em condições de mais baixa profundidade no solo. 

• Foi observado também que em condições anaeróbicas, principalmente a partir de 3 metros de profundidade, na presença de carbono orgânico oriundo da aplicação da vinhaça, houve favorecimento aos processos de desnitrificação. Cloretos, carbono orgânico, amônia e nitrogênio orgânico são produtos potencialmente poluidores de águas subterrâneas.

Em culturas irrigadas, adubações contínuas ou inadequadas com fertilizantes de elevado índice salino, como o cloreto de potássio, induzem a problemas de salinidade na zona radicular, bem como ao favorecimento à eutrofização dos mananciais, o que exige cautela e atenção especiais no manejo de adubações por meio da fertirrigação.

Cálcio:

• O cálcio é um elemento de ocorrência generalizada na natureza. Contudo, existem muitos solos pobres em cálcio, seja em teor total ou em teor disponível às plantas. Tais solos, normalmente são e caráter ácido, ou seja, com pH abaixo de 7,0 à exceção dos solos ácricos. Nas plantas, os sintomas visuais de deficiência de cálcio não são comuns, muitas vezes, pelo fato de estarem associados à deficiência de outros elementos como Mg e toxidez de Al e Mn. O Ca aparece como um dos elementos mais utilizados na agricultura e como o constituinte de destaque dos corretivos e adubos.

As principais fontes primárias de cálcio são as rochas carbonatadas, representadas pelos calcários e mármores, e os minerais silicatados a exemplo dos plagioclásios cálcicos e minerais máficos como olivinas, piroxênios e anfibólios. A gipsita (CaSO4) é outra fonte de Ca, embora não seja usada para esse fim, em razão da não disponibilidade desse elemento para as plantas. No entanto, quando aquecida e moída, dá origem ao gesso que pode ser usado como fonte de Ca e enxofre.

• No solo, quando os silicatos se decompõem sob influência da água e do CO2, dá-se a liberação de Ca2+ na forma solúvel, que pode ser absorvido pelas plantas. Normalmente, os íons de cálcio encontram-se adsorvidos aos colóides do solo, notadamente nas argilas do tipo 2:1 (BARBER, 1967).

Impactos do uso de cálcio:

• O impacto negativo mais evidente em decorrência do uso de Ca em excesso é o favorecimento à dispersão dos colóides do solo, já que entre muitos cátions, ele exibe menor raio iônico; essa condição favorece a formação de um raio hidratado maior, gerando o fenômeno dispersivo. A dispersão dos colóides do solo significa o desencadeamento de um processo erosivo, uma vez que ocorre a desestruturação dos agregados com o conseqüente preenchimento dos poros, principalmente os mesoporos e microporos; com isso, as condições tornam-se mais favoráveis ao escoamento superficial da água e ao arraste das partículas de solo (JUCZ, 1987).

Magnésio:

• Em épocas passadas, o Mg era tido como um elemento não essencial às plantas, havendo uma crença de que seu emprego era desnecessário. Todavia, essa concepção foi superada, tanto que nos dias atuais sabe-se que o Mg tem papel preponderante na nutrição vegetal.

A fonte primária do Mg está nas rochas carbonatadas e em vários minerais silicatados ricos em Fe e Mg, como horblenda, augita, olivina, talco, serpentina, clorita e biotita dentre outros. Nas rochas carbonatadas, a dolomita é o principal mineral que contem Mg.

• A exemplo do Ca, o Mg é usado em larga escala. É um dos constituintes de corretivos de acidez e de adubos. Muitas culturas manifestem deficiências nesse elemento, a exemplo das olerícolas.

Para Millar (1955), o Mg não exerce, como o Ca, grande influência sobre as condições físicas, químicas e biológicas do solo. Ao contrário do Ca, o Mg apresenta leve tendência de reduzir o estado de floculação dos colóides quando presentes em condições equilibradas no solo. Contudo, o Mg não chega a prejudicar as propriedades do solo, até porque seu teor trocável no solo é bem menor que o do Ca, prevalecendo o efeito desse último.

• Mesmo exercendo pouca influência sobre as condições do solo, no que se refere às plantas, o Mg é de grande importância devido à sua condição de elemento essencial. Além disso, tem-se verificado um efeito positivo do Mg na absorção de P (MELLO et al., 1983).

Impactos do uso de magnésio:

• Concentrações elevadas de Mg disponível podem induzir ou inibir a disponibilidade de K, causando a deficiência deste elemento nas plantas. Assim, nesse caso recomenda-se o uso conjunto desses dois elementos sempre com uma relação K/Mg mais equilibrada, ou seja, concentrações mais elevadas de K combinadas com baixas concentrações de Mg (MELLO et al., 1983).

Por outro lado, concentrações muito baixas de Mg disponível podem ser inibidas pelo K, evidenciando assim, que existe forte competição iônica entre eles. Tanto é que Berger & Pratt (1963) citados por Mello et al. (1983), consideram que uma relação percentual ideal para a saturação do complexo coloidal do solo deve ser a seguinte: Ca =65%, Mg=10%, K=5% e H=20%.

• O magnésio é um elemento essencial para a vida animal e vegetal. A atividade fotossintética da maior parte das plantas é baseada na absorção da energia da luz solar, para transformar água e dióxido de carbono em hidratos de carbono e oxigênio. Esta reação só é possível devido à presença de clorofila, cujos pigmentos contêm um composto rico em magnésio. 

Nos sistemas animais, o magnésio também desempenha um papel importante em reações de catálise enzimática envolvendo o grupo dos fosfatos e que estão associadas à transferência de energia e ao estímulo ao nível muscular. A falta de magnésio no corpo humano pode provocar diarréia ou vômitos bem como hiperirritabilidade ou ligeira calcificação nos tecidos. 

• Em casos extremos, essa deficiência provoca tremuras, desorientação ou mesmo convulsões que levam à morte. Um adulto necessita, diariamente, de 300 mg de magnésio para um bom equilíbrio eletrolítico. O excesso de magnésio é prontamente eliminado pelo corpo. No entanto, deve se ter atenção com compostos de magnésio como o sulfato ou o hidróxido, que são laxantes e purgativos bastante eficazes.

Enxofre:

• O enxofre é um elemento essencial às plantas, apesar de não ter merecido a devida importância até pouco tempo. Embora o enxofre seja normalmente exigido em baixas doses pelas plantas, existem algumas que exigem-no em quantidades iguais ou maiores que as de fósforo. Para Malavolta (1979), as necessidades de enxofre são da mesma ordem que as de fósforo, sendo que culturas como cana-de-açúcar, batatinha, algodoeiro, feijoeiro, cebola, couve-flor e tomateiro exigem mais enxofre do que fósforo.

As fontes de S são de natureza mineral e orgânica. As fontes minerais incluem o S elementar, que é o enxofre puro; os sulfetos como os minerais pirita (FeS2), galena (PbS), blenda (ZnS), calcopirita(CuFeS2) e outros de menor ocorrência; os sulfatos, tais como gipsita (CaSO4.2H2O) e anidrita (CaSO4) principalmente. Como não há grande disponibilidade desses minerais na natureza, para que possam ser aplicados diretamente, passou-se então à produção de fertilizantes contendo enxofre. 

• Dentre esses destacam-se o sulfato de amônio, sulfonitrito de amônio, nitrosulfato de amônio, uréia - sulfato de amônio; uréia compacta e/ou perolada com gesso agrícola e sulfonitrocálcio dentre outros. Outras fontes de S são o SO2 da atmosfera e os agrotóxicos.

Impactos do uso de enxofre:

• Em relação à ação impactante negativa decorrente do uso do S, em sistemas agrícolas, não há muitos dados disponíveis na literatura que comprovem tal ação. Contudo, o excesso desse elemento pode ocasionar distúrbios às plantas, sobretudo em solos de salinidade mais elevada, onde o processo de mineralização do S é acelerado. Todavia, os compostos e fertilizantes fabricados encerram uma gama de elementos, que aparecem como impurezas ou subprodutos. 

Tais elementos, muitas vezes do grupo dos pesados, podem, certamente, ser os responsáveis por maiores danos nos agroecossistemas, notadamente nos organismos e no próprio homem.

• O fosfogesso é um desses compostos que contêm uma gama de metais pesados; é oriundo da fabricação do ácido fosfórico e, portanto, distinto do gesso obtido por mineração. Sua produção anual é relativamente alta no Brasil. 

O fosfogesso pode ser utilizado como condicionador de solos sódicos, por possuir efeito floculante, como fonte de S e ainda de Ca e como redutor da atividade de alumínio no solo. Limitações ao uso do fosfogesso podem surgir em razão da presença de metais tóxicos e radionuclídeos (ALCORDO & RECHCIGL, 1995; RUTHERFORD et al., 1996).

Micronutrientes:

• Os micronutrientes considerados importantes para as plantas são: boro, cloro, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel e zinco. Já para os animais os micronutrientes mais importantes são cobre e manganês (ativadores dos processos enzimáticos), zinco e manganês (integrantes da estrutura de metalo-enzimas), cobalto (vitamina), cromo (integrante de um complexo orgânico conhecido por FTG que trabalha em conjunto com a insulina), além de outros como, níquel, vanádio e molibdênio, conforme descrito por Tokarnia et al. (2000).

As fontes primárias de micronutrientes incluem as rochas ígneas básicas e ultrabásicas, as rochas sedimentares, entre elas as carbonatadas, e algumas metamórficas.

• Os minerais blenda (ZnS), cobre nativo (Cu), turmalina [H2MgNa9(BO)2SiO4O2] , bórax (Na2B4O7.10H2O) e pirolusita (MnO2), bem como a ilmenita [ xFe2O3.(1-x) FeTiO3, x=0,15), magnetita( Fe3O4), com substituição isomórfica do Fe por Cu, Zn, Ti, Mn, Co, Ni, B, Cr e outros como clorita - Mg3 (Si4O10).(OH)2.Mg3.(OH) e halita (NaCl) são minerais potenciais constituintes de micronutrientes. 

Em regiões tropicais e subtropicais os solos originados de rochas básicas apresentam, na fração argila, a maghemita (gFe2O3) que é o mineral dominante do aporte de micronutrientes e , dentre eles, alguns metais pesados. Por outro lado, as fontes secundárias de micronutrientes incluem fertilizantes artificiais, resíduos agrícolas, resíduos agroindustriais, industriais e urbanos e pesticidas, que quase sempre carregam consigo outros elementos associados, tais como metais pesados e outros de toxicidade elevada.

• A questão da disponibilidade dos micronutrientes para as plantas está centrada no pH. Na medida em que o pH aumenta, diminui a disponibilidade de boro, cobre, ferro, manganês e zinco, aumentando a disponibilidade de cloro e molibdênio (ROCHA & MALAVOLTA, 1988).

Deficiências de micronutrientes podem também ser devido à indução provocada por adubação. A adubação fosfatada, por exemplo, provoca diminuição no teor de zinco em milho, ao passo que a adubação nitrogenada pode provocar carência de cobre, ferro, manganês e zinco. Também altos níveis de potássio podem induzir deficiência de zinco.

• Desse modo, torna-se muito importante que tais compostos (fosfatos e adubos nitrogenados) sejam aplicados em doses estritamente necessárias, conforme as recomendações para cada caso em particular, envolvendo tipo de cultura e tipo de solo.

Impactos decorrentes do uso de micronutrientes e outros elementos:

• A preocupação ambiental emergente do uso cada vez mais intenso de restos agrícolas, industriais e urbanos é a quantidade de substâncias tóxicas que se incorpora ao solo. Entre estas, os metais pesados, que passam por um processo de concentração cada vez mais intenso, com seus ciclos biogeoquímicos naturais constantemente alterados pelas atividades antropogênicas.

Alguns resíduos industriais, por exemplo, mesmo sendo considerados como matéria prima para obtenção de micronutrientes de uso agrícola, devem ser analisados cuidadosamente, pois podem encerrar metais pesados em quantidades comprometedoras, tais como Cd, Cr, Ni e Pb não só para plantas mas também para animais. 

• No caso das plantas, normalmente os efeitos contaminantes tem sido mínimos em decorrência das pequenas doses aplicadas ao solo, principalmente quando o objetivo é a adubação com micronutrientes (LIMA et al., 1991; MORTVEDT, 1991). Todavia, com a adoção de uma agricultura mais intensiva, com um número cada vez maior de insumos, alguns elementos indesejáveis têm aumentado substancialmente no solo.

Para Grossi, 1993; Berrow & Webber, 1972; Kabata-Pendias & Pendias, 1985; Purves, 1977 a existência de normas preconizando teores toleráveis de metais contaminantes em materiais orgânicos utilizáveis na atividade agrícola é baseada em estudos regionais. 

• Nesse aspecto, a utilização desses materiais em outros ambientes, como critério para definição de limites toleráveis, não é totalmente confiável, pois as reações do fertilizante variam de acordo com o tipo de solo. Essa preconização de teores toleráveis de contaminantes encontra alguns complicadores, principalmente na avaliação da poluição de um solo, curso d’água ou planta, dada a variedade de combinações possíveis dos fatores ambientais como chuva, temperatura, umidade, tipo de solo, microorganismos presentes, manejo da cultura, espécie e variedade cultivada, dentre outros.

Na parte animal, sobretudo em relação ao homem, a medicina tem procurado uma interação com as questões ambientais na busca da origem de várias patologias, por meio da chamada geomedicina. 

Nesse particular, a área de toxicologia humana tem obtido avanços consideráveis, conseguindo estabelecer um sem número de sintomas orgânicos em decorrência da presença de várias substâncias tóxicas ao organismo, dentre elas muitos metais pesados.

• Relatos da literatura médica homeopática e da toxicologia mostram, por exemplo, que o Mn em excesso, pode provocar paralisia nos membros inferiores, enfermidade de Parkinson, rosto inexpressivo, semelhante a uma máscara e constipação intestinal; o Cu e B em níveis tóxicos, causa o atrofiamento dos testículos, retardamento mental leve, retardamento no desenvolvimento psicomotor, convulsões e concentração difícil. 

No caso específico do B, ainda foram identificados os sintomas de terror noturno, medo de cair, sobressaltos com facilidade e debilidade nas articulações ; no caso do Sr, a ansiedade, indução à mutagênese celular, alterações na calcificação dos ossos, decorrentes de distúrbios no metabolismo do cálcio ; para o V, a diminuição dos leucócitos, depressão, tremores, irritação cutânea, além de melancolia e vertigem ; Zn em excesso foi correlacionado com vertigens constantes, infecções repetidas, alterações no crescimento, desequilíbrio emocional, além de doenças com erupção constante da pele; Pb em níveis elevados teve correlação com dores abdominais, vômitos, agressividade, anorexia com fome violenta após ter ingerido quantidade normal de comida e ainda agressividade (SOUSA, 1996).

• Por outro lado, segundo Barreto, 2002, a deficiência de vários elementos também são problemáticas, como por exemplo: Silício (Si) - conhecido atualmente como o “mineral da beleza” ou “o cosmético”, é responsável pela maciez da pele, cabelos, dentes fortes, unhas e ossos resistentes. É atribuída ao silício a longevidade. O silício desempenha papel importante no sistema ósseo, vascular, nervoso, respiratório. Está presente na constituição dos tendões, da pele e da face; é um agente mineralizador e um precioso fortificador de todos os tecidos elásticos do organismo. 

Os estudiosos do silício, o consideram como “O Nutriente Esquecido”, uma vez que se encontra somente em pequenas quantidades no organismo; todavia, atribui-se a ele o papel de precursor de outros elementos, pela transmutação, o que justifica sua presença em concentrações mínimas no organismo e explica o efeito positivo observado em pessoas que sofrem de osteoporose e doenças ósseas, principalmente quando bebem águas ricas nesse nutriente (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Zinco:

• As principais características de deficiência de zinco no ser humano é o atraso no crescimento, no amadurecimento sexual e esquelético. Está presente em todos os tecidos e líquidos do organismo. É eliminado do organismo através da pele, dos rins e do intestino. Os líquidos prostáticos têm uma alta concentração do mineral. A absorção depende da concentração e é feita no intestino delgado. A desnutrição protéico-energética é frequentemente acompanhada por um fornecimento reduzido de zinco (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Cobre:

• A deficiência de cobre induz a hipopigmentação do cabelo e pele, mal formação óssea com fragilidade esquelética e osteoporose, anormalidades vasculares, cabelos não flexíveis. É amplamente encontrado nos tecidos, compondo proteínas, enzimas, as quais estão envolvidas em diversos compostos essenciais tais como: as proteínas complexas de tecidos conjuntivos do esqueleto e vasos sanguíneos, em uma variedade de compostos neuroativos envolvidos na função do sistema nervoso (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Várias substâncias quando em excesso reduzem a biodisponibilidade de cobre: cálcio/fósforo; drogas/medicações (penicilamina e tiomolibdatos); ferro; chumbo; sacarose/frutose; zinco.

Cromo:

• O cromo é um nutriente essencial que potencializa a ação da insulina e assim influencia o metabolismo de carboidratos, lipídeos e proteínas. Os países nos quais os alimentos refinados predominam na dieta são prováveis de ter uma elevada ocorrência de deficiência de cromo, devido a perdas apreciáveis do metal no processo de refinamento (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Manganês:

• O manganês é tanto um ativador como um constituinte de várias enzimas. A deficiência de manganês tem sido constatadas em diversas espécies animais, mas não, até então em humanos. Os sinais de deficiência de manganês incluem crescimento prejudicado, anormalidades esqueléticas, função reprodutiva alterada ou diminuída (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Selênio:

• A doença de Keshan é uma cardiomiopatia está sendo associada a uma deficiência de selênio em cereais básicos.  A doença de Kashin-Beck é uma osteoartropatia endêmica que também foi ligada com o baixo estado do selênio. A deficiência de selênio que ocasiona essas doenças é atribuída ao solo que é deficiente ou que o selênio ficou fixado (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Molibdênio:

• Faz parte de várias enzimas, tem efeito sobre a produção de ácido úrico. Uma deficiência de molibdênio leva o paciente à irritabilidade, coma, taquicardia, taquipnéia e cegueira noturna. É atribuída a deficiência de molibdênio a certas formas de câncer de esôfago. É encontrado no esmalte dos dentes (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Lítio:

•  A ação farmacológica do lítio é aproveitada no tratamento de psicose maníaco-depressiva. O sal de lítio tem sido usado mundialmente como um tratamento efetivo para episódios maníacos depressivos (SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Diante do exposto, torna-se muito importante que os micronutrientes, tanto aqueles necessários para as plantas como para os animais, incluindo o homem, estejam presentes nas plantas e nos alimentos, em geral, em concentrações que não causem danos. 

• No caso das plantas, em particular, é necessário que os micronutrientes sejam aplicados em doses estritamente necessárias, conforme as recomendações para cada caso em particular, envolvendo tipo de cultura e tipo de solo (MALAVOLTA, 1991; ROSA, 1991; LIMA et al., 1991; MALAVOLTA, 1994; SOUSA, 1996; BARRETO, 2002).

Nutrientes e Seus Impactos nos Agroecossistemas