1. CD e livro fazem parte do projeto executado pelo CETEM, com apoio financeiro da PETROBRAS. EntrarFERTILIZANTESagroindstria & sustentabilidadeEDITORES: F.E. LAPIDO-LOUREIRO, R. MELAMED E J. FIGUEIREDO NETO

2. ApresentaoHome Apresentao Sumrio CrditosA agroindstria convive com situaes antagnicas: altas taxas de produtividade e fosfticos, o primeiro associado recuperao de terras-raras, so apresentados nocrise alimentar; abundncia em certos pases e fome em outros; aumento da quarto bloco.produo de biocombustveis e diminuio das reservas de cereais; tecnologia deNo ltimo bloco, Eurpedes Malavolta e Milton Morais apresentam uma excelenteponta em vrias regies e precariedade em muitas outras; busca de qualidade/sntese sobre "Nutrio de Plantas, Fertilidade do Solo, Adubao e a Economiaquantidade e agresso ao meio ambiente.Brasileira". Nela definem os meios e finalidade do Agronegcio e a sua participao naNeste livro procura-se analisar fatos e indicar solues que faam prevalecer as economia do Pas. Referem os autores que a adubao um "meio maior, mais rpidoprimeiras palavras desta enumerao de antteses e mostrar a importncia dos e mais barato para se aumentar a produo via ganhos de produtividade. Adubo efertilizantes na produtividade/fertilidade dos solos e no desenvolvimento sustentvel corretivo so dois insumos indispensveis para uma agricultura sustentvel, que noda agricultura. So 25 captulos agrupados em cinco blocos temticos, antecedidos da necessita ser sustentada pelo artifcio dos subsdios, barreiras alfandegrias, taxas e"Abertura" que, apresenta uma sntese sobre a evoluo e caractersticas do outros instrumentos protecionistas."agronegcio brasileiro.Esto de parabns:No primeiro bloco, mostram-se os antecedentes histricos, a evoluo e acentua-secomo a correta fertilizao e calagem dos solos, quando bem executadas, podem o CETEM, por cumprir uma de suas principais misses, a de difundir"substituir a terra", racionalizar o avano das fronteiras agrcolas e reduzir ou at conhecimentos e tecnologia para o setor mineral, neste caso o dos agro-eliminarimpactos ambientais. minerais;Nos cinco captulos do segundo bloco, so abordadas as fontes, produo e funes a PETROBRAS, pelo apoio financeiro que viabilizou a edio deste livro;dos macro e micronutrientes na agricultura e a problemtica da forte dependncia os editores, autores e a reduzida equipe tcnica, pela realizao, com qualidade eexterna do Brasil em relao aos fertilizantes. dedicao, de um trabalho de tal dimenso.No terceiro bloco, abordam-se, nos seus nove captulos, as vantagens eEsperamos que, como afirmou o professor Eurpedes Malavolta, seja uma obra decomplementaridade de materiais fertilizantes alternativos e moderadores, as suasreferncia obrigatria para no sei quantas profisses.caractersticas, processos de fabricao, contribuio na produtividade dos cultivarese na melhoria da qualidade dos produtos agrcolas. Rio de Janeiro, novembro de 2008.Rotas alternativas de produo de fertilizantes fosfatados, como os termofosfatos e Ado Benvindo da Luzos organo-fosfatados, e o estudo de dois casos de lixiviao clordrica de minrios Diretor 3. Home Apresentao Sumrio CrditosSumrioApresentao 5Nota dos Editores 7Agradecimentos 11Prefcio 13Abertura 21Bloco 1 - O uso da tecnologia favorecendo o princpio da substituio da terra 31Captulo 1 - Fertilidade do solo e produtividade agrcola: histrico 33Captulo 2 - Importncia scio-econmica-ambiental dos fertilizantes numa agricultura sustentvel 81Captulo 3 - Desafios do milnio 133Captulo 4 - Implicaes das interaes fsico-qumicas no manejo de fertilizantes para sistemas de produo agrcola em solos tropicais 139Captulo 5 - Fertilizao natural: rochagem, agricultura orgnica e plantio direto. Breve sntese conceitual 149Captulo 6 - Agricultura familiar: multifuncionalidade e sustentabilidade. O Caso do calcrio agrcola 173Bloco 2 - Nutrientes: fontes, produo e sua importncia na agroindstria 209Captulo 7 - O nitrognio na agricultura brasileira 211Captulo 8 - O fsforo na agroindstria brasileira 257Captulo 9 - O potssio na agricultura brasileira: fontes e rotas alternativas 305Captulo 10 - Macronutrientes secundrios Ca, Mg, S 337Captulo 11 - Micronutrientes na agricultura brasileira: disponibilidade, utilizao e perspectivas 369 4. Home Apresentao Sumrio CrditosBloco 3 - Agricultura e sustentabilidade. Materiais fertilizantes e moderadores 383Captulo 12 - P-de-rocha como fertilizante alternativo para sistemas de produo sustentveis em solos tropicais 385Captulo 13 - Aplicao dos produtos da pirlise rpida de biomassa como fertilizante natural 397Captulo 14 - Calcrio agrcola no Brasil 409Captulo 15 - O gesso nos agrossistemas brasileiros: fontes e aplicaes 445Captulo 16 - Gipsita: caractersticas geolgicas e sua aplicao na agricultura 479Captulo 17 - O gesso na agricultura brasileira 485Captulo 18 - Uso de zelitas na agricultura 493Captulo 19 - Caracterizao e perspectivas para o uso e manejo da turfa 509Captulo 20 - Impactos radiolgicos da indstria do fosfato 525Bloco 4 - Rotas alternativas de produo de fertilizantes fosfatados 545Captulo 21 - Uso agronmico do termofosfato no Brasil 547Captulo 22 - Fabricao de um fertilizante organo-fosfatado 573Captulo 23 - Lixiviao clordrica de rochas fosfticas com recuperao de terras-raras: estudo de caso Angico dos Dias 585Captulo 24 - Ensaios de lixiviao clordrica e sulfrica de concentrado fosftico: estudo de caso 615Bloco 5 - Concluindo 629Captulo 25 - Nutrio de plantas, fertilidade do solo, adubao e a economia brasileira 631Siglas 643Glossrio 649 5. Home Apresentao Sumrio CrditosAnexosAnexo I - Apresentaes no Seminrio de LanamentoAnlise do mercado de fertilizantesAplicao dos produtos da pirlise rpida de biomassa como fertilizanteProduo de potssio: panorama do Brasil e do mundoOportunidades para o fortalecimento da indstria brasileira de fertilizantesNutrio e adubao da cana-de-acarRemineralizao de solos agrcolasAnexo II - Apresentaes do CETEM no I Congresso Brasileiro de RochagemAvaliao de um minrio de amazonita como fonte alternativa de potssioTecnologias de aplicao de glauconita como fonte de potssio na agricultura: o caso brasileiro e a experincia indianaAo de micro-organismos na solubilizao de agromineraisPotencial de uso de zelitas na agropecuria 6. 7Crditos Sumrio Apresentao HomeNota dos EditoresA aplicao de fertilizantes e a definio dos caminhos que levam ao desenvolvi-mentoda fertilidade e da bioprodutividade dos solos so temas complexos queenvolvem conhecimentos profundos sobre o comportamento de, pelo menos,metade dos elementos qumicos da Tabela Peridica e sobre os minerais e rochasque os contm. O seu estudo requer equipes especializadas em diferentes camposda cincia. essa a razo, e a principal caracterstica, da abordagem abrangente feita nos 25captulos do livro, Fertilizantes: Agroindstria e Sustentabilidade.Todos os nutrientes, exceo do nitrognio, so de origem mineral. Cabe, pois,s entidades da rea mineral, em conjuno com a agronmica, desenvolverem,com urgncia, estudos intensivos e abrangentes que possam contribuir para oequacionamento da problemtica dos materiais fertilizantes pela definio deparmetros agrogeolgicos, mnero-metalrgicos e bioqumicos, se necessrio per-correndocaminhos inovadores. Neste caso, a biotecnologia reveste-se j de gran-deimportncia, que certamente aumentar no futuro.Os solos esto a deteriorar-se em todo o mundo, e 20% da terra cultivada j considerada degradada de algum modo. Em termos de micronutrientes, a mnutrio atinge 3 bilhes de pessoas, segundo afirmam R.M. Welch e R.D. Grahamno no 396 de 2004 do Journal of Experimental Botany. Alm disso, essa carnciaceifa anualmente a vida de mais de 5 milhes de crianas nos pases em desenvol-vimento,como divulgou a FAO em 2004. Lembra-se tambm que a perda debiomassa e de matria orgnica libera carbono na atmosfera e afeta a qualidadedo solo e a capacidade de reter gua e nutrientes.Hoje em dia o uso de fertilizantes contribui de tal forma para o aumento da produ-tividadeque comum dizer-se que "alimentam o mundo". Por outro lado, a ampli-aoda produtividade e da eficincia na agricultura criam presses adicionais nossolos que exigem estudos abrangentes em vrias reas da geologia (agrogeologia), 7. 8Crditos Sumrio Apresentao Homepedologia e da qumica dos solos, para evitar o seu empobrecimento ou at mes-moa sua exausto, pela carncia ou m utilizao das fontes naturais ou importadas denutrientes.Estudos de longa durao realizados em vrios pases mostraram que, pelo menos,30% a 50% da produo das culturas (40% a 60%, nos EUA e Inglaterra) atribuvel utilizao de nutrientes oriundos de fertilizantes comerciais. No Brasil e Peru, a contri-buiomdia dos fertilizantes NPK associados calagem atingiu, praticamente, valoresde 100%, no caso da soja, e superiores a 95%, para arroz e milho, como afirmaramStewart et al. no volume 97 do Agronomy Journal. Hoje exige-se, cada vez mais, quequantidade seja acompanhada de qualidade.No gigantismo da produo agrcola e do agronegcio brasileiros h um ponto fraco:os fertilizantes. O Pas depende fortemente de importaes que, em 2006, se traduzi-ramem mais de 12 milhes de toneladas de matrias-primas e produtos fertilizantesimportados, a um custo de 2,7 bilhes de dlares. Mesmo assim, o dficit de nutrientes,por rea, continua a ser da ordem de 25 a 30 kg ha-1, fato que abordado em vrioscaptulos do livro. Esses nmeros, segundo referiu a FAO em 2004, e admitindo-se umaeficincia mdia de 60% para o N, 30% para o P e 70% para o K, traduziam um dficitde 859.000 toneladas de N, 514.000 de PO25e 324.000 de KO nos cultivares do Brasil.2Alm de produzir alimentos que satisfaam a premente necessidade do combate fome e subalimentao, principais alvos, a agroindstria tem de atender forte de-mandaquantitativa resultante do crescimento populacional, mudana do padroalimentar nos pases em desenvolvimento, progressiva procura por produtos de me-lhorqualidade e, mais recentemente, a um novo desafio de grandes propores: aproduo de biocombustveis, campo em que o Brasil j ocupa posio de destaque,com amplas perspectivas de ampliao.O Diretor-geral da International Fertilizer Association (IFA), L. M. Maene, mostra aimportncia dos fertilizantes na disponibilidade de alimentos, afirmando que osfertilizantes comerciais contribuem, em escala global, com quase metade donitrognio contido nos cultivares. Por outro lado, a agricultura responde por 3/4do nitrognio consumido pela humanidade por meio das protenas da carne (pecu-ria).Assim pode-se concluir que 1/3 das protenas da alimentao humana resul-tamda ao dos fertilizantes.Para atender aos trs pilares fundamentais da agroindstria - produtividade, qualidadee sustentabilidade - a agricultura brasileira ter de considerar, alm da correta utilizaode fertilizantes, os caminhos da agricultura de conservao/plantio direto, agriculturaorgnica, rotao de culturas, desenvolvimento de variedades de plantas perenes (subs-tituiode culturas de uma nica estao por perenes), calagem, gessagem eremineralizao dos solos, com aplicao direta de vrios materiais sob a forma de 'p-de-rocha' (rochagem / "rocks-for-crops"), envolvendo diversas rochas, minerais, min- 8. 9Crditos Sumrio Apresentao Homerios pobres e rejeitos de diferentes indstrias, biofertilizao e biotecnologia.Estes caminhos tero de apoiar-se em estudos intensos, para tornar efetivo eeconomicamente vivel o desenvolvimento social e sustentvel da agroindstriano Brasil e para reduzir a dependncia externa de fertilizantes.O CETEM, com a edio deste livro, de ampla e oportuna abordagem temtica, osautores dos captulos, que transmitiram o seu saber graciosamente, e a Petrobras,que desde incio sempre se identificou com a idia e deu apoio financeiro, esperampoder dar uma contribuio vlida ao equacionamento da problemtica dos ferti-lizantese da produtividade sustentvel, ambientalmente correta e socialmentejusta, na agricultura do Brasil.Um agradecimento/homenagem muito especial ao professor Eurpedes Malavolta,um dos maiores nomes, das Cincias Agronmicas. Desde o momento em que lheapresentamos a idia da edio do livro e da sua temtica, sempre a apoiou,colaborou e se identificou com ela. J o designava como "nosso livro". Seu sabere valiosssima colaborao esto presentes na "Abertura" e em dois valiosos cap-tulossobre o macronutriente "Nitrognio" (Captulo 7) e "Nutrio de Plantas,Fertilidade do Solo e a Economia Brasileira" (Captulo 25). O professor Malavoltadesapareceu de nosso convvio, mas em nenhum momento deixar o melhor denossas lembranas.Chama-se a ateno para o fato das notas explicativas utilizadas em algunscaptulos poderem ser encontradas ao final de cada um deles, referenciadaspor numerao seqencial. Correspondem a notas de rodap.Rio de Janeiro, novembro de 2008.Os Editores 9. 11Crditos Sumrio Apresentao HomeAgradecimentos Petrobrs pelo apoio financeiro que viabilizou a edio deste livro; aos autores dos captulos que aceitaram transmitir suas idias e sabergraciosamente, com dedicao, competncia e entusiasmo; s instituies, onde os autores exercem suas atividades, por terem per-mitidoque fossem divulgados os trabalhos de pesquisa, seus caminhos eresultados a Thatyana P. Rodrigues de Freitas pela minuciosa reviso gramatical eortogrfica a Vera Lcia do Esprito Santo Souza que, com grande competncia eentusiasmo criou, montou e executou o projeto grfico. 10. 13Crditos Sumrio Apresentao HomePrefcioDesde o incio da pesquisa cientfica sobre a nutrio mineral de plantas, nosculo XIX, que se buscam, estudam, aplicam e avaliam compostos qumicos emateriais diversos para alimento dos vegetais.O homem, e todos os animais, dependem totalmente das plantas para viver.Por outro lado, a planta, para se desenvolver, depende dos elementos qumi-cos(nutrientes) contidos no solo. Se a exportao dos nutrientes for supe-rior reposio, o solo deteriora-se, a produtividade diminui e a qualidade doproduto decresce. A percepo pblica sobre fertilizantes minerais e a suaimportncia na fertilidade do solo no leva em conta, em geral, estes simplesfatos.Surge assim a principal razo da edio de FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA ESUSTENTABILIDADE, livro polivalente que inclui autores de renome, marcantesem diversas reas de pesquisa, e que aborda, de forma abrangente einterdisciplinar, os caminhos, importncia e funo dos fertilizantes numa agri-culturaque se quer economicamente desenvolvida, ecologicamente correta,socialmente justa, sustentvel e no sustentada.Como referia o Professor Eurpedes Malavolta, o homem, desde que surgiusobre a Terra, uma planta, ou uma planta transformada.Por sua vez, a planta tambm necessita de alimento para viver, retirando-o doar, da gua e do solo e, frequentemente, no todo ou em parte, do fertilizantemineral e/ ou do adubo orgnico necessrio alimentar o solo, que alimenta aplanta, que alimenta o homem e o animal. Segue-se da que, sem comer, aplanta no vive e, se no houver planta, o homem no vive.Dentro deste raciocnio simples cabe a cincia da Nutrio Mineral de Plantas(NMP).Para que seja aplicada na prtica agrcola indispensvel a colaborao de duasoutras cincias: Cincia do Solo fsica, qumica, biologia, fertilidade e Adubos/Adubao.Resumidamente, a NMP ensina o que a planta necessita, quanto e quando; aCincia do Solo mostra o que o solo pode oferecer; Adubos e Adubao ensina 11. 14Crditos Sumrio Apresentao Homecomo faz-lo em termos econmicos e sustentveis dos pontos de vista social e ambiental.A ao e interao positiva das trs cincias, ou reas do conhecimento, tem um papelmaior na produo de alimento, fibra e energia renovvel, componentes do agronegcioe da riqueza das naes.(In: Eurpedes Malavolta O futuro da nutrio de plantas tendo em vista aspec-tosagronmicos, econmicos e ambientais. - Informaes Agronmicas n 121 maro/2008)Fertilizantes minerais compreendem elementos que ocorrem naturalmente e queso essenciais para a vida. Do vida, no so biocidas.So 19 os elementos considerados necessrios e/ ou essenciais para as plantassuperiores e que satisfazem os critrios estabelecidos por Arnon e Stout, 1939 (In:MALAVOLTA, 2008, op. cit.): critrio direto o elemento faz parte de um composto ou de uma reaocrucial do metabolismo; critrio indireto abrange as seguintes circunstncias: (a) na ausncia do ele-mentoa planta morre antes de completar o seu ciclo, (b) o elemento no podeser substitudo por nenhum outro;Trs dos nutrientes tm que ser aplicados em grandes quantidades: nitrognio,fsforo e potssio. Outros trs, enxofre, clcio e magnsio tambm so necessri-osem quantidades elevadas. So os macronutrientes, principais e secundrios, res-pectivamente.Juntamente com o carbono, oxignio e hidrognio, so os constitu-intesde muitos componentes das plantas, tais como protenas, cidos nuclicos eclorofila. So essenciais para processos de transferncia de energia, manutenoda presso interna e ao enzimtica. Os metais so constituintes de enzimas quecontrolam diferentes processos nas plantas.Sete outros elementos so necessrios em quantidades pequenas e so conheci-doscomo micronutrientes.Nutrientes Metais No-metaisMacronutrientes K Ca Mg C H O N P - SMicronutrientes Fe Mn Zn Cu Mo - Co Ni B Cl - SeTodos tm uma grande variedade de funes, essenciais no metabolismo das plan-tas.A deficincia de qualquer desses nutrientes pode comprometer o desenvolvimentodas plantas.Outros, como o sdio (Na) e o silcio (Si) so exemplos de elementos benficos,assim definidos porque sem les a planta vive, mas, em dadas condies, podemmelhorar o crescimento e aumentar a produo.Os lantandeos, embora no referidos, h muito que so utilizados na China, comomicronutrirntes. As entidades chinesas referem aumento de produtividade, pela 12. 15Crditos Sumrio Apresentao Homesua aplicao, em vrios cultivares, entre os quais os de cana-de-acar. Citamganhos de at 10%. assunto abordado nos Captulos 5 e 8.Por outro lado como o Si um micronutriente importante no cultivo da cana-de-acar, fica assim em aberto a possibilidade da utilizao, como materialfertilizante, dos silicitos de Catalo (GO) e de Arax (MG), rochas abundantesneste dois complexos carbonatticos e que apresentam elevados teores delantandeos (Ln) e de silcio (Si)Os fertilizantes, tema deste livro, so usados, na agricultura, para: complementar a disponibilidade natural de nutrientes do solo com a fina-lidadede satisfazer a demanda das culturas que apresentam um alto po-tencialde produtividade e de levar a produes economicamente viveis; compensar a perda de nutrientes decorrentes da remoo das culturas,por lixiviao ou perdas gasosas; melhorar as condies no favorveis, manter boas condies do solopara produo das culturas ou contribuir para recuperar solos.Segundo referem Mrio A. Barbosa Neto, Presidente da Associao Nacionalpara Difuso de Adubos (ANDA), no Prefcio, e Wladimir Antnio Puggina,Presidente da International Fertilizer Industry Association, na Apresentaodo livro Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente, de autoria de K.E.Isherwood, publicado pelas IFA / UNEP com edio em portugus da ANDA:O Brasil um dos poucos pases do mundo com enorme potencial para aumentara sua produo agrcola, seja pelo aumento de produtividade, seja pela expansoda rea plantada. Com isto, estar contribuindo, no somente para uma maioroferta de alimentos no contexto mundial, mas, tambm, para atender a crescen-tedemanda interna de sua populao.Tanto para o aumento da produtividade das culturas como para a expanso dafronteira agrcola no Brasil, o papel positivo dos fertilizantes minerais tem sidocomprovado cientificamente pelos centros de pesquisa, universidades, empresaspblicas e privadas e pelos prprios agricultores. O uso eficiente de fertilizantesminerais o fator que, isoladamente, mais contribui para o aumento da produti-vidadeagrcola.Os fertilizantes promovem o aumento de produtividade agrcola, protegendo epreservando milhares de hectares de florestas e matas nativas, assim como afauna e a flora. Sendo assim, o uso adequado de fertilizantes se tornou ferramen-taindispensvel na luta mundial de combate fome e subnutrio.Isherwood, o autor do livro, acentua, logo no primeiro captulo, que: fertilizantes minerais so materiais, naturais ou manufaturados, que con-tmnutrientes essenciais para crescimento normal e desenvolvimento dasplantas; 13. 16Crditos Sumrio Apresentao Home nutrientes de plantas so alimentos para as espcies vegetais, algumasdas quais so utilizadas diretamente por seres humanos como alimentos,para alimentar animais, suprir fibras naturais e produzir madeira; a agricultura, em conjunto com outros elementos tais como gua, ener-gia,sade e biodiversidade, tem uma funo de grande relevncia naconquista do Desenvolvimento Sustentvel; a indstria de fertilizantes, por sua vez, tem desempenhado, por mais de150 anos, um papel fundamental no desenvolvimento da agricultura e noatendimento das necessidades nutricionais de uma populao continua-mentecrescente; em geral, os fertilizantes so responsveis por cerca de um tero da pro-duoagrcola, sendo que em alguns pases chegam a ser responsveispor at cinqenta por cento das respectivas produes nacionais; os fertilizantes ao promovem o aumento de produtividade agrcola, pro-tegeme preservam milhares de hectares de florestas e de matas nativas,assim como a fauna e a flora, pelo que o uso adequado de fertilizantestornou-se ferramenta indispensvel na luta mundial de combate fome e subnutrio; os fertilizantes so usados para: i) suplementar a disponibilidade naturaldo solo com a finalidade de satisfazer a demanda das culturas que apre-sentamum alto potencial de produtividade e lev-las a produes econo-micamenteviveis; ii) compensar a perda de nutrientes decorrentes daremoo das culturas, por lixiviao ou perda gasosa; iii) melhorar s con-diesadversas ou manter as boas condies do solo para produo dasculturas.Segundo Malavolta:Macro e micronutrientes exercem as mesmas funes em todas as plantas superi-ores.Por esse motivo, sua falta ou excesso provoca a mesma manifestao visvel o sintoma. Inicialmente h uma leso ou alterao no nvel molecular, no seforma um composto, uma reao no se processa. Em seguida, h alteraescelulares, no tecido e aparece o sintoma visvel. O que acontece com os elementosindividualmente detalhado em Rmheld (2001) e Malavolta (2006) (In:MALAVOLTA, 2008, op. cit.)Tem sido acumulado um grande volume de informaes sobre as exigncias demacro e micronutrientes: quantidades totais, exportao na colheita, absorodurante o ciclo e repartio nos diversos rgos. No Brasil, dispe-se de dados dasprincipais culturas: arroz, milho, trigo, cana-de-acar; hortalias folhosas e condi-mentares;hortalias de bulbo, tubrculo, raiz e fruto; plantas forrageiras; eucaliptoe Pinus; cacau, caf, ch, fumo e mate; frutferas tropicais (RAIJ et al., 1996; FERREIRAet al., 2001; MALAVOLTA, 2000 - In: MALAVOLTA, 2008, op. cit.). 14. 17Crditos Sumrio Apresentao HomeMalavolta (2008), apresenta uma excelente sntese das funes dos macro emicronutrientes, reproduzida a seguir:MACRONUTRIENTESCarbono,hidrognio,oxignio Estrutura dos compostos orgnicos.Nitrognio Aminocidos, protenas, enzimas, DNA e RNA (purinas e pirimidinas),clorofila, coenzimas, colina, cido indolilactico.Fsforo H2PO4 regulao da atividade de enzimas.Liberao de energia do ATP e do fosfato de nucleotdeo de adenina respirao, fixao de CO2, biossntese, absoro inica.Constituinte dos cidos nuclicos.Fosfatos de uridina, citosina e guanidina sntese de sacarose,fosfolipdeos e celulose.Fosfolipdeo de membrana celular.Potssio Economia de gua.Abertura e fechamento dos estmatos fotossntese.Ativao de enzimas transporte de carboidratos fonte-dreno.Clcio Como pectato, na lamela mdia, funciona como cimento entre clulasadjacentes.Participa do crescimento da parte area e das pontas das razes. Reduono efeito catablico das citocininas na senescncia. No vacolo, presentecomo oxalato, fosfato, carbonato regulao do nvel desses nions.Citoplasma: Ca-calmodulina como ativadora de enzimas (fosfodiesterasecclica de nucleotdeo, ATPase de menbrana e outras). Mensageirosecundrio de estmulos mecnicos, ambientais, eltricos. Manuteo daestrutura funcional do plasmalema.Magnsio Ocupa o centro do ncleo tetrapirrlico da clorofila. Cofator das enzimasque transferem P entre ATP e ADP. Fixao do CO2: ativao da carboxilaseda ribulose fosfato e da carboxilase do fosfoenolpiruvato. Estabilizaodos ribossomas para a sntese de protenas.Enxofre Presente em todas as protenas, enzimticas ou no, e em coenzimas: CoA respirao, metabolismo de lipdeos; biotina assimilao de CO2 edescarboxilao; tiamina descarboxilao do piruvato e oxidao dealfacetocidos.Componente da glutationa e de hormnios.Pontes de bissulfato, -S-S-, participam de estruturas tercirias de protenas.Formao de leos glicosdicos e compostos volteis.Formao de ndulos das leguminosas.Ferredoxina assimilao do CO2, sntese da glicose e do glutamato,fixao do N2, reduo do nitrato. 15. 18Crditos Sumrio Apresentao HomeMICRONUTRIENTESBoro Relacionado com crescimento do meristema, diferenciao celular,maturao, diviso e crescimento necessrio para a sntese de uracila,parte do DNA.Tem influncia no crescimento do tubo polnico.Proteo do cido indolilactico oxidase. Bloqueio da via da pentosefosfato, o que impede a formao de fenis. Biossntese de lignina.Cloro Exigido para a decomposio fotoqumica da gua (reao entre H e Cl):aumenta a liberao de O2 e a fotofosforilao. Transferncia de eltronsdo OH para a clorofila b no fotossistema II.Cobalto Parte da coenzima da vitamina B12 fixao simbitica do nitrognio.Ativao da isomerase da metilmalonil CoA sntese do ncleo pirrlico.Outras enzimas ativadas: mutase de glutamato, desidratase do glicerol,desidratase do diol, desaminase de etanolamina, mutase de lisina.Cobre Plastocianina enzima envolvida no transporte eletrnico do fotossistemaII. Mitocndrios oxidases do citocromo parte da via respiratria. Outrasenzimas reduo do O2 a H2O2 ou H2O. Membranas tilacides emitocndrias: fenolases oxidam fenis que so oxidadas a quinonas. Fenise lacase sntese da lignina. Cloroplastos: trs isoenzimas da dismutase desuperxido (SOD) proteo da planta contra o dano do superxido (O2-)que reduzido a H2O. Neste caso, a protena SOD contm os ons Cu e Znna sua estrutura. Citoplasma e parede celular: oxidase de cido ascrbicooxidado a dehidroascorbato. Oxidases de aminas: desaminao decompostos com NH3, inclusive poliaminas.Ferro Participante de reaes de oxi-reduo e de transferncia de eltrons.Componente de sistemas enzimticos: oxidases do citocromo, catalases,SOD, peroxidases, ferredoxina (protenas) exigida para a reduo donitrato e do sulfato, fixao do N2 e armazenamento de energia (NADP).Papis indiretos: sntese da clorofila e de protenas, crescimento domeristema da ponta da raiz, controle da sntese de alanina.Mangans Atua na fotlise da gua, no processo de transferncia de eltrons quecatalisa a decomposio da molcula de H2O. Cofator para: redutases denitrito e hidroxilamina, oxidase de cido indolactico, polimerase do RNA,fosfoquinase e fosfotransferases. SOD: neutralizao de radicais livresformados na reao de Hill; controle de superxidos e radicais livresproduzidos pelo oznio e por poluentes da atmosfera. Germinao doplen e crescimento do tubo polnico.Molibdnio Componente essencial da redutase de nitrato (NO3NO2) e da nitrogenase(fixao do N atmosfrico). Oxidases de sulfito e de xantina.Nquel Hidrogenase fixao biolgica do N, exigncia de nquel e selnio.Urease metal-enzima com Ni. Resistncia a doenas (ferrugens).Selnio Constituinte do RNA transferido (selenionucleosdeo).Aminocidos proticos. Ferredoxina com Se no lugar do S encontrado nosal (pinho).Zinco Enzima: anidrase carbnica, SOD, aldolase, sintetase do triptofano,ribonuclease (inibio). 16. 19Crditos Sumrio Apresentao HomeO Brasil um gigante na agroindstria mundial, pelo volume da produo eexportao conforme demostrado a seguir:Produto Produo ExportaoCaf 1 1Acar 1 1Suco de laranja 1 1Carne bovina 2 1Soja e derivados 2 1Carne de frango 3 1Algodo 6 3Por outro lado, apresenta forte dependncia externa de nutrientes que, em2007, se traduziu na importao de 17,5 milhes de toneladas de produtosfertilizantes. Mesmo assim, assumindo-se uma eficincia mdia de 60% para oN, 30% para o P e 70% para o K, h um dficit anual, na agricultura brasileira,de quase 900 mil toneladas de nitrognio (embora considerando-se todo o Nda soja e do feijo como provenientes da fixao biolgica), um pouco mais400 mil toneladas de PO25e igual quantidade de KO.2Este assunto analisado em vrios captulos do livro. Logo no primeiro mos-tra-se que o dficit total de nutrientes corresponde a cerca de 30% do con-sumoatual no Pas, ou seja, um dficit, por rea, de 25 a 30 kg ha-1 de nutrien-tes.Isto significa que o recurso solo est a ser minado e, a longo prazo,trazer conseqncias altamente danosas para a sustentabilidade da agricultu-rabrasileira.Segundo E. Malavolta e M. Morais indicam no Captulo 7, se todo o lixo e oesgoto produzidos pelos paulistas fossem reciclados, o total de nutrientesseria, em 1000 t: N 33.972; PO25 4.662; KO 23.408. Esses nmeros so2maiores que os correspondentes ao consumo de adubos minerais.Sntese esclarecedora sobre Adubao, Produtividade e Sustentabilidade apresentada, por aqueles autores, no item 6, do Captulo 7.O gigantismo do agronegcio brasileiro, que movimenta mais de 500 bilhesde reais, isto , cerca de 30% do PIB, contrape-se altssima dependnciaexterna de importaes de nutrientes para a agricultura que, no caso do po-tssio superior a 90%, leva seguinte concluso: o Brasil um gigante naagropecuria, mas gigante de ps de barro em que os fertilizantes so olado frgil, tanto mais que os solos brasileiros apresentam fortes limitaes enecessitam de elevadas taxas de fertilizao. 17. 20Crditos Sumrio Apresentao HomeO estudo das vrias incidncias desta situao, e os caminhos para solucion-la, o que os autores apresentam no livro: analisam e comentam situaes,desenvolvem idias, sugerem caminhos e mostram a necessidade de traba-lhos,intensos e abrangentes, de P, D & I, tanto por parte das entidades ofici-aiscomo das prprias empresas, para que a rea mnero-qumica no continuea somar atrasos em relao ao desenvolvimento agrcola, ainda mais agoracom o grande incremento dos cultivares para biocombustveis.Como foi referido, em 1989, pelo Comit Tcnico Executivo (TAC) do CGIAR, asustentabilidade deve ser tratada como um conceito dinmico e uma agriculturasustentvel deve ter como objetivo manter a produo em nveis necessrios.Rio de Janeiro, maro de 2009.F.E. Lapido-LoureiroGelogo, D.Sc / Geoqumica,Pesquisador Emrito CETEM / MCT 18. 31FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLACrditos Sumrio Apresentao Home 19. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE32Crditos Sumrio Apresentao HomeEntre AspasAo contrrio dos animais que so estreitamentesolidrios com o meio ambiente, o homem s podesobreviver se o transformar e o adaptar s suasnecessidades (Carl Grimberg - Historiador ).A idade ecozica representa a culminao da ida-dehumana da globalizao. A caracterstica bsi-careside no novo acordo de respeito, veneraoe mtua colaborao entre Terra e Humanidade. a idade da ecologia integral (Leonardo Boff - Te-logo,escritor, professor universitrio).Water, Energy, Health, Agriculture, andBiodiversity. Five areas that can be rememberedby a simple acronyme: WEHAB. You might thinkof it like this: We inhabit the earth. And we mustrehabilitate our one and only planet (Kofi Annan- Ex-Secretrio Geral da ONU).Fertilizantes minerais compreendem elementos queocorrem naturalmente e que so essenciais para avida. Eles do a vida e no so biocidas (K.E.Isherwood).A maioria dos efeitos adversos do uso de fertili-zantesresulta da sua aplicao inadequada pelosagricultores. /.../ Levar as informaes sobre tc-nicascorretas aos agricultores e persuadi-los paraque as adotem uma tarefa difcil (Jacqueline A.de Larderel, Diretora da UNEP & Luc M. Maene,Diretor Geral da IFA).There is need for education not only to improvethe knowledge of the farmer but also to informpoliticians and decision-makers on the consequencesof continuous soil nutrient mining due tounbalanced fertilization. /.../ Mineral fertilizer is theprimary source of nutrients and usually contributes35 to 50% to yeld increases // One kg mineralfertilizer can achieve, under farmer conditions,about 10 kg additional yeld (A. Kraus - Ex-Presiden-tedo International Potash Institute - IPI).Only about 12% of the soils in the tropics have noinherente constraint. Of the remaing land, 9% haslimited nutrient retention capacity, 23% Altoxicity, 15% high P fixation and 26% low K re-serves(Hanson).Fertilizers play an essential role in securing foodsupplies around de World. Commercial fertilizerscontribute almost alf of the nitrogene taken upby the world's crops These crops in turn provideabout three quarters of the nitrogen in proteinthat humans eat, directly trough animals. In otherwords, about one third of the protein consumedby mankind is the direct result of fertilizer use(L.M. Maene, Diretor Geral / IFA). 20. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA33Crditos Sumrio Apresentao HomeCaptulo 1 - Fertilidade do solo e produtividade agrcolaOs autoresAlfredo Scheid LopesEng. Agrnomo, D.Sc. Professor Emrito da UFLA, Consultor do ANDA. E-mail: ascheidl@ufla.brLuiz Roberto Guimares GuilhermeEng. Agrnomo, D.Sc. Professor UFLA - E-mail: guilherme@ufla.br1. IntroduoA agricultura brasileira experimentou um grandedesenvolvimento durante os ltimos 100 anos,obtendo aumentos significativos na produtivida-dede um grande nmero de culturas, notada-mentenas ltimas trs dcadas. Isto foi resultadode uma srie de inovaes tecnolgicas que surgi-rambaseadas em inmeras pesquisas e tambmna difuso do uso dessas tcnicas.Um dos componentes mais importantes para essedesenvolvimento da agricultura, principalmente noque diz respeito ao aumento da produtividade agr-cola,sem esquecer os outros fatores de produ-o,foi a pesquisa em fertilidade do solo e as ino-vaescientficas e tecnolgicas que permitiram ouso eficiente de corretivos e de fertilizantes naagricultura brasileira. Segundo dados da Food andAgriculture Organization of the United Nations(FAO), cada tonelada de fertilizante mineral apli-cadoem um hectare, de acordo com princpios quepermitam sua mxima eficincia, equivale produ-ode quatro novos hectares sem adubao. ,portanto, indissocivel a estreita inter-relao en-trefertilidade do solo e produtividade agrcola.Embora a disciplina Fertilidade do Solo, como partedas cincias agrrias e afins, seja de implantaorelativamente recente nas escolas e universidades, cada vez mais acentuada a importncia que elatem para a segurana alimentar no Brasil e no mun-do.Entretanto, estudantes dessa disciplina geral-mentedesconhecem relatos pertinentes s obser-vaesprticas, aos trabalhos de pesquisa e a ou-trosfatos importantes que, pela sua evoluo atra-vsdos tempos, permitiram que se alcanasse opatamar de conhecimento em que nos situamoshoje, no mundo e no Brasil. Esses aspectos so abor-dadosnos primeiros tpicos deste captulo.Discute-se, a seguir, o manejo da fertilidade dosolo no contexto atual e futuro da agriculturabrasileira, com enfoque para as causas da baixafertilidade dos solos, a produtividade agrcolabrasileira, o uso eficiente de corretivos e de fer-tilizantese as perspectivas quanto a fatores quenos permitem antever um papel de destaquepara o Brasil, face crescente demanda por ali-mentosno mundo.Finalmente, como consideraes finais, so mos-tradostrs exemplos de como o crescimento sus-tentvelda produtividade agrcola brasileiratranscende aos seus efeitos apenas no campo,tendo, tambm, profundas implicaes na pre-servaoambiental e no desenvolvimentoeconmico e social.2. HistricoO perodo do desenvolvimento da raa humanadurante o qual o homem iniciou o cultivo das plan-tasmarca o nascimento da agricultura. A pocaexata em que isso aconteceu no conhecida, mascertamente foi h milhares de anos antes de Cris-to.At ento, o ser humano tinha hbitos nmadese vivia quase exclusivamente da caa e colheita paraa obteno de seus alimentos.Com o passar do tempo, o homem foi se tornan-domenos nmade e mais e mais dependente daterra em que vivia. Famlias, cls e vilas se desen-volverame, com isto, o desenvolvimento da habi- 21. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE34Crditos Sumrio Apresentao HomeCom o passar do tempo, o homem observou quecertos solos no iriam produzir satisfatoriamentequando cultivados continuamente. A prtica deadicionar estercos de animais ou restos de vege-taisao solo, para restaurar sua fertilidade, prova-velmente,foi decorrente dessas observaes, masno se sabe como e quando a adubao realmen-tecomeou. A mitologia grega, entretanto, ofere-ceuma explicao pitoresca: Augeas, um lendriorei de Elis, era famoso por seu estbulo, que tinha3.000 cabeas de bovinos. Este estbulo no ha-viasido limpo por 30 anos, e o rei contratouHrcules para limp-lo, concordando em dar-lhe10% do seu rebanho em pagamento. Diz-se queHrcules fez o seu trabalho, fazendo passar peloestbulo o rio Alpheus, removendo os detritos epresumivelmente fazendo com que estes ficassemdepositados nas terras adjacentes. O rei Augeasse recusou a pagar o prometido seguindo-se umaguerra na qual Hrcules matou o rei.Mesmo no pico poema grego a Odissia, atribudoao poeta grego, cego, Homero, que se acredita tervivido entre 900 e 700 a.C., mencionada a aplica-ode estercos em videiras, pelo pai de Odisseu.Tambm mencionado um monte de esterco, fatoque sugere uma sistemtica coleta e armazenamentodeste material. Argos, o fiel co de caa de Odisseu, descrito como estando em cima de tal monte deesterco quando o seu dono voltou depois de umaausncia de 20 anos. Esses escritos sugerem que ouso de estercos era uma prtica agrcola na Grcia,nove sculos antes de Cristo.Xenofonte, que viveu entre 434 e 355 a.C., obser-vouque o estado tinha ido s runas porquealgum no sabia que era importante aplicaresterco terra. E outra vez escreveu, ... noexiste nada to bom como o esterco.Teofrasto (372-287 a.C.) recomendava o uso abun-dantede estercos nos solos rasos, mas sugeriaque solos ricos fossem menos adubados. Ele tam-bmendossava a prtica hoje considerada boa - ouso de camas (palhas) nos estbulos. Ele mencio-navaque isso iria conservar a urina e as fezes eque o valor do hmus do esterco seria aumenta-do. interessante notar que Teofrasto sugeriu quelidade de produzir, ou seja, assim surgiu a agricul-tura.O que deve ser destacado que, desde a pr-histria,quando o homem deixou as atividadesnmades alimentando-se de produtos da caa epassou a se estabelecer em reas mais defini-das,a fertilidade do solo e a produtividade dasculturas passaram a interagir mais ou menos pro-fundamente.Um dos captulos mais concisos e objetivos sobreo passado e o presente da fertilidade do solo nomundo foi escrito por Tisdale, Nelson e Beaton(1990), no livro Soil Fertility and Fertilizers. Ostpicos 2.1 a 2.6, a seguir, constituem-se numa tra-duodessa literatura, acrescidos de outros pon-toshistricos relevantes descritos por outros au-tores.Na seqncia, so apresentados alguns fa-tosmarcantes da histria da fertilidade do solo noBrasil.2.1. Relatos antigosUma das regies do mundo onde existem evidnci-asde civilizaes muito antigas a Mesopotmia,situada entre os rios Tigre e Eufrates, onde se lo-calizaatualmente o Iraque. Documentos escritos em2500 a.C. mencionam, pela primeira vez, a fertilida-deda terra e sua relao com a produtividade decevada, com rendimentos variando de 86 at 300vezes em algumas reas, ou seja, uma unidade desemente plantada levou a uma colheita de 86 a 300unidades.Cerca de 2000 anos mais tarde, o historiador gre-goHerdoto relata suas viagens pela Mesopotmiae menciona produtividades excepcionais obtidaspelos habitantes da regio. As altas produeseram, provavelmente, resultado de avanados sis-temasde irrigao e solos de alta fertilidade, ferti-lidadeesta atribuda, em parte, s enchentes anu-aisdos rios. Teofrasto foi outro que deixou rela-tos,cerca de 300 a.C., sobre a riqueza dos aluvi-esdo rio Tigre, mencionando que a gua eradeixada o maior tempo possvel, de modo a permi-tirque uma grande quantidade de silte fosse de-positada. 22. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA35Crditos Sumrio Apresentao Homeplantas com maior exigncia de nutrientes tambmteriam alto requerimento de gua.As reas de plantio de verduras e de oliveiras aoredor de Atenas eram enriquecidas com esgotoda cidade. Um sistema de canais foi usado e exis-temevidncias de utilizao de um sistema pararegulagem do fluxo. Acredita-se que o esgoto eravendido aos agricultores. Os antigos tambm adu-bavamsuas videiras e arvoredos com gua quecontinha esterco dissolvido.Estercos foram classificados de acordo com suariqueza e concentrao. Teofrasto, por exemplo,listou-os na seguinte ordem decrescente de va-lor:humanos, sunos, caprinos, ovinos, bovinose eqinos. Mais tarde, Varro, num dos primeirosescritos sobre a agricultura romana, desenvolveuuma lista semelhante, mas classificou estercos depssaros e outras aves como superiores aosexcrementos humanos. Columelo recomendavaque se alimentasse o gado com trevo lucerna por-queele acreditava que isso iria enriquecer o es-terco.Os antigos no apenas reconheciam os mritos doesterco, mas tambm observavam o efeito que oscorpos mortos tinham sobre o aumento do cresci-mentodas culturas. Arquiloco fez essa observa-oao redor de 700 a.C., e as citaes do VelhoTestamento so at anteriores a isso. NoDeuteronmio mencionado que o sangue deanimais deveria ser espalhado no solo. O aumen-toda fertilidade da terra que recebeu corpos mor-tostem sido reconhecido atravs dos anos, masprovavelmente de uma forma mais potica porOmar Khayyam, o poeta-astrnomo da Prsia, queao redor do fim do sculo XI escreveu:Eu s vezes penso que nunca floresce to vermelhaA rosa como onde algum Csar enterrado sangrou;Que cada jacinto que brota no jardimCado em seu regao de alguma vez cabea encan-tadora.E esta deliciosa planta cujo verde tenroEmpluma a orla do rio na qual ns repousamosAh! Repousemos sobre ela suavemente! Pois quemsabeDa beleza de quem est enterrado sob essas plan-tas.O valor dos adubos verdes, particularmente dasleguminosas, foi logo reconhecido. Teofrasto ob-servouque um tipo de feijo (Vicia fava) era in-corporadopela arao por agricultores da Tessliae Macednia. Ele observou que a cultura enrique-ciao solo, mesmo quando densamente semeada equando grandes quantidades de sementes eramproduzidas.Cato (234-149 a.C.) sugeriu que reas pobres comvideiras deveriam ser plantadas com cultura inter-calarde Acinum. No se sabe que cultura essa,mas sabe-se que ela no era deixada at produzirsementes, inferindo-se que ela seria incorporadaao solo. Ele afirmava ainda que as melhoresleguminosas para enriquecer o solo eram: feijo,trevo lupino e ervilhaca.O trevo lupino era muito popular entre os povosantigos. Columelo listou numerosas leguminosas,incluindo, trevo lupino, ervilhaca, lentilha, ervilha,trevo e alfafa, que eram adequadas para a melhoriado solo. Muitos dos escribas da poca concorda-vam,entretanto, que o trevo lupino era o melhorcomo adubo verde porque crescia bem sob umagrande variedade de condies do solo, forneciaalimento para o homem e para os animais, era f-cilde semear e crescia com rapidez.Virglio (70-19 a.C.) recomendava o uso deleguminosas, como indicado na passagem se-guinte:ou, mudando a estao, voc semear o trigoamarelo, onde antes voc tinha colhido gros deleguminosas com ferrugem nas vagens, ervilhaca elupino amargo de talos frgeis ou arvoredos pra-guejados.O uso do que atualmente chamado de corretivose fertilizantes minerais a serem aplicados ao solo,no era totalmente desconhecido das antigas civili-zaes.Teofrasto sugeria a mistura de diferentessolos com a finalidade de corrigir defeitos e adici-onarfora ao solo. Esta prtica pode ter sido be-nficasob vrios aspectos. A adio de solo frtil 23. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE36Crditos Sumrio Apresentao HomeVirglio escreveu sobre a caracterstica hoje conhe-cidacomo densidade do solo. Seu conselho emcomo determinar essa propriedade era:(...) primeiro, voc deve marcar um lugar e fazerum buraco profundo no terreno slido, e, a seguir,retornar toda a terra para o seu lugar, nivelandocom seu p a parte de cima. Se for possvel nivelarou ainda houver espao no buraco, o solo solto emais adequado para o gado e videiras generosas;mas se no houver a possibilidade de voltar todo omaterial para seu lugar, e sobrar terra aps o bura-coter sido preenchido, trata-se de um solo denso;espere torres de terra relutantes e espinhaos ri-jos,e d a primeira aradura terra com touros ro-bustoscastrados.Virglio descreve outro mtodo que poderia serconsiderado hoje o prottipo de uma anlise desolo:(...) mas, o solo salgado, e com acentuado saboramargo (onde o milho no se desenvolve), ir darprova de sua caracterstica. Pegue do teto enfuma-adoesteiras de vime e peneiras das prensas devinho. Encha-as com a terra de m qualidade, adici-onegua doce que brota da fonte e esteja certo deque toda a gua ir drenar e grossas gotas passa-ropelo vime. O seu gosto ser o indcio de suaqualidade e o amargor ao ser percebido, ser mos-tradopor um gesto de desagrado nos rostos dosprovadores.Columelo tambm sugeriu um teste de sabor paramedir o grau de acidez e salinidade dos solos, ePlnio afirmou que o sabor amargo dos solos po-deriaser pela presena de ervas negras e subter-rneas.Plnio escreveu que entre as provas que o solo bom est a espessura comparativa do colmo domilho e Columelo afirmou simplesmente que omelhor teste para a adequabilidade da terra parauma cultura especfica seria se ela poderia crescerno mesmo.Muitos dos escribas no passado (e, sobre este as-sunto,muitos ainda hoje) acreditavam que a cordo solo era um critrio para avaliar sua fertilidade.sobre um solo infrtil poderia levar a um aumentoda fertilidade do solo, e a prtica de misturar umsolo com o outro poderia, tambm, promover umamelhor inoculao das sementes de leguminosas emalguns campos. Tambm, a mistura de um solo maisarenoso com um mais argiloso ou vice-versa pode-riamelhorar as relaes de umidade e ar nos solosdos campos que recebiam esse tratamento.O valor das margas tambm era conhecido. Osprimitivos habitantes de Aegina escavavam asmargas e as aplicavam nas suas terras. Os roma-nos,que aprenderam esta prtica com os gregose gauleses, chegaram a classificar os vrios mate-riaiscalcrios e recomendavam que um tipo fosseaplicado s lavouras produtoras de gros e outros pastagens. Plnio (62-113 d.C.) afirmava que ocalcrio deveria ser espalhado para formar umafina camada sob o terreno e que um tratamentoera suficiente para vrios anos, mas no para 50.Columelo tambm recomendava a distribuio dasmargas em um solo pedregoso e a mistura de cas-calhocom solos ricos em carbonato de clcio edensos.A Bblia menciona o valor das cinzas de madeiraem referncia queima de roseiras selvagens earbustos pelos judeus, e Xenofonte e Virglio re-portama queima de restolhos para limpar os cam-pose destruir as ervas daninhas. Cato aconse-lhavaum proprietrio de videiras a queimar os res-tosda poda no local e enterrar as cinzas para en-riquecero solo. Plnio afirmava que o uso de calcrioqueimado nos fornos era excelente para as olivei-ras,e alguns agricultores queimavam o esterco eaplicavam as cinzas aos seus campos. Columelotambm sugeriu a distribuio de cinzas ou calcrioem solos de baixada para destruir a acidez.Salitre ou nitrato de potssio (KNO3) foi menciona-dopor Teofrasto e Plnio como conveniente paraadubar as plantas e isso mencionado na Bblia,no livro de Lucas. Salmoura foi mencionada porTeofrasto. Aparentemente, reconhecendo quepalmceas necessitam de grandes quantidades desal, os primeiros agricultores aplicavam salmourasnas razes de suas rvores. 24. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA37Crditos Sumrio Apresentao HomeA idia geral que solos pretos eram frteis e quesolos claros ou cinza eram infrteis. Columelo noconcordava com este ponto de vista, ressaltandoa infertilidade dos solos negros de pntanos e aalta fertilidade dos solos claros da Lbia. Ele acre-ditavaque fatores como estrutura, textura e aci-dezeram muito melhores guias para se estimar afertilidade do solo.A era dos Gregos de cerca de 800 a 200 a.C. foi,sem dvida, uma poca urea. Muitos dos feitosde homens deste perodo refletem um trabalhode gnio inigualvel. Seus escritos, sua cultura, suaagricultura foram copiados pelos Romanos, e a fi-losofiade muitos dos Gregos deste perodo domi-nouo pensamento do homem por mais de 2000anos.2.2. Fertilidade do solo nos primeirosdezoito sculos da era cristO pensamento clssico grego e romano chegouao ocidente graas ao florescimento das cidadesislmicas, lugares de trabalho, centros de culto etambm focos de cultura e cincia, como Cairo,Fez, Marrakesh e Alexandria, na frica; Bagd,Bassora, Damasco, Isfaham, Bukhara, Samarkandae Lahore, na sia; Istambul e Crdoba, na Europa(CHATTY, 1981). Nas Medinas, acima de todo o sa-berhumano, as cincias do mundo inteiro daChina ou da ndia, da Grcia ou de Roma, do Egitoou de Caldia - tericas ou prticas, experimentaisou fundamentais foram minuciosamente recolhi-das,cuidadosamente conservadas, traduzidas parao rabe e comentadas com sabedoria, foramaprofundadas, recriadas e repensadas de formagenial (CHATTY, 1981). Toda essa atividade inte-lectualgerou um desenvolvimento sem preceden-tes,sem o qual a modernidade atual teria sidoimpossvel.A contribuio da civilizao rabe-islmica foimuito marcante no desenvolvimento de uma agri-culturaprspera em regies ridas e semi-ridas.Esta civilizao criou as bases das cincias agrri-as,ultrapassando o simples acmulo de conheci-mentosempricos, superando-os e liberando-os dossentidos msticos e sobrenaturais que os cercavam.O ambiente de tolerncia e admirao pela diversi-dadecultural permitiram a combinao da grandeexperincia asitica com a riqueza do conhecimen-todo mediterrneo. Durante a longa presena ra-bena Europa a agricultura mediterrnica conhe-ceuaperfeioamento e complexidade sem prece-dentes(MIRANDA, 1982).Na regio de Granada e Sevilha, Espanha, o agr-nomorabe-andaluz Ilu Al Awan (? 1145), agre-gando literatura o conhecimento local testou asdiferentes tcnicas conhecidas gerando verdadei-rosjardins de ensaios ou estaes experimen-tais.O conhecimento adquirido e testado trans-formou-se na obra O Livro da Agricultura, comcerca de 1500 pginas, trs volumes e 35 captu-los.Nesta obra, se verifica que os agrnomosandaluzes atingiram grande domnio na escolhado material vegetal e no controle dos fatores deproduo especialmente dos solos e da gua(MIRANDA, 1982).Nos captulos que tratam dos solos, eles so iden-tificadosem cerca de 12 classes, com sua origemexplicada pela desagregao das rochas pela aoda gua e do calor. So descritas em detalhes ascaractersticas que permitem identificar a terra deboa qualidade e as tcnicas necessrias para a re-cuperaodaquelas consideradas imprprias agricultura.Os captulos sobre adubos e corretivos apresen-tamclassificao dos diversos tipos de compostose das tcnicas possveis de compostagem, indicamas formas de utilizao de margas e calcrios, daspocas mais adequadas de sua aplicao, das plan-tase rvores que se beneficiam ou no dos dife-rentestipos de fertilizao.Os captulos sobre irrigao tratam dos diferentestipos de gua, quais so convenientes a cada tipode planta; da construo de poos, do nivelamentodos terrenos e das vrias tcnicas de irrigao, emquadros, por submerso, em potes etc. (MIRANDA,1982). 25. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE38Crditos Sumrio Apresentao Homevan Helmont terminou o experimento. A rvorepesava 169 libras e trs onas (76,7 kg). Ele s nopode explicar a variao de peso de duas onas(56,6 g) das 200 libras (90,7 kg) de solo original-menteusadas. Em funo de ter adicionado ape-nasgua, sua concluso foi que a gua era o ni-conutriente da planta. Ele atribuiu a perda de duasonas de solo (56,6 g) ao erro experimental.O trabalho de van Helmont e suas concluseserrneas foram, na verdade, contribuies valio-saspara o nosso conhecimento, pois apesar deserem erradas, estimularam investigaes posteri-orescujos resultados levaram a um melhor enten-dimentoda nutrio de plantas. Este trabalho foirepetido vrios anos mais tarde por Robert Boyle(1627-1691), na Inglaterra. Boyle provavelmentemais conhecido por expressar a relao do volumede um gs a uma dada presso. Ele tinha tambminteresse por biologia e era um grande defensorde mtodos experimentais na soluo de proble-masrelacionados cincia. Acreditava que a ob-servaoera o nico caminho para a verdade. Boyleconfirmou os resultados de van Helmont, mas foimais alm. Como resultado das anlises qumicasque fez em amostras de plantas, concluiu que asplantas continham sais, terra e leo, todos elesformados da gua.Mais ou menos na mesma poca, J.R. Glauber(1604-1668), um qumico alemo, sugeriu que sali-tre(KNO3) e no a gua era o princpio da vege-tao.Ele coletou o sal de currais de gado e pon-derouque o sal vinha das fezes dos animais. Afir-mandoque como os animais comem forragem, osalitre deve ter sido originado das plantas. Quan-doaplicou esse sal s plantas, observou um subs-tancialaumento no crescimento das mesmas, con-cluindo,ainda, que a fertilidade do solo e o valordo esterco eram totalmente devidos ao salitre.John Mayow (1643-1679), um qumico ingls, deusuporte s afirmaes de Glauber. Mayow estimouas quantidades de salitre no solo em vrias po-casdurante o ano e encontrou a maior concentra-ona primavera. No encontrando nada duranteo vero, concluiu que o salitre tinha sido absorvi-doou adsorvido pela planta, durante seu perodoA monumental obra de Ilu Al Awan, pelo adianta-doda agronomia andaluza, influenciou a agricul-turaeuropia, especialmente a do mediterrneo,at o sculo XIX, pois a expanso colonial france-sano norte da frica se fundamentou no uso datraduo para o francs, como manual de tcnicasagrcolas a serem utilizadas pelos colonos.Aps o declnio de Roma, apareceram poucas con-tribuiespara o desenvolvimento da agricultura,at a publicao de Opus ruralium comodorum,uma coleo de prticas agrcolas locais, por Pietrode Crescenzi (1230-1307). De Crescenzi conside-radopor alguns como o fundador da agronomiamoderna, mas o seu manuscrito parece estar res-tritoao trabalho de escritores do tempo deHomero. Sua contribuio foi principalmente fa-zerum resumo do material j existente. Ele, entre-tanto,sugeriu um aumento das doses de estercoacima das recomendadas naquela poca.Aps o trabalho de De Crescenzi, pouco foi adici-onadoao conhecimento agrcola por muitos anos,apesar de ter sido atribudo a Palissy, em 1563, aobservao de que o teor de cinzas das plantasrepresentava o material que elas tinham retiradodo solo.Ao redor do incio do sculo XVII, Francis Bacon(1561-1624) sugeriu que o principal alimento dasplantas era a gua. Ele acreditava que a principalfuno do solo era manter as plantas eretas eproteg-las do calor e do frio e que cada plantatirava do solo uma nica substncia para sua ali-mentao,em particular. Bacon afirmava tambmque a produo contnua de um mesmo tipo deplanta em um solo iria empobrec-lo para aquelaespcie em particular.Durante esse mesmo perodo, Jean Baptiste vanHelmont (1577-1644), um fsico-qumico flamengo,relatou os resultados de um experimento em queele acreditava provar que a gua era o nico nu-trientedas plantas. Ele colocou 200 libras de solo(90,7 kg) em um vaso, umedeceu o solo e plantouum p de salgueiro pesando cinco libras (2,3 kg).Ele cuidadosamente protegeu o solo no vaso dapoeira, e adicionava somente gua da chuva ougua destilada. Aps um perodo de cinco anos, 26. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA39Crditos Sumrio Apresentao Homede crescimento rpido, medida que era aplicadoao solo.Por volta do ano de 1700, entretanto, foi feitoum estudo que pode ser considerado excepcio-nale que representou um avano considervelpara o progresso das cincias agrrias. Um inglsde nome John Woodward, que estava familiari-zadocom o trabalho de Boyle e van Helmont,fez crescer plantas de hortel em amostras degua que tinha obtido de vrias procedncias:gua de chuva, gua de rio, gua de esgoto egua de esgoto acrescida de mofo de jardim. Cui-dadosamentemediu a quantidade de gua trans-piradapelas plantas e anotou o peso das plantasno incio e no fim do experimento. Observou queo crescimento das plantas foi proporcional quantidade de impurezas na gua e concluiu queo material da terra ou solo, ao invs de gua, erao princpio da vegetao. Apesar de sua conclu-sono ser totalmente correta, ela representouum avano no conhecimento, e sua tcnica expe-rimentalfoi consideravelmente melhor do quequalquer outra anterior.Havia muita ignorncia em relao nutrio deplantas naquela poca. Muitas idias estranhassurgiram, tiveram evidncia efmera e foram es-quecidas.Parte dessas idias foi introduzida poroutro ingls, Jethro Tull (1674-1741). Tull foi educa-doem Oxford, o que era considerado um poucofora do comum para uma pessoa com propenso agricultura. Parece ter tido interesse pela polti-ca,mas problemas de sade o foraram a umaaposentadoria no campo e a levou a cabo vriosexperimentos, a maioria envolvendo prticas agr-colas.Acreditava que o solo deveria ser finamentepulverizado para dar o sustento adequado paraa planta em crescimento. De acordo com Tull, aspartculas do solo seriam na verdade ingeridas atra-vsde aberturas nas razes das plantas. Ele acre-ditavaque a presso causada pela expanso dasrazes em crescimento forava as partculas finasdo solo para dentro das bocas dos vasos dasrazes, aps o que, entraria no sistema circula-triodas plantas.As idias de Tull sobre nutrio de plantas eram,no mnimo, bizarras. Seus experimentos, entretan-to,levaram ao desenvolvimento de dois valiososequipamentos de cultivo: a plantadeira em linha eo cultivador puxado por cavalos. Seu livro HorseHoeing Husbandry foi, por muito tempo, conside-radoum texto importante no meio agrcola ingls.Ao redor de 1762, John Wynn Baker, um partid-riode Tull, estabeleceu uma fazenda experimentalna Inglaterra, cuja finalidade era a exibio pblicados resultados dos experimentos agrcolas. O tra-balhode Baker foi elogiado mais tarde por ArthurYoung que, entretanto, alertava os leitores paraterem cuidado ao dar crdito excessivo aos clcu-lostomando por base os resultados de somentealguns anos de trabalho, um cuidado que toimportante hoje como quando foi feito original-mente.Um dos mais famosos agricultores ingleses do s-culoXVIII foi Arthur Young (1741-1820). Youngconduziu trabalhos em vasos para encontrar aque-lassubstncias que poderiam melhorar a produti-vidadedas culturas. Ele fez crescer cevada em areia qual adicionava materiais, como carvo, leo demquinas, esterco de galinha, vinho, salitre, pl-vora,piche, ostras e numerosos outros materiais.Alguns dos materiais promoveram o crescimentodas plantas e outros no. Young, um escritor pro-lfico,publicou o trabalho intitulado Annals ofAgriculture, em quarenta e seis volumes, que foimuito considerado e teve um grande impacto naagricultura Inglesa.Muitas das publicaes envolvendo agricultura nossculos XVII e XVIII refletiam a idia de que as plan-taseram compostas de uma substncia, e a maio-riados autores durante esse perodo estava bus-candoeste principio da vegetao. Por volta de1775, entretanto, Francis Home afirmou que nohavia apenas um princpio, mas provavelmentevrios, entre os quais se inclua ar, gua, terra,sais, leo e fogo em um estado fixo. Home acredi-tavaque os problemas da agricultura eram essen-cialmenteaqueles de nutrio das plantas. Ele con-duziuexperimentos em vasos para avaliar os efei-tosde diferentes substncias no crescimento das 27. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE40Crditos Sumrio Apresentao HomeAgricultural Chemistry, em 1813, afirmou que,embora algumas plantas pudessem absorver seuC do ar atmosfrico, a maior parte era absorvidapelas razes. Davy estava to entusiasmado comsua crena que recomendava o uso de leo comofertilizante em funo do seu teor de C e H.A segunda metade do sculo XIX at o incio dosculo XX foi o perodo em que ocorreu grandeprogresso na compreenso da nutrio de plan-tase da adubao das culturas. Dentre os homensdesse perodo que deixaram grandes contribuiesest Jean Baptiste Boussingault (1802-1882), umqumico francs muito viajado, que estabeleceuuma propriedade na Alscia, onde levou a caboexperimentos de campo. Boussingault utilizava astcnicas cuidadosas de de Saussure, pesando e ana-lisandoos estercos que ele aplicava aos seus ex-perimentose tambm s culturas que ele colhia.Ele manteve um balano que mostrava quanto dosvrios nutrientes de plantas vinham da chuva, dosolo e do ar, analisava a composio das culturasdurante vrios estdios de crescimento e determi-navaque a melhor rotao de culturas foi aquelaque produziu a maior quantidade de matria or-gnicaalm daquela adicionada por meio do es-terco.Boussingault considerado por alguns comoo pai da experimentao de campo.Justus von Liebig (1803-1873), um qumico alemo,muito efetivamente fez desabar o mito dohmus. A apresentao de seu trabalho em umrespeitado congresso cientfico mexeu com os con-servadoresde tal forma que somente alguns cien-tistasdesde aquela poca ousaram sugerir que ocontedo de C nas plantas vem de outra fonteque no o CO2. Liebig fez as seguintes afirmaes:1. A maior parte do C nas plantas vem do dixidode carbono da atmosfera.2. O H e O vm da gua.3. Os metais alcalinos so necessrios para aneutralizao dos cidos formados pelas plan-tascomo resultado de suas atividades metab-licas.4. Os fosfatos so necessrios para a formaodas sementes.plantas e fez anlises qumicas de materiais dasplantas. Seu trabalho foi considerado valioso pilarno progresso da agricultura cientfica.O descobrimento do oxignio por Priestley foi achave para inmeras outras descobertas que avan-arammuito na explicao dos mistrios da vidadas plantas. Jan Ingenhousz (1730-1799) mostrouque a purificao do ar ocorre na presena de luz,mas no escuro o ar no purificado. Juntamentecom essa descoberta, ocorreu a afirmao de JeanSenebier (1742-1809), um filsofo e historiador su-o,de que o aumento no peso do salgueiro noexperimento de van Helmont foi resultado do ar.2.3. Progresso durante o sculo XIXEssas descobertas estimularam a mente deTheodore de Saussure, cujo pai estava familiariza-docom o trabalho de Senebier. Ele atacou doisdos problemas nos quais Senebier tinha trabalha-do- o efeito do ar e a origem dos sais nas plantas.Como resultado, de Saussure foi capaz de demons-trarque as plantas absorvem O2 e liberam CO2, oprincpio da respirao. Alm disso, observou queas plantas poderiam absorver CO2 e liberar O2 napresena da luz. Se, entretanto, as plantas fos-semmantidas em um ambiente livre de CO2, elasmorreriam.De Saussure concluiu que o solo fornece somenteuma pequena frao dos nutrientes necessrioss plantas, mas ele demonstrou que o solo forne-cecinzas e N. Afastou efetivamente a idia de queas plantas geravam espontaneamente o K e afir-mouainda que as razes das plantas no se com-portamcomo um mero filtro. Alm disso, as mem-branasso seletivamente permeveis, permitindouma entrada mais rpida da gua do que dos sais.Ele tambm mostrou a absoro diferencial dossais e a inconstncia da composio das plantas,que varia com a natureza do solo e com a idadeda planta.A concluso de De Saussure de que o carbonocontido nas plantas vinha do ar no foi imediata-menteaceita por seus colegas. Sir Humphrey Davy,que havia publicado seu livro The Elements of 28. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA41Crditos Sumrio Apresentao Home5. As plantas absorvem tudo indiscriminadamentedo solo, mas excretam de suas razes aquelesmateriais que no so essenciais.Nem todas as idias de Liebig, entretanto, eramcorretas. Ele pensava que o cido actico eraexcretado pelas razes. Tambm acreditava que oNH4+ era a nica forma de N absorvida e que asplantas poderiam obter esse composto do solo,do esterco ou do ar.Liebig acreditava firmemente que analisando aplanta e estudando os elementos que ela contin-ha,poder-se-ia formular um conjunto de recomen-daesde fertilizantes, com base nessas anlises.Era sua opinio, tambm, que o crescimento dasplantas era proporcional quantidade de subs-tnciasminerais disponveis nos fertilizantes.A lei do mnimo estabelecida por Liebig em 1862 um guia simples mas lgico de se fazer a previ-sodas respostas das plantas adubao. Essa leidiz o seguinte:...cada campo contm um mximo de um ou maise um mnimo de um ou mais nutrientes. Com essemnimo, seja calcrio, potssio, nitrognio, cidofosfrico, magnsia ou qualquer outro nutriente,as produtividades apresentam uma relao direta.Este o fator que governa e controla ...produtivi-dades.Se o mnimo for calcrio ...a produtividade ...ser a mesma e no maior mesmo que as quantida-desde potssio, slica, cido fosfrico, etc ... sejamaumentados em cem vezes.A lei do Liebig ou lei do mnimo dominou o pensa-mentodos pesquisadores na agricultura por mui-totempo e tem tido uma importncia universal nomanejo da fertilidade do solo.Liebig produziu um fertilizante com base nas suasidias de nutrio de plantas. A formulao de umamistura fazia sentido, mas ele cometeu um errofundindo sais de K e P com calcrio. Como resulta-do,o fertilizante foi um completo fracasso. Noobstante, as contribuies de Liebig para o de-senvolvimentoda agricultura foram monumentais,e ele muito merecidamente reconhecido como opai da qumica agrcola.Outro fato marcante aps o famoso trabalho deLiebig foi o estabelecimento, em 1843, de uma es-taoexperimental agrcola em Rothamsted, naInglaterra. Os fundadores dessa instituio foramJ. B. Lawes e J. H. Gilbert. Os trabalhos conduzi-dosnessa estao experimental seguiam a mesmalinha daqueles conduzidos por Boussingault, naFrana.Lawes e Gilbert no acreditavam que todas as afir-maesde Liebig eram corretas. Doze anos apsa fundao da estao de Rothamsted, apresen-taramos seguintes pontos:1. as culturas necessitam de ambos, P e K, mas acomposio da cinza das plantas no se consti-tuiem uma medida das quantidades dessesconstituintes necessrios planta;2. culturas no leguminosas necessitam do for-necimentode N. Sem este elemento, no seobter crescimento, independentemente dasquantidades de P e K presentes. A contribui-oda quantidade de N na forma de amnia,pela atmosfera, insuficiente para as necessi-dadesdas culturas;3. a fertilidade do solo poderia ser mantida poralguns anos por meio de fertilizantes qumicos;4. o efeito benfico do pousio est no aumentoda disponibilidade de compostos de N no solo.Por muito tempo, e mesmo hoje em alguns lugares,os agricultores foram relutantes em acreditar que afertilidade poderia ser mantida somente pelo usode fertilizantes minerais. Os primeiros trabalhos emRothamsted, entretanto, provam de maneira con-clusivaque isso pode ser feito. Uma das provas maisinquestionveis nesse sentido o relato do experi-mentodenominado Broadbalk Winter Wheat, com-parandofertilizantes orgnicos e minerais, iniciadoem 1843 e sendo conduzido at hoje (LAWESAgriculture Trust, 1984). Desde o incio, vm sendoaplicados, anualmente, uma srie de tratamentos.De 1979 a 1983, portanto 150 anos aps o incio doexperimento, foi colhido trigo sarraceno, cujos va-loresde produo mdia (cinco anos) podem serconferidos no Guide to the Classical Experiments,do Lawes Agriculture Trust j citado. 29. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE42Crditos Sumrio Apresentao Homeisolamento usando uma placa com slica-gel, aoinvs do meio de cultura de gar, porque essesorganismos so autotrficos e obtm seu C do CO2da atmosfera.Com referncia ao comportamento errtico dasplantas leguminosas em relao ao N, dois alemes,Hellriegel e Wilfarth, em 1886, concluram que umabactria deveria estar presente nos ndulos dasrazes das leguminosas. Mais tarde, estes organis-mosforam associados sua capacidade de assimi-larN2 gasoso da atmosfera para convert-lo emuma forma que poderia ser utilizada por plantassuperiores. Esta foi a primeira informao espec-ficaem relao fixao de N2 pelas leguminosas.Hellriegel e Wilfarth utilizaram como base para osseus argumentos as observaes feitas em algunsdos seus experimentos. Eles, entretanto, no iso-laramos organismos responsveis por esse pro-cesso.Isto foi feito mais tarde por M. W. Beijerinck,que denominou o organismo de Bacillus radiccola.2.4. Desenvolvimento da fertilidade dosolo nos Estados UnidosApesar de a maioria dos avanos na agriculturado sculo XVIII terem sido alcanados no conti-nenteeuropeu, umas poucas contribuies de ame-ricanosforam suficientemente importantes paraserem mencionadas. Em 1733, James E. Oglethorpeestabeleceu uma rea experimental nas encostasngremes do Rio Savana, onde hoje se localiza acidade de Savana, na Georgia. A rea era dedicada produo de culturas alimentcias exticas e eracitada como um lugar de belezas enquanto foimantida. Houve perda de interesse pela mesma elogo ela deixou de existir. Mas como essa rea foina maior parte resultado do interesse de britni-cos,ela provavelmente no pode ser considerada,em sua essncia, como um empreendimento ame-ricano.Benjamin Franklin demonstrou o valor do gessoagrcola. Em uma colina em sua propriedade, eleaplicou gesso num padro de distribuio com aseguinte frase: Esta terra foi gessada. O aumentode crescimento da pastagem na rea onde o ges-sohavia sido aplicado serviu como uma demons-traoefetiva do seu valor como fertilizante. obvio que uma aplicao anual de 35 toneladasde esterco de curral (o que envolveu um grandevolume de material e um trabalho intenso paraaplicao ao solo), durante 150 anos, pode substi-tuira adubao com fertilizantes minerais. tam-bmbvio que a adubao mineral balanceada,que produziu a mdia de 5,7 toneladas por hecta-re,pode substituir a adubao orgnica e que osimples enriquecimento da adubao orgnica com96 quilos por hectare de nitrognio mineral porano levou s maiores produes.O problema do N do solo e das plantas permane-ciasem soluo. Vrios estudiosos tinham obser-vadoo comportamento no convencional dasleguminosas. Em alguns casos elas cresciam bemsem a aplicao de N, enquanto em outras situa-esno havia crescimento das plantas. Plantasno leguminosas, por outro lado, sempre deixa-vamde crescer quando havia quantidade insufici-entede N no solo.Em 1878, alguma luz surgiu nessa confuso, pelotrabalho de dois bacteriologistas franceses,Theodore Schloessing e Alfred Mntz. Esses ci-entistaspurificaram gua de esgoto fazendo-apassar por um filtro feito de areia e calcrio. Ana-lisaramo filtrado periodicamente e por vinte eoito dias somente detectaram amnia. No fimdesse perodo comeou a aparecer nitrato no fil-trado.Schloessing e Mntz constataram que aproduo de nitratos poderia ser paralisada pelaadio de clorofrmio e que poderia ser reiniciadapela adio de um pouco de gua de esgoto.Concluram que a nitrificao era resultado da aobacteriana.Os resultados destes experimentos foram aplica-dosa solos por Robert Warrington, na Inglaterra.Ele mostrou que a nitrificao poderia ser parali-sadapelo bissulfeto de carbono e clorofrmio eque o processo poderia ser reiniciado pela adiode solo no esterilizado. Tambm demonstrou quea reao era um fenmeno que ocorria em duasfases, primeiro a amnia sendo convertida emnitrito e, subseqentemente, em nitrato.Warrington, entretanto, no foi capaz de isolaros organismos responsveis pela nitrificao. Estatarefa foi resolvida por S. Winogradsky, que fez o 30. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA43Crditos Sumrio Apresentao HomeEm 1785, uma sociedade foi formada na Carolinado Sul e tinha, entre seus objetivos, o estabeleci-mentode uma fazenda experimental. Onze anosaps, o Presidente George Washington, em suamensagem anual ao congresso, defendeu o esta-belecimentodo comit nacional de agricultura.Algumas das contribuies mais importantes paraa agricultura americana no passado foram feitaspor Edmond Ruffin, da Virgnia, entre 1825 e 1845.Acredita-se que ele tenha sido um dos primeiros autilizar calcrio em solos da regio mida para re-pornutrientes perdidos pela remoo das cultu-rase lixiviao. Ruffin era um observador cuida-doso,um leitor estudioso e possua uma menteaguada e inquisitiva. Apesar do uso do calcriopara aumentar a produo das culturas ser conhe-cidoem outros continentes, essa foi aparentemen-teuma nova experincia na Amrica.Foi somente em 1862 que o Ministrio da Agricultu-rafoi estabelecido, e, no mesmo ano, a Lei Morrillevou ao estabelecimento das escolas estaduais deagricultura. A primeira estao experimental agr-colaestabelecida em 1875,em Middletown,Connecticut, teve suporte de fundos estaduais. Em1877, a Carolina do Norte estabeleceu uma unidadesemelhante, seguindo-se New Jersey, New York,Ohio e Massachusetts. Em 1888, a lei Hatch levou implantao de estaes experimentais estaduaisque seriam operacionalizadas em conjunto com osland-grant colleges, e uma dotao anual deUS$15.000,00 foi disponibilizada para cada estadocomo suporte. Apesar da maioria dos primeiros tra-balhosexperimentais terem sido muito mais de-monstraesde resultados, uma metodologia cien-tficanos estudos dos problemas da agricultura foigradualmente desenvolvida no pas.A idia de se proceder extrao de nutrientes desolos com cidos para determinar sua fertilidadepersistia, e E. W. Hilgard (1833-1916) estabeleceuque a solubilidade mxima dos minerais do soloem HCl foi obtida quando o cido tinha peso es-pecficode 1,115 kg L-1 (~7,9 mol L-1), o quecorresponde concentrao do cido obtida apsfervura prolongada. Hilgard deu significncia par-ticularpara esse fato. A digesto em cido fortetornou-se muito popular e grande nmero de an-lisesde solos foram feitas por esse mtodo. Maistarde, foi mostrado que havia pouca fundamenta-opara assumir que esta tcnica poderia obterdados de maior valor e o seu uso foi descon-tinuado.Dois cientistas que muito contriburam para o de-senvolvimentodo interesse por fertilidade do solonos Estados Unidos foram Milton Whitney e C. G.Hopkins. No incio do sculo XX, eles se envolve-ramem uma controvrsia que atraiu ateno naci-onale que, de fato, tornou-se muito amarga.Whitney defendia que o suprimento total de nu-trientesnos solos era inexaurvel e que o fator im-portantesob o ponto de vista de nutrio de plan-tasera a taxa pela qual estes nutrientes iam para asoluo do solo. Hopkins, por outro lado, acredi-tavaque essa filosofia levaria exausto do solo ea srio declnio na produo das culturas. Fez umlevantamento dos solos de Illinois e considerou afertilidade do solo a um sistema semelhante con-tabilidade.Como resultado desses estudos exaus-tivos,concluiu que os solos de Illinois necessita-vamapenas de calcrio e P e pregou essa doutrinade forma to eficaz que o uso de calcrio e fosfatode rocha nas culturas do milho, aveia e rotaescom trevo foi uma prtica contnua nesse estadopor muitos anos.A controvrsia entre Whitney e Hopkins finalmen-tediminuiu. As idias de Whitney foram mostra-daspelo menos parcialmente incorretas, mas osargumentos conflitantes muito fizeram para esti-mularo pensamento dos cientistas agrcolas des-seperodo.Logo na virada do sculo XX, a maior parte dasestaes experimentais tinha parcelas experimen-taisno campo que mostravam os benefcios extra-ordinriosda adubao. Como resultado dessesexperimentos, os principais problemas de fertili-dadedo solo podiam ser geralmente delimitados.Foi mostrado, por exemplo, que havia uma gene-ralizadanecessidade de fertilizantes fosfatados,que K era geralmente deficiente nos solos da re-gioda plancie costeira e que N era particular-mentedeficiente nos solos do sul do pas. Os so- 31. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE44Crditos Sumrio Apresentao Homealimentada e vestida. Avanos nas pesquisas fo-ramalcanados, nos centros de pesquisas agrco-lase outros, que podem contribuir para o aumen-toda produo agrcola no futuro.Alguns dos avanos que surgem no horizonte, ou,de fato, j colocados em prtica, mostram gran-desperspectivas para aumentar a produtividadedas culturas e aumentar a eficincia da produoagrcola. Estes avanos vo colocar presso adi-cionalna terra e faro aumentar ainda mais a im-portnciaque a fertilidade do solo exerce na pro-duodas culturas.O sensoriamento remoto, constitudo de fotogra-fiasinfravermelhas tomadas de grandes altitudes, usado para determinar as condies das cultu-ras.Problemas relativos a solos, irrigao ou con-trolede pestes podem, freqentemente, ser de-tectadose corrigidos a tempo de prevenir sriasdiminuies na produtividade.Pesquisas tm demonstrado que o plantio diretopode aumentar a eficincia de uso da gua e dimi-nuira eroso do solo, provocando aumento naprodutividade das culturas. Este tipo de manejopode ter efeito considervel nas exigncias das cul-turasem relao a certos nutrientes, especialmen-tenitrognio, fsforo, potssio e enxofre, pormmais pesquisas so necessrias para desenvolverprticas adequadas de fertilidade do solo para uti-lizaono plantio direto.Em muitas reas nos mais diversos pases, gran-desextenses de terra, que eram consideradasmarginais para a produo das culturas por causada falta de gua, esto hoje com altos nveis deprodutividade em decorrncia do desenvolvimen-todos sistemas de irrigao com pivots centrais.Poos so perfurados no centro desses campos, agua transferida para as lavouras por aspersoresligados a tubos condutores alto-propelidos que semovem em crculos sobre a rea. Centenas de hec-tarespodem ser irrigados com os maiores siste-mas.Fertilizantes fludos e pesticidas podem tam-bmser distribudos por esses sistemas. Em de-corrnciada eliminao da umidade do solo comoum fator limitante, pode-se obter maior eficincialos a leste do rio Mississipi eram geralmente ci-dose precisavam de calcrio, enquanto aqueles aoeste desse rio eram, regra geral, bem supridosde Ca. Embora um quadro geral do estado de fer-tilidadedos solos dos Estados Unidos tenha sidorazoavelmente bem definido, logo se tornou apa-renteque recomendaes generalizadas de fertili-zantes,com base nesse conhecimento, no deve-riamser feitas. Cada propriedade requeria aten-oindividual, assim como cada talho da propri-edade.O interesse por anlises para avaliao dafertilidade do solo explodiu mais uma vez.Durante os ltimos 30 anos, muito progresso foialcanado no sentido de compreender os proble-masde fertilidade do solo. Enumerar aqueles es-tudoscujas contribuies levaram ao progressono conhecimento iria requerer muito mais espaodo que o disponvel neste captulo. Esses avanosno foram de trabalhos de cientistas de um nicopas. Os ingleses, que comearam seus trabalhosao redor de 1600 continuaram a dar grandes pas-sosnesse sentido. Os pesquisadores da Frana,Alemanha, Escandinvia, Rssia, Canad, Austr-lia,Nova Zelndia, assim como dos Estados Uni-dos,alm de outros pases, solucionaram muitosproblemas que dificultavam o progresso da cin-cia.Os frutos desses estudos so aparentes emtodos os lugares, fazendo com que a produoagrcola nos pases desenvolvidos seja mais altahoje do que nunca antes, e o mundo livre, de ma-neirageral, hoje mais bem alimentado, com me-lhoresvesturios e moradias do que em qualquerpoca no passado. Isto no poderia ser possvelse a produo das culturas hoje estivesse no pata-marda Europa durante o escurantismo da Ida-deMdia, quando a produtividade mdia de grosera de 6 a 10 bushels acre-1 (450 a 750 kg ha-1).2.5. Olhando para o sculo XXI medida que as civilizaes entram no sculo XXIe a populao do mundo continua a aumentar, obvia a importncia de um contnuo aumento naproduo de alimentos. A continuidade das pes-quisasem todas as fases da produo agrcola necessria, se a populao crescente tem que ser 32. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA45Crditos Sumrio Apresentao Homeno uso de fertilizantes, e os custos de produopodem diminuir. Para que essas fontes de guade alto custo sejam utilizadas de modo mais efici-entepelas culturas, o suprimento de nutrientesdisponvel deve ser otimizado.Em vrias regies semi-ridas do mundo, existemdesenvolvimentos promissores na captao degua e uso mais eficiente da umidade para a pro-duodas culturas. Sistemas de produo dasculturas envolvendo esses mtodos de manejo daumidade do solo, em conjunto com outros fatorespara a obteno de altas produtividades, tais comoadubao, variedades e hbridos e poca de plan-tio,precisam ser estudados.A eficincia da irrigao um tema importante emvrias reas do mundo que apresentam limitadosuprimento de gua para uso agrcola. A irrigaopor gotejamento pode reduzir em 50% a guaatualmente em uso nos sistemas convencionais deirrigao. A necessidade de fertilizantes e sistemaspara sua aplicao sob irrigao por gotejamentoprecisa de mais estudos.Anlises de solos e de plantas como instrumentospara determinar as necessidades de fertilizantes ecalcrio para as culturas tm sido utilizadas pormuitos anos. A utilizao dessas tcnicas no scontinua como est aumentando. Um nmero con-sidervelde informaes adicionais necessrioantes dessas anlises se tornarem mais do queguias refinados de adubao e calagem das cultu-ras.Adubao foliar de outros nutrientes alm dosmicronutrientes promete tornar-se uma prticaagrcola geral em algumas reas. Entretanto, emdecorrncia de resultados inconsistentes, mais pes-quisasso necessrias para se determinar quaiscondies so determinantes para a obteno derespostas claras em relao a esse mtodo de adu-bao.Melhorias tm sido obtidas e devero continuar aser alcanadas no desenvolvimento de materiaisfertilizantes mais eficientes. Alguns dos materiaisque tm sido ou esto sendo desenvolvidos inclu-emos fertilizantes nitrogenados de liberao len-ta,polifosfatos de alta concentrao, compostosmagnesianos adequados ao uso em fertilizantesfludos completos, micronutrientes na forma dequelatos e fertilizantes com altos teores de enxo-frepara uso em fertilizantes slidos e lquidos.Concomitantemente ao desenvolvimento dessasnovas tecnologias e produtos deve-se efetuar umaavaliao contnua de sua eficincia por meio deexperimentaes de curto e longo prazos. Esse tipode experimentao no campo uma exigncia ne-cessriapara o contnuo aumento da eficincia deproduo das culturas. Altas produtividades dasculturas impem diferentes exigncias de nutrien-tes.Doses de fertilizantes que do respostassatisfatrias com produtividades do milho de 8 tha-1 no sero adequadas aos tetos de produtivi-dadesde 12 t ha-1 ou mais. Alm disso, com acalibrao das anlises de solos geralmente obti-dasanos atrs, doses dos nutrientes necessriaspara teores diferentes de anlises de solo podemser muito baixas para as altas produtividades dasculturas hoje obtidas e maiores ainda no futuro.Um novo desenvolvimento aparece com destaqueno horizonte, o qual pode ter um impacto profun-dona produo agrcola e do desenvolvimento re-centeda cincia de gentica molecular. Por meiodesta tcnica de transplante de genes, qualidadesdesejveis de um gnero ou espcie podem sertransferidas para outra. Se e quando esta cinciatornar-se perfeita, concebvel que maior eficin-ciafotossinttica, mais altos teores de protenas evitaminas, melhor resistncia a doenas e pragase outros fatores podem ser introduzidos em ou-trasespcies desejveis de culturas. Estas altera-esgenticas podero causar um grande impac-tonas exigncias nutricionais e, conseqentemen-te,nas prticas de adubao.Progressos na agricultura dependem de pesquisasde alta importncia. Para cada problema resolvidopor um cientista, hoje, muitos outros aparecem. Pes-quisadoresagrcolas devem investigar questes denatureza fundamental, aquelas que tratam mais doporqu das coisas do que do o qu. 33. FERTILIZANTES: AGROINDSTRIA E SUSTENTABILIDADE46Crditos Sumrio Apresentao Homesua implicao com a produtividade das culturasat os dias atuais.2.6.1. Trabalhos pioneiros em fertilidade do soloe adubaoSegundo Heitor Cantarella, pesquisador do Insti-tutoAgronmico de Campinas (IAC), o primeirodiretor desta instituio, 119 anos atrs, o austra-coDr. Franz W. Dafert, profundo conhecedor daqumica agrcola de sua poca, trouxe para o Bra-sila experincia europia sobre anlise de solo eno primeiro relatrio da ento Estao Agronmi-cade Campinas, em 1889, esto os registros dasanlises de solos pioneiras no Brasil. Em 1892, oIAC j realizava anlises de solo para cafeicultorespaulistas, fornecendo inclusive pareceres sobreadubao. Nessa poca, j havia uma publicaodo IAC sobre mtodos para a determinao de ni-trognioem solos. Os demais mtodos emprega-dosem anlise de solo foram publicados em 1895,pelo Dr. Bolliger, outro qumico importante quetrabalhava no IAC na poca.Tambm em 1895 foi publicado um dos primeirostrabalhos sobre fertilidade do solo no Brasil, deautoria do Dr. Franz W. Dafert, que fornece deta-lhessobre a anlise qumica de fertilizantes org-nicos,na poca chamados de estrumes nacio-naes(DAFERT, 1895). At aquela poca, os fertili-zantesutilizados nas lavouras eram basicamenteprodutos orgnicos, dos quais se tinha pouca in-formaosobre caractersticas qumicas, composi-oe modos de aplicao.As anlises qumicas realizadas no ento InstitutoAgronmico do estado de So Paulo, hoje IAC,envolviam a determinao em partes por mil deagua, substancias organicas, azoto, acidophosphorico, potassa, soda, cal, magnesia, acidosulfrico, chloro e fluor, acido silicico e areia,oxydo de ferro e alumina nos mais diferentestipos de estercos animais produzidos nas fazen-das:compostos, excrementos humanos, casca decaf, palhas de milho e feijo, turfa, bagao decana, restos de criao (ossos, chifres, cabelos,sangue, etc.), alm de outros estrumes, como re-No objetivo desse captulo cobrir todos os even-tossignificativos do desenvolvimento da cinciada Fertilidade do Solo. Muitos dados foram omiti-dos,e muito mais poderia ter sido escrito. Certa-mente,os avanos obtidos no fim do sculo XIX eno sculo XX foram grandes responsveis peloestdio atual de nosso conhecimento. Esses avan-osforam apenas superficialmente cobertos nes-tecaptulo, mas nos captulos seguintes deste li-vroconfirma-se a importncia de tais eventos parao progresso da fertilidade do solo. Em resumo,espera-se que este captulo possa dar ao estudan-tealgumas idias em relao ao tempo, esforo epensamentos que foram dedicados nos ltimos4.500 anos para acumular aquilo que ainda co-nhecimentoinsuficiente.2.6. Fatos marcantes da evoluo da fer-tilidadedo solo no BrasilA histria do desenvolvimento da agricultura noBrasil, desde o seu descobrimento, est direta-mente,mas de forma emprica no passado, ligada fertilidade do solo. Os grandes ciclos da cana-de-acar e do caf se aliceraram, no incio, nafertilidade natural dos solos das matas e na migra-opara novas reas quando essa fertilidade na-turalse exauria.Passaram-se muitas dcadas at que, por meio deobservaes prticas do incio, seguindo-se traba-lhosenvolvendo fertilidade do solo e o uso de fer-tilizantesorgnicos e minerais mais tarde, estabe-lecessem-se as bases para a prtica da adubaoque permitisse a explorao contnua das proprie-dadesrurais. muito difcil destacar os fatos mais marcantes daevoluo da fertilidade do solo no Brasil, uma vezque, no Pas, esse segmento do conhecimento bastante recente como cincia, estando muito maisatrelado a programas envolvendo essa rea doconhecimento do que a pesquisadores individual-mente.Entretanto, mesmo com a possibilidade depecar por omisso, sero relatados a seguir algunspontos importantes da evoluo dessa rea do co-nhecimentoda Cincia do Solo no Brasil, bem como 34. FERTILIDADE DO SOLO E PRODUTIVIDADE AGRCOLA47Crditos Sumrio Apresentao Homesduos da fabricao do gs de iluminao, apatita,cinzas de bagao de cana, resduos de destilaoda cana, bagao de sementes de oleaginosas, res-tosde curtume e serragem.Em relao ao composto, assim dizia o autor:O estrume denominado composto uma misturade todos os resduos, restos e mais substancias semvalor immediato, existentes ou produzidas na fa-zenda,reunidas e preparadas para fins de estru-mao.Todas as cinzas da cozinha das caldeiras, svezes tambm das roas, reboco, folhas cahidas,matto capinado, lama de tanques, lixo, resduos decozinha (feijo, caf), palha de milho, sangue,cabellos, ossos, etc., bem misturados e depositadosem covas ou tmulos at decomposio comple-ta,do um estrume de primeira ordem, cuja com-posionaturalmente depender dos componen-tesempregados.Quanto ao uso de estercos, principalmente o debovinos, o autor j mencionava estratgias quepermitiriam a sua concentrao em determinadoslugares, para facilitar a coleta e distribuio:Muitas vezes se ouve dizer que o esterco pde sermuito bom para as plantas, mas que no se pdeobtel-o porque os nossos animaes esto no pasto.Tal objeco tem certo fundamento. verdade queser muito mais fcil trabalhar com esterco, quan-dotodos os animaes estiverem em estbulos.Enquanto no cultivamos forragens boas to ex-tensamenteque possamos dispensar todos os pas-tos e isto no se dar talvez mais neste seculo precisamos nos accommodar ao facto de que a mai-orparte dos nossos animaes passeiem pelos gra-mados.Mas no h meio de obter apezar disto umaparte considervel do seu esterco?Respondemos sem exitao sim . Construamospor exemplo em nossos pastos ranchos abertos, ba-ratose acostumemos os nossos animaes a come-remalli o seu milho e sal, a entrarem de noite, du-rantea chuva, etc. O resultado ser que nos deposi-taronestes ranchos grande parte do esterco quesem elles estaria perdido. Teremos assim ganhomais uma cousa: a preservao dos animaes, pois,achamos que no haver pessoa alguma queaffirme que bom para uma vacca de leite, paraum boi de trabalho, para uma besta de montaria,permanecer num calor de 60o C durante horas ehoras para receber depois uma chuva de pedra nascostas ou a geada de noite. Civilizemos um pouconosso gado; tiremos-lhe um pouco da liberdade etornemol-o um pouco mais productivo.Deve-se destacar,ainda, neste documento, o quetalvez tenha sido uma das primeiras menes so-brea ocorrncia de rochas fosfticas no Brasil,quando em 1891, o Dr. Orville A. Derby chamou aateno do governo de So Paulo:Snr. Presidente. No curso dos estudos que estosendo feitos pela Commisso meu cargo para umaMemoria geolgica sobre as jazidas de ferro deIpanema, acaba-se de verificar um facto que julgode meu dever trazer ao conhecimento do Governosem esperar a publicao da dita Memoria.Em muitas amostras de minereo de ferro e em ou-trasrochas do lugar nota-se a presena do mineralApatite, ou phosphato de cal, facto este que fazlembrar a associao anal