Nutrientes Vegetais no Meio Ambiente

Nutrientes Vegetais no Meio Ambiente

• A demanda crescente em relação à produção de alimentos tem levado o homem à busca incessante de produtos orgânicos e inorgânicos que possam, de alguma forma, aumentar a produtividade agrícola. A esses produtos, que influenciam diretamente no balanço de nutrientes do solo, convencionou-se chamarem fertilizantes.

Nos últimos 48 anos, as aplicações tanto de fertilizantes quanto de agrotóxicos têm aumentado de forma expressiva, com acréscimos correspondentes na produção de alimentos. Todavia, tem se reconhecido que não será mais possível continuar aumentando o volume de aplicação desses insumos, tanto em função do limite suportável pelo solo quanto pelo risco que oferecem ao meio ambiente. 

• Além de serem produzidos a partir da energia fóssil, que é um recurso finito, aumentos excessivos na aplicação, ou mesmo manutenção de altas dosagens de alguns fertilizantes, têm causado reduções de produtividade de algumas culturas, além de serem insumos de alto custo, o que tem diminuído, cada vez mais, o lucro do produtor rural.

Além desses aspectos, de ordem técnica e econômica, são cada vez mais preocupantes em todas as nações os problemas ambientais e de saúde pública que surgem a cada dia, afetando não apenas produtores e consumidores diretamente, mas o planeta como um todo, pela contaminação dos recursos naturais, tais como o ar e a água, indispensáveis à vida no Planeta.

• O presente trabalho mostra a complexidade que envolve os elementos químicos, em particular os nutrientes vegetais, com enfoque para seus ciclos geoquímicos e biogeoquímicos. Essa abordagem tem o propósito de evidenciar que o tema é relevante e complexo e, por isso mesmo, inesgotável sob o ponto de vista da pesquisa na busca de soluções para as questões agroambientais.

Propõe-se, ainda, uma abordagem sobre os efeitos ou impactos positivos e negativos decorrentes do uso de fertilizantes e corretivos de acidez de solos no ambiente agrícola, com inferências aos riscos de contaminação que podem causar aos mananciais hídricos, tanto superficiais quanto subterrâneos, tomando como referência dados de pesquisa em condições de clima tropical, enfatizando exemplos brasileiros.

Nutrientes Vegetais no Meio Ambiente

Ciclos de Nutrientes:

• Existem mais de dez elementos químicos essenciais à nutrição vegetal. Dois desses, cálcio e magnésio, são aplicados em maior quantidade e seu veículo principal é o calcário, um corretivo de acidez dos solos. Embora não seja considerado como fertilizante, o calcário, fonte de cálcio e de magnésio, exerce grande influência na nutrição das plantas. 

Outro elemento presente em diversos fertilizantes comerciais é o enxofre, que assume importância para determinadas culturas. Assim, na condição de macro-elementos restam o nitrogênio, fósforo e potássio que constituem três grupos de materiais fertilizantes, amplamente e intensamente utilizados na agricultura.

• Os fertilizantes podem ser considerados contaminantes, por causarem desvios na composição normal do meio ambiente, quando fornecem quantidades variáveis de elementos traços (MALAVOLTA, 1994), muitos deles reconhecidos como metais pesados e outros como micronutrientes.

Os micronutrientes nas plantas constituem um grupo especial de elementos fertilizantes, formado principalmente por boro, cloro, cobre, ferro, manganês, molibdênio e zinco (DECHEN et al., 1991). 

Já nos animais, os micronutrientes essenciais incluem o cobalto, cobre, ferro, iodo, manganês, molibdênio, selênio e zinco (ROSA, 1991).

• Os corretivos, por sua vez, são constituídos por rochas carbonatadas de diversas origens e que encerram relações percentuais diferenciadas entre cálcio e magnésio, as quais definem as condições calcítica, dolomítica e magnesiana (BARBER, 1967; GOMES, 1994). 

Nesse grupo, insere-se ainda o gesso que possui dupla função: suprir as plantas de enxofre e cálcio e propiciar o deslocamento de nutrientes e alumínio para as partes mais profundas do perfil, favorecendo a nutrição de plantas e o desenvolvimento do sistema radicular em profundidade, que por sua vez propicia maior resistência à “veranicos”.

• Em essência, os corretivos são produtos que contêm substâncias capazes de corrigir uma ou mais propriedades do solo que sejam desfavoráveis ao crescimento das plantas, sem causar qualquer prejuízo. Existem os corretivos de acidez, alcalinidade, salinidade e os melhoradores ou condicionadores do solo. Todos, no entanto, visam promover a melhoria das propriedades físicas e químicas do solo.

O uso de fertilizantes no solo deve obedecer sistematicamente as recomendações agronômicas, mediante análises químicas prévias para fertilidade. 

• Por se tratar de corpos estranhos ao solo, as reações e alterações processam-se física, química e biologicamente podendo causar impactos, tanto negativos quanto positivos nesse ambiente e no agro-ecossistema como um todo.

Em escala global, os ciclos de nutrientes são conhecidos como ciclos biogeoquímicos. Esta classificação se deve ao fato de que esses ciclos constituem um sistema composto por uma parte viva (bio) e uma parte sem vida (geo).

• Todos os ciclos biogeoquímicos envolvem interações entre solo e atmosfera, e por isso podem ser classificados em dois grupos: gasoso e sedimentar. No ciclo gasoso, o principal reservatório é a atmosfera. Neste ciclo os nutrientes C, H, O e N entram e saem da biosfera na forma gasosa. O ciclo sedimentar tem a crosta terrestre como principal reservatório (GOMES et al., 2000).

O funcionamento dos ecossistemas baseia-se na circulação dos nutrientes entre os diversos compartimentos. Nos ecossistemas terrestres os ciclos se iniciam a partir do momento em que os nutrientes são liberados no compartimento solo, onde a maior parte se liga a componentes orgânicos e inorgânicos, enquanto uma pequena porção se mantém na solução do solo.

• Com exceção do carbono, todos os nutrientes são absorvidos pelas plantas desse compartimento (NEWBOULD, 1978). Mesmo nos agroecossistemas terrestres considerados mais estáveis, constantemente ocorrem perdas de nutrientes nas águas de drenagem. 

Em contrapartida, sempre ocorre reposição deles por diversos meios, tais como as chuvas e o intemperismo das rochas. Todos os ecossistemas, tanto os naturais quanto aqueles modificados pelo homem, apresentam, dentro dos compartimentos biótico e abiótico, diversos outros sub-compartimentos e complexos mecanismos de transferência envolvidos no ciclo dos elementos. 

• Desse modo, todos os ciclos biogeoquímicos podem ser considerados policíclicos, pois um elemento pode circular ao longo de muitos processos dentro de um determinado compartimento, como exemplo as plantas (NEWBOULD, 1978). 

Os ciclos apresentam diferenças em relação à troca do nutriente entre os compartimentos biótico e abiótico. Em geral (EMBERLIN, 1984), os ciclos gasosos são mais perfeitos ou completos do que os ciclos sedimentares. Embora ambos sejam considerados estáveis, os ciclos sedimentares são mais susceptíveis a desequilíbrios causados pela ação do homem.

• Em ecossistemas naturais como uma mata ou pastagem nativa, os ciclos biogeoquímicos se mantêm em equilíbrio dinâmico, controlado basicamente pelos componentes da comunidade biótica. 

Considerando-se sistemas naturais ou agroecossistemas, segundo Odum (1971) quanto mais tempo os elementos puderem ser mantidos dentro de uma área e utilizados por sucessivas gerações de organismos, tanto menores serão as perdas e, portanto, menor será a necessidade de reposição desses elementos a partir de fontes externas. Esse enunciado contém o princípio da sustentabilidade dos ecossistemas. Diversos fatores influenciam a velocidade de ciclagem de cada nutriente nos ecossistemas (EMBERLIN, 1984):

A natureza do elemento: o ciclo de alguns nutrientes é mais rápido do que outros devido a suas características químicas e também ao modo como são utilizados pelos organismos. Nutrientes de ciclo gasoso apresentam em geral ciclagem mais rápida do que nutrientes de ciclo sedimentar;
A taxa de crescimento das plantas e animais: essa taxa afeta a taxa de absorção do nutriente e conseqüentemente seu movimento na teia alimentar;
A taxa de decomposição da matéria orgânica: essa está em função direta do clima e do tipo de solo. Em regiões quentes e úmidas a biomassa vegetal que cai ao solo é rapidamente decomposta pela ação dos
A ação do homem: as atividades humanas influenciam a taxa de ciclagem dos nutrientes. A agricultura, por exemplo, modifica a taxa natural de perda dos nutrientes do solo nas águas de drenagem.

A intervenção do homem nos ecossistemas naturais com o objetivo de produzir alimentos e fibras, transformando-os no que se convencionou chamar de agroecossistemas, influencia diversas etapas dos ciclos biogeoquímicos dos elementos, afetando em conseqüência sua estabilidade. O grau de intervenção pode variar em função do sistema agrícola adotado e, em conseqüência, também o grau de alteração dos ciclos. 

• As modificações impostas pelas atividades agrícolas alteram a dinâmica natural dos processos e vias do ciclo dos elementos, o que pode resultar em aumento ou decréscimo da quantidade deles em alguns compartimentos do ciclo e mesmo em perdas consideráveis para fora do sistema. As perdas são devidas à exportação dos elementos contidos nos produtos agrícolas que saem do campo. Portanto, agroecossistemas podem ser considerados sistemas abertos, pois os nutrientes são transportados para fora dos limites do sistema. 

Além dessas, também ocorrem perdas por meio de processos naturais como a erosão e o escoamento superficial das águas de chuvas, processos esses que em geral se intensificam em tais sistemas. Isso ocorre devido às modificações impostas aos diversos compartimentos dos ciclos pelas práticas de manejo agrícola adotadas, que incluem entre outros aspectos, movimentação do solo, substituição da vegetação nativa diversificada por uma única espécie ou poucas espécies, geralmente exóticas, uso de práticas culturais e adubações.

• Como forma de dar uma visão global da dinâmica dos principais elementos que participam ativamente no metabolismo das plantas.

Ciclo do Carbono:

• O carbono apresenta ciclo do tipo gasoso, pois sua principal reserva é o dióxido de carbono da atmosfera. Embora esse reservatório compreenda somente 0,03% por volume da atmosfera, o carbono é o mais importante constituinte orgânico.

Na natureza, o carbono ocorre sob a forma de vários compostos químicos que estão sendo transformados continuamente e se movimentam dentro de dois grandes ciclos que estão mutuamente interconectados. Um é o ciclo do carbono inorgânico, ou ciclo do carbonato, no qual o carbono passa por uma série de reações químicas. O outro é o ciclo do carbono orgânico, no qual encontra-se envolvido os processos de biossíntese e mineralização de matéria orgânica.

• Na atmosfera, o carbono ocorre predominantemente na forma gasosa (CO2), e na litosfera como carbonatos e carbono orgânico fóssil. Essas duas formas estão associadas com o carbonato da hidrosfera (oceanos) num sistema de tamponamento (H2CO3 * HCO3 * CO23), conforme Gomes et al. (2000).A quantidade relativa do carbono atmosférico para o carbono inorgânico da hidrosfera e para o carbono da litosfera é em torno de 1:60:105.

A quantidade de carbono orgânico da biosfera é quase igual ao da atmosfera. A razão do carbono orgânico marinho para o carbono orgânico terrestre é da ordem de 1:66 para biomassa viva e 1:1 para carbono orgânico dissolvido e particulado*. (*vide explicação no memorando de encaminhamento das correções). Neste capítulo será dada maior ênfase ao ciclo do carbono orgânico, pela sua grande importância no processo produtivo agrícola.

• O carbono orgânico constitui 40-50% do tecido dos vegetais e dos microorganismos. Aproximadamente 90 bilhões de kg de CO2 são consumidos anualmente pela vegetação. Assim, todo o CO2 da atmosfera poderia ser consumido com 20-30 colheitas das plantas cultivadas, se não houvesse retorno do mesmo para a atmosfera. 

O CO2 é convertido a carbono orgânico pela ação de microrganismos fotoautotróficos, das plantas verdes e das algas. As plantas clorofiladas utilizam-no como única fonte de carbono. Os animais obtêm a matéria carbonatada via alimentação.

• O processo inverso ocorre quando animais, vegetais e microorganismos morrem e são decompostos. Parte do carbono total das espécies mortas é imobilizada nas células microbianas dos organismos decompositores, parte fica no solo na fração orgânica e a maior parte volta à atmosfera na forma de CO2. A combustão de vegetais, lenha, carvão, combustíveis, além de outros, é outra forma de adição de gás carbônico à atmosfera. Porém, o processo de decomposição biológica é o principal responsável pela emissão de CO2 para a atmosfera.

A atmosfera funciona como uma ponte entre o ciclo do carbono da parte terrestre e o ciclo do carbono que ocorre nos oceanos. Nesse último, o CO2 dissolvido na água é assimilado pelo fitoplancto que libera oxigênio para a água. O zooplancto e animais marinhos consomem o carbono fixado pelo fitoplancto e utilizam o oxigênio dissolvido na água para sua respiração. A decomposição da parte aquática que morre libera CO2. Parte desse retorna para a atmosfera e parte fica dissolvida na água.

• A queima dos combustíveis fósseis é capaz de adicionar 2 mg.kg-1 de gás carbônico aos 320 mg.kg-1 do mesmo da atmosfera, por ano. Mas, estima-se que desses 2 mg.kg-1 apenas 0,7 mg.kg-1/ano vai mesmo para a atmosfera. O restante, 1,3 mg.kg-1/ano é assimilado pelas plantas e boa parte volta aos oceanos (CERRI, 1995; GOMES et al., 2000).

O carbono constitui o esqueleto e a base de todos os sistemas biológicos, porém, a quantidade global disponível para reciclagem é considerada muito pequena, principalmente na forma de CO2.

• O carbono está armazenado nos sedimentos, combustíveis fósseis, nas águas dos oceanos, matéria orgânica morta, vegetação terrestre e na atmosfera. Em termos de pronta utilização, o gás carbônico da atmosfera e dos oceanos são os dois principais.

As plantas liberam o CO2 para a atmosfera pela respiração e o assimilam pelo processo de fotossíntese. Já o fitoplancto retira o CO2 dissolvido da água dos oceanos. Estima-se que o processo de fotossíntese nos oceanos seja pelo menos 8 vezes maior que o terrestre. Por esta razão, as formas de carbono dissolvidas predominam sobre as terrestres e aéreas.

• A vegetação terrestre, por exemplo, consome 3,5 vezes o CO2 que libera. A quantidade assimilada passa a fazer parte dos constituintes orgânicos e tecidos vegetais em crescimento. Essa quantidade a mais que é assimilada fica em formas pouco disponíveis. O déficit de CO2 gerado no processo é compensado pela liberação do mesmo, por vulcões, águas termais e outras fontes.

Em relação à quantidade total de carbono existente na terra, a fração imobilizada (armazenada) pelas plantas é muito pequena. A vegetação terrestre armazena em torno de 450 bilhões de toneladas de carbono para um total de 20.050.000 bilhões de toneladas.

• No ambiente agrícola, as quantidades envolvidas de carbono são muito pequenas em relação ao total do ciclo. Mas, mesmo as pequenas quantidades que são incorporadas no solo pelo manejo das plantas cultivadas provocam benefícios enormes ao sistema produtivo. Além de influências na cobertura do solo, o manejo de plantas e resíduos orgânicos afeta* (vide explicações no texto do memorando de encaminhamento) as características físicas do solo e processos biológicos que nele ocorrem, com conseqüente aumento na capacidade de armazenamento de água e disponibilidade para as plantas cultivadas.

Os compostos húmicos, que constituem os produtos finais da decomposição, têm influência mais permanente sobre a formação de agregados e estabilidade estrutural do solo.

• Nos solos cobertos com florestas, a principal fonte de carbono do solo é a liteira, sendo que o aporte anual pode ser estimado em 0,35 a 0,40 kg.m-2 (CERRI, 1995). Segundo os mesmos autores, há rápida mineralização da matéria orgânica vegetal e humificação de parte do carbono que é fixado. A acumulação do carbono no solo é compensada pela mineralização de uma parte do carbono humificado. No equilíbrio os ganhos são equivalentes às perdas. O estoque de carbono é, em grande parte, determinado pelo tipo de solo. O pH, a drenagem e principalmente a textura são as propriedades que mais determinam a quantidade de carbono.

Para um mesmo solo e na mesma área, a variabilidade do teor de carbono pode ser muito grande. Cerri (1995) coletou 325 amostras de solo nas profundidades 0-10; 10-20 e 20-30 cm de um Latossolo Amarelo sob floresta e obtiveram valores bem distintos.

• Por este quadro é possível verificar que na camada de 0-10 cm o valor máximo de carbono obtido foi 31 vezes maior que o valor mínimo, o que dá uma idéia da magnitude de variação encontrada naquele solo.

Um dado interessante foi obtido por Cerri (1995) quando fizeram um balanço de perdas e ganhos de carbono no sistema solo-pastagem-atmosfera, na região da Amazônia. Dividiram o balanço do carbono em três períodos. O primeiro foi aquele que ocorre durante a queima da vegetação nativa. O segundo refere-se aos primeiros cinco anos de instalação de uma pastagem.

• Neste período de cinco anos é que ocorrem as principais mudanças nas propriedades e fluxo de gases no solo. O terceiro período considerado foi de cinco a trinta e cinco anos, quando ocorreram menores amplitudes de variação.

No período considerado de 0-35 anos, o sistema funciona como um fornecedor de carbono para a atmosfera. Estima-se, segundo Cerri (1995), um incremento de 8,4 a 15,3 kg.m-2 de carbono para a atmosfera devido ao desmatamento, queima e utilização do solo com pastagens bem manejadas.

• Em termos de concentração de CO2 da atmosfera, a conversão floresta/pastagem contribui com 0,9 a 1,9 g.m-3 no período de 35 anos. Isso representa, segundo os autores, 0,25 a 0,54% da concentração total de gás carbônico da atmosfera (354 g.m-3). 

O impacto na concentração de CO2 da atmosfera devido à conversão floresta-pastagem na Amazônia é muito pouco expressivo quando comparado com a emissão do mesmo pela queima de combustíveis fósseis no mundo, que representa um aumento anual de 2,6 g.m-3.

Ciclo do Nitrogênio:

• O nitrogênio é um dos elementos mais abundantes na natureza, constituindo cerca de 78% dos gases da atmosfera. O nitrogênio é o elemento chave da molécula das proteínas, base de toda a vida.

Sua deficiência reduz marcadamente a produção agrícola em quantidade e qualidade. O grande reservatório de N é a atmosfera 1015 t de N e os dois principais processos de transferência do mesmo para o solo, são a fixação industrial (como adubos) e a fixação biológica. Devido ao processo chamado de desnitrificação uma grande parte do N fixado volta para a atmosfera, fazendo com que a mesma se torne um deposito de N praticamente inesgotável.

• -Em termos aproximados, existem as plantas leguminosas que fixam em torno de 15 milhões de toneladas de N por ano; as outras espécies biológicas tais como algas, fungos, bactérias, além de outras, fixam por volta de 40 milhões de toneladas de N por ano; a fixação industrial (adubos) em torno de 30 milhões de toneladas por ano; as combustões contribuem com 8 milhões de toneladas; os eventos climáticos como chuva, descargas elétricas contribuem com mais ou menos 10 milhões de toneladas e por último aparece a contribuição juvenil (por vulcões) com cerca de 0,2 milhões de toneladas ano. Por outro lado, somente o processo de desnitrificação manda de volta para a atmosfera cerca de 85 milhões de toneladas ano de N. 

A fixação industrial é feita a partir do N do ar, que é separado por destilação fracionada do ar liquefeito em aparelho de LINDE e do hidrogênio, submetidos a altas temperaturas e pressões na presença de catalisador, obtendo-se a amônia (NH3). O H para a síntese da amônia vem do gás natural de petróleo, do gás residual das refinarias, da nafta ou mesmo do álcool. Na virada do século XX para XXI foi previsto um consumo de 60 milhões de toneladas de N na adubação (MALAVOLTA, 1994).

• Embora vários compostos nitrogenados orgânicos e inorgânicos estejam sempre presentes no solo, em quantidades geralmente pequenas, depósitos de dimensões razoáveis de sais minerais de N são raros e ocorrem apenas em regiões semi-áridas. A principal razão desse fenômeno é a elevada solubilidade dos referidos sais em água, o que os tornam muito susceptíveis à lixiviação. Esse fato, naturalmente impede a acumulação, exceto nas regiões onde a precipitação é muito baixa (MELLO et al.,1983).

Ciclo do Fósforo:

• O fósforo é um elemento químico relativamente escasso na natureza, embora seja essencial a todos os seres vivos, devido à sua participação fundamental nos processos energéticos das células. Sua deficiência provoca um desbalanço nas reações bioquímicas do sistema ATP-ADP, comprometendo o funcionamento responsável pelo armazenamento e transporte de energia celular, o que inviabiliza os demais processos celulares. Via de regra, o fósforo é o nutriente mais freqüentemente limitante em todos os agroecossistemas, sejam eles naturais ou artificiais, terrestres ou aquáticos, sendo que seu acréscimo naqueles ambientes reflete imediatamente na produtividade.

As fontes primárias de fósforo para os ecossistemas são as rochas que dão origem aos solos, e depósitos de fosfatos. Os principais minerais de rocha que contêm fósforo são as apatitas. Liberado a partir dessas fontes, o fósforo completa seu ciclo biogeoquímico, de natureza estritamente sedimentar, movimentando-se entre os compartimentos solo, água e organismos vivos.

• Portanto, o principal reservatório de fósforo encontra-se na litosfera, sendo estimado em 19 bilhões de toneladas a quantidade total contida nas rochas e minerais primários e cerca de 96 a 160 bilhões de toneladas a quantidade total existente nos solos (RITCHEY, 1983, citado por TSAI & ROSSETTO, 1992). Segundo Finck (1982), as reservas mundiais de fósforo contidas nos depósitos de fosfatos naturais (rochas fosfatadas), que são econômica e tecnicamente exploráveis, situam-se ao redor de cinco bilhões de toneladas.

Essas reservas poderiam durar cerca de 500 anos, mantidas as taxas de utilização atuais, que giram em torno de 10 milhões de toneladas de P por ano. A utilização do fósforo se dá principalmente na agricultura, sob a forma de fertilizantes fosfatados. Comparado ao uso agrícola o uso industrial pode ser considerado pouco expressivo.

• O fósforo aplicado ao solo nos agroecossistemas é, em parte, perdido por lixiviação e erosão, e em parte, exportado nos produtos agrícolas que saem das lavouras. A maior parte do fósforo carreado do solo nas águas de escoamento vai para os rios e depois para os oceanos, perdendo-se dos ecossistemas terrestres. 

Vê-se, portanto, que as atividades agrícolas do homem podem levar à escassez de fósforo para a própria agricultura, no futuro. Epstein (1975), citado por Tsai & Rossetto (1992) estima em cerca de 3,5 milhões de toneladas a quantidade de fósforo perdida para os oceanos anualmente. Uma vez no solo, o fósforo entra na biosfera quando é absorvido pelas plantas e microorganismos, retornando ao solo mediante a decomposição da matéria orgânica oriunda das plantas, animais e microorganismos. 

Nessa condição pode ser reabsorvido pelas plantas ou ligar-se a minerais de argila. No entanto, como já se comentou, sempre ocorrem perdas para fora do sistema, seja nas águas de drenagem, seja por exportação das colheitas.

• Dentre os mecanismos de movimentação do fósforo no ciclo biogeoquímico, a absorção pelas plantas é o mais importante como forma de entrada dele na biosfera. Por outro lado, a decomposição/mineralização da matéria orgânica representa o mecanismo mais importante de saída do elemento da biosfera para o compartimento abiótico.

Entre os ciclos biogeoquímicos, o do fósforo apresenta-se como o mais simples em termos de numero de compartimentos e vias de entradas e saídas. Ao contrário do ciclo do C, N e S, o do P não apresenta a fase atmosférica, a não ser em condições anaeróbias especiais na qual ocorre, com pouca significância, a formação do composto volátil fosfina (ETHERINGTON, 1975).

• Entradas de fósforo nos ecossistemas a partir da atmosfera ocorrem pela deposição do elemento sob a forma particulada, resultado da suspensão de partículas do solo pelos ventos e da fuligem oriunda de queimadas e de processos industriais (ESTEVES, 1988; MARGALEF, 1983). 

Embora vários autores considerem tais deposições atmosféricas do fósforo como entradas ao ciclo, deve-se ressaltar que esse processo não envolve a transformação biogeoquímica do elemento, mas apenas mecanismos físicos de transporte associados à circulação do ar.

• É conveniente definir as formas nas quais o elemento evolui dentro do ciclo. Uma diferença clara que sobressai em relação aos outros elementos, é que o fósforo não passa pela forma elementar (P), como acontece com o N, C, S e O. Seu percurso através do ciclo é feito sob a forma de ânions fosfato:

Existem divergências na literatura em relação às formas de fosfato que ocorrem na natureza, uma vez que para uma mesma espécie química a solubilidade e a adsorção variam em função de parâmetros como o cátion associado e o pH do meio, entre outros. 

• Embora essa classificação relativa às formas de fosfato sirva de base para o estudo de suas relações químicas no ambiente, alguns autores enfatizam que no estudo dos ecossistemas deve-se considerar principalmente a disponibilidade dos íons fosfato para os seres vivos. Sharpley & Halvorson (1994), sugerem que a disponibilidade das formas de fosfato para a comunidade biótica do solo não se relaciona estreitamente com a solubilidade que eles apresentam, pois mecanismos específicos de absorção de fosfato variam conforme o organismo em questão. 

Por exemplo, os ortofosfatos constituem a fração mais prontamente disponível para consumo biológico, mas uma série de organismos, principalmente micorrizas, é capaz de utilizar formas de fosfato aparentemente insolúveis.

• Em ecossistemas naturais a disponibilidade de fósforo é suficiente para a manutenção da comunidade biótica devido principalmente aos mecanismos que a própria comunidade desenvolveu para conservação desse elemento. 

Já nos agroecossistemas tais mecanismos de conservação são alterados. Acrescente-se a isso, o fato de que as atividades agrícolas, em geral, aceleram os processos naturais de escorrimento superficial e subsuperficial, contribuindo, assim, para o aumento da perda do fósforo dos agroecossistemas. 

Nesses sistemas, em que a exportação de alimentos e fibras resulta em carreamento de fósforo para fora do sistema, existe a necessidade de reposição do ele mento via adubação, que é a principal forma de entrada do fósforo nos agroecossistemas.

• Um segundo compartimento do ciclo do fósforo é constituído pelo próprio elemento presente no solo, embora sua disponibilidade para as plantas seja geralmente baixa. Para se ter uma idéia, a concentração de fósforo no solo em sua forma total varia de 1,25 a 7,5 mg.kg-1 de P nos solos considerados de pobre a moderadamente férteis. Nos solos mais férteis, essa concentração pode chegar a 30 mg.kg-1. Mesmo assim, o fósforo disponível às plantas chega a representar apenas entre 10 e 20% desse total nos casos mais severos de baixa fertilidade. 

Se considerarmos as camadas de solo mais comumente utilizadas pela agricultura no mundo inteiro, o montante de fósforo existente nas terras agricultáveis situa-se em torno de 100 milhões de teraton em sua forma total, constituindo-se, assim, como uma reserva estratégica desse elemento. Mesmo assim, quando o fósforo é introduzido nesses sistemas, há uma resposta muito positiva por parte da comunidade biótica.

• Uma análise dos trabalhos que relacionam o manejo agrícola à perda de P mostra que as perdas de P por erosão aumentam à medida que a parte de uma microbacia sob floresta diminui e a parte cultivada aumenta (SHARPLEY & HALVORSON, 1994).

Um aumento de perdas de P tem sido constatado após a aplicação de fertilizante fosfatado (SHARPLEY & SYERS, 1976). A parte do P do fertilizante transportada pelas enxurradas foi, em geral, maior nas microbacias sob cultivo convencional, comparadas àquelas sob cultivo conservacionista. Todavia, o P biodisponível nas águas de escoamento superficial aumentou no cultivo conservacionista.

• Em razão da fixação de P pelo solo, práticas que reduzam a erosão também reduzirão as perdas totais de P por escorrimento. A erosão e o transporte de P podem ser reduzidos pelo aumento da cobertura vegetal e por resíduos culturais.

O manejo de resíduos culturais pode afetar a ciclagem do P. A mineralização P dos resíduos é maior quando estes são deixados na superfície do solo do que quando são incorporados (SHARPLEY & HALVORSON, 1994). Sem a adição de fertilizante fosfatado, uma perda líquida de P do agro-ecossistema via remoção na colheita está freqüentemente associada a um decréscimo do P orgânico, enquanto o P inorgânico geralmente se mantém constante. Por exemplo, o cultivo de algodão em um solo do delta do Mississípi por 60 anos, sem registro de adubação fosfatada, teve pouco efeito no conteúdo de P inorgânico (SHARPLEY & SMITH, 1983). No entanto, verificou-se um decréscimo do teor de P orgânico do solo cultivado na camada de 0-15 cm (93 mg.kg-1), comparado a solo virgem análogo (223 mg.kg-1). Aparentemente, a mineralização do P orgânico restabeleceu o reservatório de P inorgânico.

• Alguns estudos (SHARPLEY, 1985; TATE et al., 1991) sugerem que práticas de manejo que maximizem a formação de matéria orgânica podem reduzir as necessidades externas de P para o crescimento das plantas.

Sob cultivo mínimo, a intensificação das atividades microbiana, e da fauna, pode aumentar a imobilização do P na massa microbiana e subsequentemente as taxas de mineralização do P orgânico (SHARPLEY & HALVORSON, 1994).

Ciclo do Enxofre:

• O enxofre é um macronutriente essencial ao crescimento e desenvolvimento dos organismos vivos, devido à sua participação na síntese de proteínas. Torna-se, importante o conhecimento dos processos de transformação e reações a que este elemento está sujeito na natureza, especialmente no solo, substrato e principal supridor de S às plantas e aos microrganismos.

O ciclo do S apresenta etapas e processos que ocorrem no solo, na água e na atmosfera (figura 3). Além de ser um nutriente para a planta, o enxofre pode interferir, de forma marcante, nas condições físico-químico-biológicas do solo e de outros ambientes (BISSANI & TEDESCO, 1988; GOMES et al., 2000). As reações e os processos químico-biológicos do S na biosfera se assemelham aos do nitrogênio em diversos aspectos: 

• Apresentam vários estados de oxidação; 
• Ocorrem nos solos agrícolas predominantemente em formas orgânicas; 
• A maioria das transformações é decorrente da atividade microbiana; 
• Ocorrem em formas gasosas na atmosfera, interferindo em processos físico-químicos nesse ambiente.

Na maioria dos solos cultivados, a matéria orgânica é a principal fonte de S. Todavia, a quantidade de S presente no solo é muito pequena em relação a outros componentes do ciclo do S na biosfera, como nos oceanos, sedimentos e aerosol marinho (TRUNDINGER, 1975 citado por BISSANI & TEDESCO, 1988).

• Embora o suprimento de S para as plantas possa ser feito em parte pela atmosfera, o estudo das formas e transformações do mesmo no solo torna-se importante para o conhecimento dos mecanismos de disponibilidade para as plantas.

Apesar do aumento de pesquisas com S no Brasil, nos últimos anos, o conhecimento da dinâmica e da disponibilidade desse nutriente ainda é insuficiente. Assim, esforços de pesquisa devem se concentrar nos seguintes aspectos: 

• Contribuição do S do subsolo para as plantas; 
• Perdas por lixiviação relacionadas com o manejo do solo; 
• Mineralização real do S orgânico e fatores determinantes; 
• Estudo e definição das formas de S orgânico e sua contribuição para as plantas; 
• Resposta à aplicação de S em solos já utilizados intensivamente e em culturas exigentes em S; 
• Obtenção de índices de disponibilidade mais representativos para os diferentes grupos de solos, em função de suas características; 
• Aperfeiçoamento das metodologias de laboratório para a determinação de S; h) contribuição de formas de S atmosférico para o solo e as plantas.

Nutrientes Vegetais no Meio Ambiente