Manejo da nutrição mineral de hortaliças

Manejo da nutrição mineral de hortaliças
Ítalo M. R. Guedes
Embrapa Hortaliças
Pesquisador, D.Sc.
Solos e Nutrição de Plantas
Goiânia, GO
Novembro de 2011
Elementos de nutrição mineral de plantas
Crescimento e desenvolvimento vegetal
Para crescer, os vegetais devem adquirir :
-Energia;
-Água;
-Nutrientes
-Novas células se formam continuamente nos meristemas
apicais;
-As células aumentam lentamente nos meristemas apicais
e mais rapidamente nas regiões sub-apicais.
Fotossíntese
Rota da água através do
sistema de raízes
Junto com a água, vêm os
nutrientes.
TRANSPORTE
DE
MEMBRANAS:
•TRANSPORTE PASSIVO
•TRANSPORTE ATIVO
SOLUTOS
ATRAVÉS
DAS
O movimento espontâneo de um soluto de qualquer
substância ocorre ao longo de um gradiente de
concentração,
ou
seja,
do
local
de
maior
concentração para o de menor concentração, por um
gradiente de Potencial Químico.
As
substâncias
obedecem
a
neutras
esse
(sem
princípio
da
carga
elétrica)
termodinâmica,
movimentando-se ao longo de um gradiente de
potencial químico.
Quem são os nutrientes para as plantas?
Os critérios de essencialidade de um nutriente,
geralmente aceitos, são:
•O organismo não pode completar seu ciclo de vida
sem o mesmo;
•Sua ação deve ser específica e não pode ser
substituído por qualquer outro elemento;
•Seu efeito sobre o organismo precisa ser direto;
•O elemento faz parte de um composto ou metabólito
essencial.
Nutriente mineral
Funções
Grupo 1
Nutrientes que fazem parte de compostos de carbono
N
Constituinte de aminoácidos, amidas, proteínas, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, hexoaminas etc.
S
Componente de cisteína, cistina, metionina e proteínas. Constituinte do ácido lipóico, coenzima A, glutationa etc.
Grupo 2
Nutrientes importantes para o armazenamento de energia ou integridade estrutural
P
Componente de açúcar-fosfatos, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, fosfolipídeos, ácido fítico etc. Tem papel chave em reações envolvendo ATP.
Si
Depositado como sílica amorfa sobre as paredes celulares. Contribui para propriedades mecânicas da parede celular, incluindo rigidez e elasticidade.
B
Complexos com manitol, manana, ácido polimanurônico e outros constituintes da parede celular. Envolvido no crescimento celular e no metabolismo de
ácidos nucléicos.
Grupo 3
Nutrientes que permanecem na forma iônica
K
Requerido como co-fator em mais de 40 enzimas. Principal cátion envolvido na manutenção do turgor celular e da neutralidade elétrica da célula.
Ca
Constituinte da lamela média da parede celular. Requerido como co-fator por algumas enzimas envolvidas na hidrólise de ATP e fosfolipídeos. Atua como
segundo mensageiro na regulação metabólica.
Mg
Requerido por várias enzimas envolvidas na transferência de fosfato. Constituinte da molécula de clorofila.
Cl
Necessário nas reações fotossintéticas envolvidas na evolução do O2.
Mn
Necessário para a atividade de algumas desidrogenases, descarboxilases, quinases, oxidases e peroxidases. Envolvido com outras enzimas ativadas por
cátions e com a evolução fotossintéticas de O2.
Na
Envolvido na regeneração do fosfoenolpiruvato em plantas C4 e CAM. Substitui o potássio em algumas funções.
Grupo 4
Nutrientes envolvidos em reações redox
Fe
Constituinte de citocromos e de proteínas envolvidas na fotossíntese, na fixação N2 e na respiração.
Zn
Constituinte de desidrogenases, anidrase carbônica etc.
Cu
Componente da oxidase do ácido ascórbico, tirosinase, monoamino oxidase, uricase, citocromo oxidase, fenolase, lacase e plastocianina.
Ni
Constituinte da urease. Em bactérias fixadoras de N2, faz parte da constituição de hidrogenases.
Mo
Constituinte da nitrogenase, nitrato redutase e xantina desidrogenase.
Nutrientes classificados quanto a sua mobilidade dentro da
planta e a sua tendência a translocar-se durante
deficiências.
Móveis
Imóveis
Muitos dos elementos químicos essenciais para as
plantas são absorvidos na forma de íons, ou seja, na
forma de elementos químicos com carga elétrica.
Aqueles com carga elétrica negativa são chamados
ânions, os que possuem carga positiva são os cátions.
No interior das células, que é para onde vão os
nutrientes,
deve
ser
mantido
um
equilíbrio
eletroquímico, ou seja, um equilíbrio entre a
concentração de ânions e cátions.
Existem interações, sinergísticas e antagônicas, entre
alguns nutrientes. Nas interações sinergísticas, a
absorção de determinado elemento pode favorecer a
absorção de outro, como tem sido observado entre K+ e
Cl- em algumas espécies.
Interação entre íons
Influxo líquido de K+ em raízes de cevada em função
do pH da solução externa e na presença de Ca2+.
Por outro lado, nas interações antagônica, a absorção
de determinada forma de um nutriente pode dificultar a
absorção de algum outro nutriente. Muito conhecida
entre os técnicos que lidam com tomate é a interação
antagônica que existe entre a forma amoniacal do
nitrogênio (NH4+) e o cálcio (Ca2+). Como se pode
observar, ambas as formas são catiônicas.
Interação entre íons
Absorção de
Diminui a absorção
NH+4
Mg, Ca, K e Mo
NO3-
Fe, Zn
Aumenta a absorção
Mn, P, S e Cl
Mg, Ca, K, Mo
P
Cu, Zn
Mo
K
Mg, Ca
Mn (solos ácidos)
Ca
Mn (solos ácidos)
Mg
Ca, K, S
Mo
Fe
Cu, Zn
Mo
Zn
Cu
Cu
Zn, Mo
Mn
Zn, Ca, Mo
Em geral, o uso exclusivo ou excessivo da forma
amoniacal
de
nitrogênio
leva
ao
surgimento
de
sintomas de deficiência em cálcio, como a podridão
apical dos frutos (fundo preto).
Apesar de o cálcio estar presente no solo em formas
disponíveis, a planta não o aproveita porque a célula
necessita manter o equilíbrio eletroquímico – o excesso
de um determinado cátion impede a absorção (ou causa
a saída) de outro cátion.
• Fase
II:
Com
o
fechamento do dossel, a
taxa
de
crescimento
passa a ser constante
porque o aumento na
área
foliar
causa
sombreamento.
Taxa de crescimento, kg.ha-1.dia-1
• Fase I: Enquanto plantas
isoladas, o aumento no
índice de área foliar (IAF)
corresponde a aumento
na radiação interceptada
e consequentemente na
taxa de crescimento.
Constante (fechamento do dossel)
Logarítmico (plantas individuais)
Tempo
As necessidades nutricionais das hortaliças em cada fase
de crescimento estão predominantemente associadas a
dois processos: formação de órgãos vegetativos e
formação de órgãos reprodutivos.
Embora exista uma dependência entre a curva de absorção
de nutrientes e a curva de produção de matéria seca das
plantas, não há completa coincidência entre ambas devido
a diferenças no que se refere a variações no estágio de
desenvolvimento
específicos.
e
as
necessidades
de
nutrientes
Há hortaliças cuja produção é limitada a determinadas
fases, enquanto outras apresentam um padrão contínuo de
produção ao longo do tempo, o que leva a diferenças nas
curvas de absorção de nutrientes.
Acúmulo de matéria seca durante o ciclo do tomateiro para
processamento industrial (cv. H9494). Fonte: Embrapa Hortaliças
(2000).
Macronutrientes (kg/ha) e micronutrientes (g/ha) extraídos pelo
tomateiro durante o ciclo de cultivo. Fonte: Fontes (2000).
Manejo da Fertilidade
do Solo
O Solo
Ao longo da história da humanidade, o homem sempre
conviveu com o solo. No começo, ele apenas colhia os
produtos da terra. Depois, teve que aprender a cultivar a
terra para obter seu alimento.
Para o homem o solo é um recurso tão importante quanto o ar e a água: a vida não existiria sem a nossa maior fonte de produção de alimentos. O QUE É O SOLO?
O solo é resultado de um paciente trabalho da natureza
Partículas vão sendo
depositadas em camadas
Chuva, vento, calor e frio
desgastando as rochas
Para se ter uma ideia, são necessários cerca de 400 anos para se formar 1
centímetro de solo.
Evolução do Solo
A agricultura é uma indústria
dependente do solo, de onde
osO solo
nutrientes
sãoas extraídos.
alimenta
plantas.
Por isso, não podemos apenas
As plantas alimentam o homem.
retirar do solo. Devemos repor
Quem alimenta
o solo?
os nutrientes
de algum
modo
para continuarmos praticando
a agricultura por um longo
tempo.
Zona de
deficiência
Zona adequada
Concentração crítica
Zona de
toxidez
Folha de batata com
sintoma de deficiência de
magnésio.
Formas dos nutrientes no
Solo
Calagem
Acidez:
Fonte: POTAFOS (1998). Manual Internacional de Fertilidade do Solo.
O que ocorre em um solo ácido?
* Altos teores (excesso) de Alumínio (Al): tóxico!
* Baixos teores de Ca e Mg;
* Diminuição da disponibilidade de quase todos os nutrientes.
Cuidado:
Excesso
Como prevenir?
de
calcário
desequilibra o solo e
diminui a produtividade!
Necessidade de Calagem (NC)
Métodos para estimar a NC
1. Minas Gerais: neutralizar Al3+ e fornecer Ca2+ + Mg2+
NC (t/ha) = Y[Al3+ + (mt x t /100)] + [X – (Ca2+ + Mg2+)]
2. São Paulo: Saturação por Bases (V%)
NC (t/ha) = (Ve x T/100) – SB;
- Relação Ca:Mg = 3:1 ou 4:1
- Teor de Mg2+ > 0,9 cmolc dm-3
Escolha do corretivo
Legislação:
ão
Mínimo: 67% de PN e 45% de PRNT
Classificação do calcário (Teor de Mg)
- Calcíticos: < 5 dag kg-1 (%) de MgO
- Magnesianos: 5 – 12 dag kg-1 de MgO
- Dolomíticos: > 12 dag kg-1 de MgO
NITROGÊNIO
CICLO DO NITROGÊNIO
NH4+
pH > elevado
Solução do Solo
Reação com MOS
+O2
Planta e Microrganismo
Fixação minerais 2:1
Retido a CTC do Solo
Conversão a NH3(g)
Nitrificação
FATORES QUE AFETAM A MINERALIZAÇÃO:
ÎUmidade
Æ
umedecimento/secagem
Cap. de campo! Ciclo
ÎReação do solo
ÎTemperatura
ÎQualidade do substrato (MOS/Residuo) C/N (25:1)
¾ NITRIFICAÇÃO
2NH4+ + 2O2
Oxidação enzimática
Nitrosomonas
Nitrobacter
2NO2- + 2O2
2NO2- (nitrito) + 2H2O + 4H+
2NO3-(nitrato) + energia
Oxidação enzimática
¾FATORES QUE AFETAM A NITRIFICAÇÃO
ÎNH4+ (Substrato)
ÎO2 (Essencialmente aeróbio)
ÎUmidade
ÎTemperatura
ÎpH (6,6 – 8,0) (?)
¾ PERDAS DE NITROGÊNIO
Volatilização:
Desnitrificação:
NH4+ + OH2NO3-
+4H+
-2H2O +
NH3(g) + H2O
2NO2
-
+2H+
-2H2O +
N2O2
-
+2H+
-H2O +
Lixiviação: NO3‐
¾FATORES QUE FAVORECEM A VOLATILIZAÇÃO
ÎpH > 6,7
ÎUrease
ÎCapacidade tampão de acidez
ÎUmidade
ÎTemperatura
N2O
+2H+
-H2O +
N2
¾FATORES QUE FAVORECEM A DESNITRIFICAÇÃO
ÎCONCENTRAÇÃO DE NO3ÎBaixa pressão de O2
ÎAlta disponibilidade de C-lábil
ÎExcesso de umidade
¾LIXIVIAÇÃO
—NH4+ Æ CTC
—NO3- Æ ENERGIA DE ADSORÇÃO
ADUBAÇÃO NITROGENADA
1) FONTE:
2) DOSE:
3) MANEJO:
™ Transformações do nitrogênio no solo –
disponibilidade
RECOMENDAÇÕES:
¾Curvas de resposta das culturas obtidas em cada classe de M.O. e
determinada em função dos fatores econômicos (RS e SC);
¾Conhecimento das condições anteriores de uso do solo e das
características das espécies a serem adubadas e a
quantificação física (dose) com base na análise econômica de
experimentos existentes (PR);
¾Curvas de respostas (MG);
¾Classe de resposta a N, produtividade esperada e nos teores
foliares de N (SP).
Modelos de simulação: Dose = f (Demanda, Suprimento do solo)
MANEJO
¾ Parcelamento: depende do ciclo e da demanda da cultua;
¾ Uréia – cobrir o adubo – alta temperatura Î aumenta a
atividade da urease Î reação + rápida Î > perda de N;
¾
Solo H+
NH3 pH Ð
NH4
Aumento da demanda de N no Plantio Direto
¾ Biomassa para cobertura Î demanda de N;
¾ SPD com 5 anos Î > produtividade ⇔ > demanda de N.
FÓSFORO
Formas de
equilíbrios.
fósforo
no
sistema solo-planta,
Fontes minerais
P não‐lábil
(?)
“retrogradação”
P‐lábil
solubilização
P‐solução
imobilização
mineralização
Fontes orgânicas
interdependências
e
Esquema representativo da adsorção do P por meio de ligações mono e
bidentadas
Fosfato adsorvido
(P lábil)
Ligação monodentada
Fosfato “irreversivelmente” adsorvido
(P não-lábil)
Ligação bidentada ou binuclear
POTÁSSIO
Formas de K no Solo
Kestrutural = 90% do K total;
K+
Ktrocável = ligado as cargas negativas da superfície do solo;
extraído com NH4OAc a pH 7,0; Kresina; Kdisponível (Mehlich-1)
Knão trocavel = HNO3(quente) – Ktrocável
¾Solo não adubado com potássio está forma restitui o Ktrocável
¾Pequenas adubações
60 - 80% do K absorvido vem do Knão trocável
SUSTENTABILIDADE???
ADUBAÇÃO FOSFATADA E
POTÁSSICA
Fatores que afetam a interação (adubo x solo x planta)
1. Adsorção
- Teores de óxidos de Fe e Al;
- Minerais de argila;
- Matéria orgânica;
2. Precipitação
(Al3+, Fe3+) + H2PO4- + 2H2O
3Ca2+ + 2H2PO4-
(Al,Fe)PO4 .2H2O + 2H+
Ca3(PO4)2 + 4H+ Retrogradação
3. Acidez
- Solubilização do fosfato natural;
Modo de aplicação
1. Adubo em pó ou granulado
2. Localizada
- 2 a 5 cm ao lado e abaixo da linha cultivo
3. A lanço
- Pastagem e culturas perene
- Não para K
4. Na cova: junto com calcário?
Quando?
1. No plantio: após calagem
2. Parcelamento
- Fósforo ??? (em discussão);
- Potássio = f (ciclo e demanda da cultura; tipo
de solo)
Quanto (kg ha-1)?
1. Análise do solo;
2. Fase de desenvolvimento / idade da planta
3. Demanda da planta
- Cultura anual vs Hortícolas
4. Intensidade de produção
- Custo vs Produção
ENXOFRE
Formas de S no solo
Formas orgânicas:
Resíduos orgânicos
decomposição de proteínas
aminoácidos livres: cisteína, cistina, metionina
- Adição de resíduo orgânico (<0,15% de S);
Imobilização de S
- Relação ampla C:S ou N:S;
- Solos arenosos (Cerrado): > acumulo de S do
que C e N;
Formas inorgânicas:
- Solos bem drenados: SO42- Solos inundados: S2-
Plantas
SO2
adsorção
SO42adsorvido
mineralização
SO42- -
dessorção
solução
Lixiviação
imobilização
Fontes
orgânicas
Fatores que afetam a adsorção de sulfato
pH:
pH
adsorção
Efeito direto
MO
Efeito Indireto
MO
adsorção
MO:
Al e Fe: Al3+e Fe3+
complexação de Al e Fe
adsorção
adsorção
Interação positiva S x P
Y Y S1
P1
S0
P0
S
P
Fonte: Alvarez V. et al. (2010)
Exigência a S: crescem conforme aumenta a disponibilidade de N e P