INDICADORES QUÍMICOS DE QUALIDADE DO SOLO

Eduardo Fávero Caires Professor Associado - Fertilidade do Solo

III REUNIÃO PARANAENSE DE CIÊNCIA DO SOLO – 7 a 9 de Maio de 2013 – Londrina – PR

UNIVERSIDADE ESTADUAL

DE PONTA GROSSA

Reunião Paranaense

de Ciência

do Solo

Qualidade do Solo

Termo usual: a partir de 1990 – Soil and Water Quality

Não existe consenso com relação ao conceito

Múltiplas definições

Capacidade do solo exercer as suas funções na natureza (Doran, 1997)

Divergências na comunidade científica

Busca da qualidade do solo deve ser conseguida por meio

de seu manejo adequado em termos de potencial produtivo,

sustentabilidade e impacto ambiental, porém sem requerer

a reinvenção da Ciência do Solo (Sojka & Upchurch, 1999)

Revisões de Vezzani & Mielniczuk (2009) e Araújo et al. (2012)

Alta

Média-Alta

Média

Baixa-Média

Baixa

Muito Baixa-Baixa

Muito baixa

Fertilidade do solo

Mapa de fertilidade dos solos do Brasil FONTE: Embrapa (1980)

Solos com Fertilidade Baixa ou Muito Baixa

Acidez excessiva

Deficiência de P

Avanço da Agricultura Cerrado

Área cultivada – grãos 50 milhões ha

Sistema Plantio Direto 30 milhões ha (60%)

Paraná 5 milhões ha (90% SPD)

Maior sustentabilidade da agricultura em regiões tropicais e subtropicais

Indicadores Químicos do Solo

Acidez: ativa (pH), trocável (Al) e potencial (H + Al)

Matéria Orgânica

Disponibilidade de Nutrientes

SISTEMA PLANTIO DIRETO

Total predomínio – produção de grãos

INDICADORES DE QUALIDADE DO SOLO

Um meio para se alcançar o manejo dos sistemas agrícolas

com base nos princípios da sustentabilidade (Doran & Zeiss, 2000)

Indicadores químicos do solo – visando orientar o manejo

da correção da acidez e da adubação em plantio direto

p

H (

CaC

l 2 0

,01 m

ol L

-1)

Tempo após a calagem (anos)

3,5

4,5

5,5

6,5

3,5

4,5

5,5

6,5

0 2 4 6 8 10 3,5

4,5

5,5

6,5

0-5 cm

5-10 cm

10-20 cm

FONTE: Caires et al. (2005) - Agronomy Journal

Sem calcário

2 t ha-1 de calcário

4 t ha-1 de calcário

6 t ha-1 de calcário

PLANTIO DIRETO

Estratificação

química

pH do solo

Carbono orgânico no perfil do solo considerando os sistemas convencional e plantio direto

E

FONTE: Adaptado de Sidiras & Pavan (1985) - Revista Brasileira de Ciência do Solo

10 15 20

CARBONO ORGÂNICO (g dm-3)

10 15 20

Convencional

Plantio direto

LATOSSOLO VERMELHO

Distroférrico

NITOSSOLO VERMELHO

PR

OF

UN

DID

AD

E D

O S

OL

O (

cm

)

0-10

10-20

20-40

40-60

Gradiente de concentração

em plantio direto

Fósforo (P) no perfil do solo considerando os sistemas convencional e plantio direto

E

P - MEHLICH 1 (mg dm-3)

0-10

10-20

20-40

40-60

0 10 20 30 0 20 40 60

Convencional

Plantio direto

LATOSSOLO VERMELHO

Distroférrico NITOSSOLO VERMELHO

FONTE: Adaptado de Sidiras & Pavan (1985) - Revista Brasileira de Ciência do Solo

PR

OF

UN

DID

AD

E D

O S

OL

O (

cm

) Gradiente de concentração

em plantio direto

Camada Diagnóstica para Avaliação de Indicadores Químicos do Solo

Estratificação química no perfil do solo – Plantio Direto

Questionamentos a respeito da camada diagnóstica para avaliação dos indicadores químicos

Monitoramento da camada superficial do solo (0–5 cm)

Auxiliar a frequência da aplicação de calcário na superfície

Importante para evitar supercalagem

Avaliação de indicadores químicos para recomendação de

calagem e adubação: camada de 0–20 cm

PR

OF

UN

DID

AD

E D

O S

OL

O (

cm

) 4 5 6

pH (CaCl2 0,01 mol L-1)

0 20 40 60

2+ Ca2+ TROCÁVEL (mmolc dm-3)

0

10

20

40

60

0 5 10 15

Al3+ TROCÁVEL (mmolc dm-3)

0 15 30 45

3+ SATURAÇÃO POR Al3+ (%)

0

10

20

40

60

Acidez ativa, Ca2+ trocável, Al3+ trocável e saturação por alumínio no perfil do solo. Calcário aplicado na superfície em sistema plantio direto. Solo amostrado em 2003.

Sem calcário

3 t ha-1 de calcário em 2000

6 t ha-1 de calcário em 1993

Calcário em 1993 + 2000

FONTE: Caires et al. (2008) – European Journal of Agronomy

P no solo (mg/dm3) K no solo (cmolc/dm3) MEHLICH 1 MEHLICH 1

0 200 400 600 800 0 200 400 600 800 P2O5

(kg ha-1) K2O (kg ha-1)

60

40

20

0

1,6

1,2

0,8

0,4 0,0

0–10 cm

10–20 cm ŷ = 19,73 + 0,0643x

R2 = 0,97**

ŷ = 5,66 + 0,0072x

R2 = 0,80**

0–10 cm

10–20 cm

ŷ = 0,734 + 0,0010x

R2 = 0,61**

ŷ = 0,280 + 0,0006x

R2 = 0,90**

Incrementos nos teores de fósforo (P) e potássio (K) no solo, nas camadas de 0–10 e 10–20 cm, com a adubação fosfatada e potássica em sistema plantio direto.

FONTE: Adaptado de Fontoura et al. (2011) – Fundação Agrária de Pesquisa Agropecuária

Acidez do Solo

Acidez ativa (pH do solo) Importante indicador químico de qualidade do solo Controla a disponibilidade de nutrientes e a toxicidade de Al e Mn

Influência decisiva na CTC em solos tropicais e subtropicais –

predomínio de cargas elétricas variáveis

Acidez trocável (Al) A toxicidade do Al compromete o crescimento das raízes e a

absorção de nutrientes pelas plantas

Atividade mais baixa em sistema plantio direto (Cuidado !!!)

Acidez potencial (H + Al) Importante para a estimativa da necessidade de calagem

Mais usada para o cálculo da CTC a pH 7,0 que é mais útil para

o fim de correção da acidez, uma vez que o pH do solo apresenta

estreita correlação com a saturação por bases (V%)

pH do Solo

O AUMENTO NO pH DO SOLO:

Promove insolubilização Al e Mn

Aumenta a disponibilidade N, P, Ca, Mg, S e Mo

Diminui a disponibilidade Micronutrientes catiônicos: Cu, Fe, Zn e Mn

GESSO – AUMENTA A EFICIÊNCIA DO USO DE NITROGÊNIO PELAS PLANTAS

Solos com cargas variáveis – DEPENDENTES de pH Colóides: caulinita, matéria orgânica e óxidos de Fe e Al

Cargas Negativas = Dissociação de H+ dos grupos hidroxílicos

Depende do aumento no pH do solo

Cargas Positivas = Adsorção de H+ à superfície dos colóides: Acidificação

CAULINITA

Aumento no pH Redução no pH

MATÉRIA ORGÂNICA

Aumento no pH

ÓXIDOS DE Fe e Al

Aumento no pH Redução no pH

Relações entre a produção relativa de grãos de soja e milho e o pH (CaCl2 0,01 mol L-1) do solo, nas profundidades de 0-5 cm, 0-10 cm e 0-20 cm. **P < 0,01.

FONTE: Adaptado de Caires et al. (2009) – Congresso Latinoamericano de Ciência do Solo

pH = 4,9 a 5,0 CALAGEM pH < 5,6

Relações entre a produção relativa de grãos de soja e milho e a saturação por bases do solo, nas profundidades de 0-5 cm, 0-10 cm e 0-20 m. **P < 0,01.

FONTE: Adaptado de Caires et al. (2009) – Congresso Latinoamericano de Ciência do Solo

0–5 cm 0–20 cm

Soja

Milho

Saturação por bases (%)

Pro

du

ção

rela

tiva (

%)

0

20

40

60

80

100

– – 2

0 20 40 60 80 0 20 40 60 80

ŷ = 96,57 – 253,10/x

R2 = 0,62**

ŷ = 101,13 – 294,24/x

R2 = 0,61**

ŷ = 120,62 – 1173,32/x

R2 = 0,95**

ŷ = 113,57 – 1479,49/x

R2 = 0,97**

V (%) = 48 a 60 CALAGEM V (%) < 65

Al3+ 2,5 4,0

AlOH2+ 1,6 2,6

Al(OH)2+ 25,0 42,0

Al(OH)30 0,7 1,3

Al(OH)4- < 0,1 < 0,1

AlSO4+ 0,2 0,6

AlH2PO42+ < 0,1 < 0,1

Al-Ligante orgânico 70,0 49,0

Atividade do Al (mol L-1)

Espécie/atividade Plantio Direto Convencional

Espécies %

Espécies e atividade de Al na solução do solo de acordo com o sistema de manejo

FONTE: Salet et al. (1999) – Revista Científica da Unicruz

2,5

1,6

70,0

4,0

2,6

49,0

5,7 x 10-6 1,0 x 10-5

Produção de milho, soja e trigo em sistema plantio direto influenciada pelo comprimentoradicular por unidade de área superficial de solo até a profundidade de 60 cm. **: P < 0,01.FONTE: Caires et al. (2008) – European Journal of AgronomyComprimento radicular (cm cm-2) Produção (t ha-1 ) 40 60 80 1008910 Milho 0 70 140 210024 Trigoŷ = - 0,029 + 0,027xR2 = 0,82**50 75 100 125234 Soja2001–20022002–2003

Sem limitação hídrica Sem limitação hídrica Com limitação hídrica

Al ≤ 0,3 cmolc /dm3

(0-20 cm)

Matéria Orgânica do Solo

Indicador chave de qualidade do solo Influencia diretamente várias funções e processos físicos,

químicos e biológicos que ocorrem no solo

Aumenta a disponibilidade de nutrientes (N e S) e a capacidade

de retenção de nutrientes

Solos tropicais e subtropicais Baixa densidade de carga superficial ou baixa CTC

Matéria orgânica: responsável por 75 a 90% da CTC

Devem ser incentivadas práticas agrícolas que aumentem o teor

de matéria orgânica => Plantio Direto com Rotação Diversificada

de Culturas e Uso de Plantas de Cobertura

Matéria orgânica do solo apresenta carga variável Calagem => Deve ser incentivada para a melhoria da qualidade

dos solos tropicais e subtropicais

Aporte de resíduos e de carbono das culturas em um período de 15 anos (1994 – 2008) em experimento de calagem na superfície de longa duração em plantio direto. Sequência de culturas: soja-aveia preta + ervilhaca-milho-aveia preta-soja-trigo-soja-triticale-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-trigo-soja-aveia preta-

milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta.

125

145 158

169

53 61 66 71

0

60

120

180

Sem

calcário

3 t/ha de

calcário em

2000

6 t/ha de

calcário em

1993

Calcário em

1993 + 2000

Resíduos Carbono

Sem

calcário Calcário

em 2000

(3 t ha-1)

Calcário

em 1993

(6 t ha-1)

Calcário em

1993 + 2000

(6 + 3 t ha-1)

Ap

ort

e (

t h

a-1

)

FONTE: Adaptado de Briedis et al. (2012) – Soil Science Society of America Journal

COP (t ha-1) COAM (t ha-1) COT (t ha-1)

ŷ = ŷ = ŷ =

Aporte (input) Total de C (t ha-1)

1 = Sem calcário 2 = Calcário em 1993 (6 t ha-1) 3 = Calcário em 2000 (3 t ha-1) 4 = Calcário em 1993 + 2000 (6 + 3 t ha-1)

Relações entre os estoques de carbono orgânico total (COT), carbono orgânico particulado (COP) e carbono orgânico associado aos minerais (COAM), na camada de 0–20 cm, e o aporte total de carbono das culturas, considerando a calagem na superfície em um experimento de longa duração (15 anos) em plantio direto. Sequência de culturas: soja-aveia preta + ervilhaca-milho-aveia preta-soja-trigo-soja-triticale-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-trigo-soja-aveia preta-

milho-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta-soja-aveia preta.

FONTE: Briedis et al. (2012) – Soil Science Society of America Journal

Caracterização de carbono (C) e cálcio (Ca) por meio de espectrômetro de dispersão de raios X na região central de agregados de tamanho 8-19 mm, considerando a calagem na superfície em um experimento de longa duração (15 anos) em plantio direto. Os agregados foram coletados em 2008.

FONTE: Briedis et al. (2012) – Geoderma

(0 + 0) (0 + 3) (6 + 0) (6 + 3)

Calcário aplicado na superfície do solo (t ha-1) em 1993 e 2000 C

álc

io

Ca

rbo

no

20

40

60

50 150 250 50 150 250

N-N

O3

- n

o s

olo

(m

g d

m-3

)

N absorvido pelo milho (mg planta-1)

Sem Gesso

Com Gesso

ŷ = 56,15 - 0,12x

R² = 0,71**

ŷ = 53,89 - 0,10x

R² = 0,88**

30–40 cm 40–50 cm

Relações entre o teor de N-NO3- no solo, nas profundidades de 30–40 cm e 40–50 cm,

e a quantidade de N absorvida pela parte aérea do milho. ** P < 0,01.

FONTE: Zardo Filho (2011) – Dissertação de Mestrado

GESSO – AUMENTA A EFICIÊNCIA DO USO DE NITROGÊNIO PELAS PLANTAS

Disponibilidade de Nutrientes no Solo

Análises Químicas P, K, Ca, Mg, S e Micronutrientes (B, Cu, Fe, Zn e Mn)

Brasil Procedimentos de extração foram padronizados regionalmente

Paraná

P e K = solução de Mehlich 1

Ca e Mg = solução de KCl 1 mol L-1

S = soluções de Ca(H2PO4)2 0,01 mol L-1 ou NH4OAc 0,5 mol L-1

em HOAc 0,25 mol L-1

B = água quente ou HCl 0,05 mol L-1

Cu, Fe, Zn e Mn = solução de Mehlich 1

Fósforo (P)

Menor contato entre o fertilizante e as partículas do solo

Maior umidade: favorece a taxa de difusão do P até as raízes

Ânions de ácidos orgânicos liberados pelos resíduos vegetais: redução da precipitação de fosfatos por Fe e Al

Aumento da atividade biológica (maior teor de matéria orgânica): liberação de P da fração orgânica do solo

PLANTIO DIRETO: Maior eficiência de aproveitamento do P pelas plantas, contribuindo para diminuir a necessidade de adubação fosfatada

P – MEHLICH 1 – Eficiência do extrator depende da Capacidade Tampão de Fosfato

Paraná Argila < 200 g/kg Argila de 200-400 g/kg Argila > 400 g/kg

P adequado ≥ 18 mg/dm3 ≥ 14 mg/dm3 ≥ 9 mg/dm3

Embrapa (2011)

Potássio (K)

Solos originalmente bem supridos de K Exceção: solos de baixa CTC – solos arenosos da região Noroeste

Reservas de K no solo podem se esgotar rapidamente K = extraído em grandes quantidades pelas culturas

PLANTIO DIRETO

Intensa ciclagem de K Palhada – reservatório expressivo de K no curto prazo Rotação Diversificada de Culturas e Uso de Plantas de Cobertura em

Plantio Direto: favorece a ciclagem e o aproveitamento de K pelas culturas

Paraná K adequado ≥ 0,30 cmolc/dm3 (Embrapa, 2011 e Fontoura et al., 2011)

Cálcio (Ca) e Magnésio (Mg)

Paraná CTC ≥ 8 cmolc/dm3 CTC < 8 cmolc/dm3

Ca adequado ≥ 4 cmolc/dm3 ≥ 2 cmolc/dm3

Não existem níveis seguros para interpretação de Ca no solo

Sfredo (2008)

Mg adequado ≥ 0,8 cmolc/dm3 (Sfredo, 2008 e Embrapa, 2011)

Equilíbrio Catiônico na CTC a pH 7,0

Ca = 40–60% Mg= 10–15%

K = 3–5%

Enxofre (S)

Argila ≤ 400 g/kg Argila > 400 g/kg

Paraná 0–20 cm 20–40 cm 0–20 cm 20–40 cm

S-SO4 adequado ≥ 3 mg/dm3 ≥ 9 mg/dm3 ≥ 10 mg/dm3 ≥ 35 mg/dm3

Extração com Ca(H2PO4)2 - Níveis críticos indicados para a cultura da soja (Sfredo, 2008)

S – Limitante da produtividade em muitos solos do Paraná

Critérios de interpretação de S-SO4 no solo ainda deixam a desejar

Plantio Direto – Solo com 580 g/kg de argila

Nível crítico de S-SO4 (0–20 cm)

Trigo = 25,8 mg/dm3 (NH4OAc + HOAc) (Caires et al., 2002)

Milho = 16,2 mg/dm3 [Ca(H2PO4)2] e 15,5 mg/dm3 (NH4OAc + HOAc) (Garbuio, 2006)

GENÓTIPOS MAIS PRODUTIVOS E COM MAIOR EXIGÊNCIA NUTRICIONAL

S-SO4 ≥ 15 mg/dm3 (0–20 cm)

Micronutrientes

Solos originalmente bem supridos em micronutrientes Exceção: solos arenosos da região Noroeste

Uso de micronutrientes => forma cautelosa e criteriosa Faixa estreita entre os níveis de deficiência e toxicidade

Demanda muito pequena pelas plantas

Paraná B Cu Fe Zn Mn água quente (mg/dm3) Mehlich 1 (mg/dm3)

Teor adequado 0,5–0,6 1,6–2,0 40,0–60,0 1,6–2,0 8,0–12,0

Costa & Oliveira (1998)

Extratores: HCl 0,1 mol L-1, Mehlich 1, Mehlich 3 e DTPA Eficiência semelhante – úteis para a definição de classes de teores no solo

MAIS ESTUDOS NO CAMPO SÃO NECESSÁRIOS PARA APRIMORAR OS CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DE MICRONUTRIENTES NO SOLO

MUITO OBRIGADO

Eduardo Fávero Caires

Tel. (42) 3220-3091

E-mail: efcaires@uepg.br

Laboratório de Fertilidade do Solo

MENSAGEM

O plantio direto é o sistema que mais preserva o solo para as

gerações futuras, está inserido no Programa ABC e a sua adoção

no Brasil deverá ser ampliada consideravelmente até 2020.

As práticas relacionadas com o incremento da matéria orgânica e

o manejo adequado da correção da acidez do solo no sistema

plantio direto podem ser destacadas como as mais relevantes para

aumentar a qualidade do solo em regiões tropicais e subtropicais.