Fontes Convencionais e Alternativas de Fertilizantes Fosfatados em

Solos Tropicais

II Workshop sobre Tecnologia de Fertilizantes: Recursos Minerais no Brasil: Fontes Alternativas e Otimização de

ProcessosUberlândia, 20 e 21 de Outubro de 2011

José Carlos PolidoroPesquisador Embrapa Solos

www.cnps.embrapa.br

Fonte :2010 – Agroconsult 78ª IFA – ANDA - Produto - estimado/projetado Ama Brasil

PROJEÇÃO DO CONSUMO DE NUTRIENTES E DE PRODUTO – BRASILMilhões ton /ano 2008-2015

9,38

22,4

2

9,06

22,4

7

10,2

6

24,9

5

10,7

1

26,0

4

11,1

7

27,1

7

11,6

6

28,2

9

12,0

3

29,1

9

12,4

6

30,3

9

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

NPK PRODUTO

35%

2

-Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal.

1- Introdução

Classes de restrição dos solos brasileiros em relação à fertilidade do solo (Sparovek et al., 2003, preparado por Prochnow, L. 2008)

MO

SB (V%)

CTC

4

FONTE: Costa, 2009.

• Milho:

Parcelas de milho com e sem fósforo - Foto: Divulgação / Embrapa Cerrados www.cnpc.embrapa .br (D. M. Sousa)

P extraível (mg/dm3)

0 2 4 6 8 10

Re

nd

ime

nto

de

grã

os

(t/

ha

)

0

1

2

3

4

Yanual=3.103-9.479e-0,765P

R2=0,97

Yanual/pasto=3.292-8.974e-1,123P

R2=0,97

P extraível (mg/dm3)

0 2 4 6 8 10

Re

nd

ime

nto

de

grã

os

(t/

ha

)

0

1

2

3

4

Yanual=3.103-9.479e-0,765P

R2=0,97

Yanual/pasto=3.292-8.974e-1,123P

R2=0,97

Fonte: D.M. Souza, 2010

Resposta da cultura da Soja a disponibilidade de P no solo

-Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal.-Dentre os nutrientes primários, NPK, o fósforo é o requerido em quantidades menores, até 10 a 20 vezes menos (0,2 a 0,5%).

1- Introdução

Adaptado de Roquetti Filho, D., 2010

-Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal.

-Dentre os nutrientes primários, NPK, o fósforo é o requerido em quantidades menores, até 10 a 30 vezes menos.

-Quantidades exportadas do campo nos produtos agrícolas é muito menor que as doses de “manutenção da fertilidade do solo” recomendadas.

1- Introdução

N P2O5 K2O

1000 ton

SOJA 57137 2.914.007 249.119 968.479

MILHO 49882 897.881 199.529 249.412

CANA 629024 450.381 106.934 978.761

ARROZ 12744 165.676 26.508 26.890

TRIGO 6016 135.351 27.070 81.211

FEIJÃO 3524 123.347 12.335 51.806

ALGODÃO 1858 42.729 7.431 29.725

TOTAL 4.729.373 628.927 2.386.283

Quantidades exportadas

------------ toneladas ------------

produção nacional (2008)

2.502.245 3.195.934 3.688.611Fertilizante entregue ao consumidor

Fonte: CONAB (2008); ANDA (2008),. Elaborado por Benites, 2010

11

Eficiência de uso 72 % 20 % 65 %

Balanço do consumo de nutrientes na agricultura brasileira – 2008 (Extraído de

Casarin, V, 2011)

Balanço N P2O5 K2O

Exportação pelas principais culturas (t) 5.461.678 1.591.858 2.724.891

Dedução de N referente a Fixação Biológica do Nitrogênio pela soja e de 30% exportado pelo feijão (t)

3.436.970 - -

Dedução referente a disponibilidade de 60 kg ha-1 fornecido pela soja às culturas de safrinha e inverno (t)

284.586 - -

Dedução de K referente a 20% K2O da cana-de-

açúcar (t)- - 121.954

Exportação Total, t (I) 1.656.340 1.591.858 2.602.937

Entradas por fertilizantes, t (II) 2.308.171 2.948.058 3.402.523

Índice de aproveitamento médio (I/II)*100 72% 54% 76%

Fonte: Informações Agronômicas (no 130), 2010.

Quadro 1- Taxa de Desfrute Balanço do consumo de nutrientes na agricultura Brasileira (Cunha, et al., 2010)

TD < 60%

F11 Indicação de adubação para Expectativa de produção de 3000 kg ha Indicação de adubação para Expectativa de produção de 3000 kg ha-1-1 (Tecnologias..., 2008) (Tecnologias..., 2008)2 2 Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 (Embrapa Soja, 1999)Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 (Embrapa Soja, 1999)33 Valores de Fósforo extraído por Resina aniônica (Tanaka & Mascarenhas, 1997) Valores de Fósforo extraído por Resina aniônica (Tanaka & Mascarenhas, 1997)44 Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 adequados para solos de textura média (Sousa et al., 2002) Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 adequados para solos de textura média (Sousa et al., 2002)

Aplicação

26,260

21,850

Pkg ha-1

P2O5

kg ha-1

Entradas1

26,260

15,1 - 20

16 - 40

P no solomg dm-3

Cerrado4

SP3

PR2

Região

> 6,0

FÓSFORO• Balanço de P na Produção de Soja

Para a classe de teores adequados de P no solo

ExportaçãoExtração

13,220,4

13,220,4

P------- kg ha-1 -------

Saídas1

13,220,4

13,0

8,6

kg ha-1

APL-EXP

Balanço

APLEXP

2,0

1,7

13,0 2,0

(Oliveira, et al. 2010)(Oliveira, et al. 2010)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Tempo (anos)

0

5

10

15

20

25

30

35

P, m

g dm

-3Evolução da Fertilidade do solo Evolução da Fertilidade do solo –– Fósforo M-1 (0 – 20 cm) Fósforo M-1 (0 – 20 cm) (Oliveira, et al. 2010)(Oliveira, et al. 2010)

y = 10 + 0,88x

y = 10 + 0,24x

y =10 - 0,03x

y =10 - 0,37x

Testemunha

P, REC – inverno F= 1,4

P, EXP - verão e REC – inverno F=2,2

P, REC - verão e REC – inverno F=3,0

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

ST

MA

SA

SA/N

ST

GA/N

SM

SM

SM

ST

ST

Embrapa Soja

46%

21%

13%9%

11%

m uito ba ixobaixo

m edioadequado

alto0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

No

of o

bs

Níveis de fósforo em solos do Sudoeste Goiano

Base de dados do laboratório de análise de solos da COMIGO, 33000 análises realizadas entre 2003 e 2007, 80 perfis de controle em áreas sob vegetação nativa, pastagem, silvicultura e agricultura (Elaborado por Benites et al., 2008)

Pequeno Efeito residual da adubação fosfatada

Alta dependência do Manejo da Adubação

Adubação fosfatada no Brasil90% da adubação fosfatada é feita com fontes aciduladas e altamente solúveis em água ou CNA + Água (MAPA, IN 27 Anexo II, DE 5 DE JUNHO DE 2006)

Fertilizante convencionais

Fórmula química Teor de P2O5 (%)

FPSA (%) *

Outros Nutrient

es

Fosfato diamônico (NH4)2HPO4

53 84 17% N

Superfosfato simples Ca(H2PO4)2. H2O,

CaSO4.H2O 20 89

16% de Ca8% de S

Superfosfato triplo Ca(H2PO4)2. H2O 45 90 10% de Ca

Fosfato monoamônico

NH4H2PO4 48 92 9% N

Nitrofosfato 18 8014% de N6% de Ca

*FPSA = Fração do teor de P2O5 em CNA+H2O que é solúvel em água

Dinâmica teórica dos fertilizantes fosfatados convencionais em solos tropicais

DAPMAPTSPSSP

H2PO4-

Fração Coloidal do Solo

PlantaFontes solúveis em água de P

Drenos

Solos Tropicais:

•Elevada acidez natural,

•P.C.Z. em pH elevado, argilas de atividades baixas(dependente de pH)

•alto teor de Al, Fe e Mn solúveis em água, etc).

EX.: Latossolo Amarelo, textura média. Região de Luis Eduardo Magalhães-BA

14.5166.0971,33162

19.3158.1121,77161

9.4783.9810,86955

4.417 1.8550,40519

ST

(kg/ha)

P2O5 (kg/ha)CMAP (mg/g)Argila (%)

Capacidade máxima de adsorção de fósforo por quatro solos de Minas Gerais.

Fonte: Kurihara, 2008 e Adaptado de Alvarez & Fonseca (1990) e Fernández (1995)

Modos de adubação fosfatada (Cedido por Vitti, G.C.)

P- LÁBIL

P- NÃO LÁBIL

P-SO

LUÇÃ

O

P- PLANTA

P-ADUBO

RELAÇÕES P-SOLO/PLANTA/ADUBO

Diagrama de solubilidade de alguns fosfatos de Ca, Fe e Al em solos (Lindsay, 1979)

Figure 6.14 Another possible mechanism of P adsorption to Fe and/or Al oxide surfaces. Bohn et al. (1979). Chemistry, p. 177, John Wiley & Sons.

A eficiência da adubação fosfatada tem dependência muito elavada do manejo dos fertilizantes no sistema de

produção

Progama IPNI - Boas Práticas de Utilização de Fertilizantes (BPUFs) (L.I. Prochnow e V. Casarin)

JORDÃO (2010)

Soja cultivada em sistema de plantio direto na palha no Paraná

Palhada de milho

Sistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano

PousioSistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano

Sorgo

(ou milheto primavera/ verão)

Sistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano

Soja cultivada em plantio direto no Oeste da Bahia – Rotação Soja / Milho

Adubação fosfatada a LANÇO, Luis Eduardo Magalhães-BA

Pré Plantio da cultura da Soja

Para aumentar a eficiência do fósforo na agricultura brasileira é essencial a inovação tecnológica de novos produtos em fertilizantes, como complemento importante das BPUFs.

“Tecnologia e Manejo de fertilizantes de mãos dadas”

Tecnologias para o aumento de eficiência de fertilizantes e identificação de fontes alternativas de

nutrientes para a agricultura brasileira

MP1 - Nº 01.09.01.001

10/2009 a 10/2013

Boas práticas para o uso eficiente de fertilizantes

Identificação de fontes alternativas de nutrientes para a agricultura brasileira

Novas tecnologias em fertilizantes

Estratégias

Unidades experimentais da Rede FertBrasil

34

Rede Nacional de Ensaios Agronômicos

Fertilizantes de Eficiência Aumentada

GRÂNULO DE FERTILIZANTE

(p.e. MAP)

ADITIVO 1 - LÍQUIDO

ADITIVO 2 - PÓ

Liberação lenta/controlada dos nutrientes em fertilizantes convencionais

Figura x – Produtividade de grãos de milho em resposta a aplicação de fertilizante fosfatado convencional e polimerizado. Extraído de: Valderrama, et. al. 2010.

Fonte: Perin, et al. 2010

Fonte: Reis Jr, et al. 2011

PNP

FT

P=O

O

OCa

O = P

O

O

O O

Graças a sua estrutura química, TOP-PHOS ® oferece um fósforo protegida contra retrogradação, complexando com o PNP-FT mantendo livre de qualquer ataque de

carbonato ou alumínio

XXCa++,

Al3+CO32-

Solos alcalinos TOP-PHOS ® permanece

solúvel e disponível

Solos ácidosTOP-PHOS ® permanece solúvel

e disponível

Modelo conceitual do Humophós

(MAP + Substâncias Húmicas)

H2PO4-

H2PO4-

HPO4-2

H2PO4-

H2PO4-

HPO4-2

H2PO4-

COOH-

H2PO4-

H2PO4-

H2PO4-

H2PO4-

HPO4-2

H2PO4-

COOH-

COOH-

COOH-

COOH-

COOH-

42

Figura X – Curva de máxima exploração possível de fosfato (com nível tecnológico atual) no mundo. Fonte: Cordell, 2008.

~ 400 anos

Quadro 2 – Reservas de fosfatos para a produção de fertilizantes fosfatados acidulados.

Operações Unitárias

Perdas de P2O5

Causas

Extração e transporte do Minério

1-2% Ineficiência do método de extração faz com que um pouco de apatita fique associada ao estéril, geração de poeira, perda no transporte da mina à usina.

Separação Magnética

2-10% Apatita associada a minerais portadores de ferro (deficiência de liberação).

Deslamagem 5-20% Geração excessiva de lamas(10 kWh/st < Wi <13 kWh/st)

Descarte de fosfatos secundários

Flotação de Barita

5-10% Apatita fina é arrastada para a espuma;Semelhança de propriedades interfaciais

Flotação de Apatita

15-40% Deficiência na flotação de grossos e finos;Heterogeneidade física e química superficial;Ativação dos silicatos;Depressão deficiente dos carbonatos

Quadro 3 – Perdas de P2O5 durante o processo de produção de concentrado fosfático no Brasil (Laurindo Leal, comunicação pessoal, 2011)

Quanto desse recursos mineral se torna fertilizante e produto agrícola?

Etapa Rendimento (%)

Rendimento acumulado (%)

Perdas acumuladas

(%) Prospecção Lavra Beneficiamento Manuseio e transporte do concentrado Manufatura de fertilizantes Manuseio e transporte de fertilizantes Assimilação pelas culturas

100 85 60

95-98

90-98

95-98

5-30

100 85 51

48-50

43-49

41-48

2-14

0 15 49

50-52

51-57

52-59

86-98

Quadro X– Aproveitamento do fósforo (P2O5) - Mina a Produção Vegetal

Fonte: Barbosa (1980), Cedido por Vitti, G.

SUPER FOSFATO TRIPLO - TSP – US$ / T.–CFR

100

300

500

700

900

1100

1300

JUN/11

US$ 595/ t

JUN/07

US$ 390/ t

JUN/10

US$ 370/ t

61%

FONTE: EMPRESAS DO SETOR – REVISTAS ESPECIALIZADAS – SECEX, Adaptado de Florence, 2011

AGO/08

US$ 1200/ t

MERCADO INTERNACIONAL DE FERTILIZANTES Evolução dos Preços

47

Fertilizantes fosfatados Alternativos (Fontes alternativas de fosfato para a agricultura Brasileira)

1. Fosfatos acidulados de baixa solubilidade em água2. Fosfatos Naturais reativos ou de baixa reatividade3. Fosfatos parcialmente acidulados4. Termofosfatos5. Fosfatos biossolubilizados 6. Fertilizantes fosfatados organominerais

Em geral, há comprovações da eficiência agronômica de todas essas fontes alternativas, porém há uma forte limitação da legislação brasileira para o registro de alguns.

É muito importante aumentar o uso das fontes alternativas de fertilizantes no Brasil

Fosfatos Naturais totalmente acidulados de baixa solubilidade em águaTabela 9. Composição química dos superfosfatos simples SSP 1, SSP 2 e SSP 3 calculada

através da análise modal proposta.

Composto(1) Superfosfato Simples(2)

SSP 1 SSP 2 SSP 3

- - - - - - - - - - - - - - % - - - - - - - - - - - - - -

Fe3KH8(PO4)6 0,4 0,4 0,6Fe3NaH8(PO4)6 5,0 3,4 6,4

Fe3H9(PO4)6 0,4 6,2 12,3Na2SiF6 0,3 0,4 0,3

Ca10(PO4)6OH0.97F1.03 2,8 2,6 3,1Ca4SiAlSO4F13 2,2 0,4 2,1

SiO2 0 0 0,7CaF2 0,3 1,4 0

MgSO4 0,4 0,4 0,5SrSO4 1,5 1,3 1,2ZnSO4 0,1 0,1 0,2

Ti2(SO4)3 0,9 1,4 1,9BaSO4 1,9 1,1 1,3

Al2(SO4)3 0,3 1,3 1,1Ba(H2PO4)2 0,2 0,4 0,3

CaSO4 49,2 49,7 46,9Ca(H2PO4)2 34,2 19,1 12,8

TOTAL 100,1 89,6 91,7

(1) Fórmula química dos compostos possivelmente presentes nos superfosfatos simples SSP1, SSP 2 e SSP 3 desconsiderando-se a água de hidratação.

(2) Fonte de P: SSP 1, SSP 2 e SSP 3, superfosfato simples produzido respectivamente apartir dos concentrados apatíticos grosso, fino e reflotável oriundos da rocha fosfática deAraxá

Extraído de Prochnow, L., Diretor IPNI

Característica química de alguns fosfatos naturais reativos comercializados no Brasil, determinados em amostras moídas para análise química (100% < 0,063 mm)

Fosfato Natural

P2O5 Solubilidade Relativa (%)

Total

P2O5 Ac. Cítrico

P2O5 Ac. Fórmico

Arad 33 35 (11,5) 58

Djebel Onk (Argélia) 29 38 (10,0) 68

Daoui (Khouribga/Marrocos) 32 31 (10,0) 59

Gafsa (Tunísia) 29 41 (11,9) 72

Carolina do Norte (EUA) 30 44 (13,2) 76

Fonte: D.M.G de Sousa et all (1999) – EMBRAPA CerradosCor vermelha = % P2O5

HCi 2%

Uso de fosfatos naturais reativos na agricultura Brasileira

Trabalho de Drs. Djalma M. Sousa e Edson Lobado, Embrapa Cerrados (8 anos de cultivos sucessivos)

Cultura Soja

Preparo convencionalDose 80 kg/ha de P2O5

Fonte Modo de aplicarProd. em 8

cultivost/ha

SFT lanço 2211,,22

SFT sulco 1199,,99

Gafsa lanço 2211,,33

Gafsa sulco 1188,,44Tratamento sem P 1,8 t/ha

Fonte Modo de aplicarProd. em 8

cultivost/ha

SFT lanço 2211,,22

SFT sulco 1199,,99

Gafsa lanço 2211,,33

Gafsa sulco 1188,,44Tratamento sem P 1,8 t/ha

Fonte Modo de aplicarProd. em 8

cultivost/ha

SFT lanço 2200,,55

SFT sulco 2200,,55

Gafsa lanço 1155,,99

Gafsa sulco 1166,,22Tratamento sem P 1,8 t/ha

Fonte Modo de aplicarProd. em 8

cultivost/ha

SFT lanço 2200,,55

SFT sulco 2200,,55

Gafsa lanço 1155,,99

Gafsa sulco 1166,,22Tratamento sem P 1,8 t/ha

Trabalho do Dr. Djalma M. Sousa e Edson Lobado, Embrapa Cerrados (8 anos de cultivos sucessivos)

Cultura Soja

Preparo Sem preparo de soloDose 80 kg/ha de P2O5

Parceria:

Origem: PERU

* F.T.C – Fosfato Tricálcico Ca3(PO4), também conhecido como Bone Phosphate of Lime – BPL

*

Garantias:

P2O5 Total = 29%P2O5 sol. Ácido cítrico = 14% (48% do P2O5 total)P2O5 sol. Ácido fórmico = 20% (70% do P2O5 total)Ca = 32%

Garantias:

P2O5 Total = 29%P2O5 sol. Ácido cítrico = 14% (48% do P2O5 total)P2O5 sol. Ácido fórmico = 20% (70% do P2O5 total)Ca = 32%

Unidades experimentais da Rede FertBrasil

58

Rede nacional de ensaios agronômicos

Rede de experimentos para aumento da eficiência agronômica do fósforo na agricultura Brasileira com o uso de fosfatos naturais

Experimentos que combinam a fosfatagem com fosfatos naturais e a adubação das culturas com fosfatos solúveis em água (fertilizantes fosfatados SSP, SFT, MAP, etc)

Áreas com limitações na disponibilidade de fósforo (sobretudo áreas novas e de reforma)

FOSFATOS P2O5 Água Ác. Cítrico Ác. Fórmico CNA

NATURAIS (1)Total rel. 1:250 rel. 1:100 rel. 1:100 rel. 1:100

Araxá 36 0,2 12 11 5

Patos 24 0,3 20 18 7

Catalão 37 0,2 7 6 4

Olinda 26 0,2 21 29 5

Gafsa 29 0,2 44 75 22

(1) Fosfatos finamente moídos - acima de 70% com partículas menores do que 0,075 mm (200 mesh).

Fonte: T. A Rein, 1994.

P2O5 Solúvel ( % do Total )

SOLUBILIDADE DE FOSFATOS NATURAIS FINAMENTE MOÍDOS.

Ocorrência no Brasil

Fonte: Rodrigues, 2010

Fosfatos de baixo teor, (mineração), fosfatos naturais “não reativos” e/ou resíduos (indústria)

Biolixiviação

Fertilizantes fosfatados bioativos (ou organominerais NPK)

Ácido fosfórico

Biossolubilização

Microrganismos solubilizadores de fosfatos

Processo biológicos para solubilização de apatita

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

so

lub

iliz

aç

ão

de

ap

ati

ta,

% P

so

l/P

tot

Convênio Embrapa(Rede FertBrasil) – Vale Fertilizantes S/A)

TEMA:

Prospecção, seleção/caracterização, engenharia genética, produção de moléculas, etc.

Fertilizantes organominerais com fosfatos biossolubilizados a partir de fosfatos naturais,

ou fosfatos solúveis em água)

64Foto: José Carlos Polidoro

y = -0,005x2 + 2,4077x + 2575,7

R2 = 0,87

y = 0,93 x + 2577,6

R2 = 0,70

2500

2600

2700

2800

2900

3000

3100

0 100 200 300 400

Fertilizer, kg ha-1

So

ybea

n y

ield

, kg

ha

-1

Organomineral 20% P2O5

SSP 21% P2O5

Polinômio (Organomineral 20%P2O5)Linear (SSP 21% P2O5)

Benites et al., 2011 (em preparação)

“Economia” do fertilizante

Figura 3 – Resposta da Soja a aplicação de fertilizantes minerais e organominerais

• Justus Von Liebig em 1840 Justus Von Liebig em 1840 foi o primeiro a descobrir que o fosfato de cálcio em farinha de osso poderia ser mais prontamente disponível para as plantas por tratamento com ácido sulfúrico, e ficou conhecido por Superfosfato.

• Retirado de TimacAgro

Quantidade de P2O5 aproveitável/ano*

Fonte de resíduos x 1000 toneladas

Bovino de corte615,6

Suinocultura149,1

Tabela 02 – Conteúdo de fósforo nos ossos e vísceras de bovinos e suínos e aves que são descartados ou usados como alimento animal na agroindústria no Brasil*Parte de ossos, vísceras, e outros resíduos que não é aproveitada para fins alimentares, cosméticos e industriais.

Tabela 02 – Conteúdo de fósforo nos ossos e vísceras de bovinos e suínos e aves que são descartados ou usados como alimento animal na agroindústria no Brasil*Parte de ossos, vísceras, e outros resíduos que não é aproveitada para fins alimentares, cosméticos e industriais.

Em Rondônia, a quantidade de P2O5 descartada em resíduos da bovinocultura (frigoríficos) é o suficiente para abastecer a demanda por superfosfato simples do Município de Vilhena (soja)

José Carlos Polidoropolidoro@cnps.embrapa.br

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