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RELATÓRIO FINAL DE ATIVIDADES Projeto Agrisus N o 634/09 "Adubação nitrogenada de cana-de-açúcar em sistema conservacionista: testes no solo para auxiliar a recomendação de doses de fertilizantes" Coordenador do Projeto: Rafael Otto Instituição: Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Laboratório de Isótopos Estáveis. Av. Centenário, 303. Caixa Postal 96. CEP 13400-970. Piracicaba, Sao Paulo, Brasil Telefone: (19) 3429-4670/8138-5807 E-mail: [email protected] Local da Pesquisa: Piracicaba, Sao Paulo Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$4.835,00 Vigência do Projeto: 01/11/2009 a 30/06/2011 Piracicaba, São Paulo 05 de dezembro de 2011

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RELATOacuteRIO FINAL DE ATIVIDADES

Projeto Agrisus No 63409

Adubaccedilatildeo nitrogenada de cana-de-accediluacutecar em sistema conservacionista testes no

solo para auxiliar a recomendaccedilatildeo de doses de fertilizantes

Coordenador do Projeto Rafael Otto

Instituiccedilatildeo Centro de Energia Nuclear na

Agricultura Laboratoacuterio de Isoacutetopos

Estaacuteveis Av Centenaacuterio 303 Caixa Postal

96 CEP 13400-970 Piracicaba Sao Paulo

Brasil

Telefone (19) 3429-46708138-5807

E-mail rottoesalquspbr

Local da Pesquisa Piracicaba Sao Paulo

Valor financiado pela Fundaccedilatildeo Agrisus

R$483500

Vigecircncia do Projeto 01112009 a

30062011

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Sumaacuterio

Resumo 3

Abstract 4

1 Introduccedilatildeo 5

2 Material e meacutetodos 9

3 Resultados e discussatildeo 21

4 Conclusotildees 35

5 Agradecimentos 35

6 Referecircncias 36

7 Consideraccedilotildees finais 45

ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DE CANA-DE-ACcedilUacuteCAR EM SISTEMA

CONSERVACIONISTA TESTES NO SOLO PARA AUXILIAR A RECOMENDACcedilAtildeO

DE DOSES DE FERTILIZANTES

Resumo

O uso intensivo de fertilizante nitrogenados na produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar (Saccharum

spp) apresenta desafios ambientais para a qualidade do ar e da aacutegua influenciando ainda a

rentabilidade dos produtores A generalizaccedilatildeo da recomendaccedilatildeo baseada na produtividade

esperada se baseia em modelos geneacutericos de resposta da cultura ao N natildeo considerando a

capacidade de fornecimento de N pelo solo que eacute um determinante criacutetico da necessidade de N

para produccedilatildeo de cereais fibras e energia Este trabalho foi desenvolvido para verificar o

impacto da mineralizaccedilatildeo do N do solo na resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

sendo realizado em conjunto com dez experimentos de resposta ao N realizados entre 2006 e

2010 em condiccedilotildees de campo na maior aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Brasil Amostras

de solo foram utilizados para separar os locais em altamente responsivos

moderadamente responsivos e natildeo responsivos ao N com base em dois iacutendices quiacutemicos de

disponibilidade do N o Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e a destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD)

aleacutem de avaliaccedilotildees de (1) mineralizaccedilatildeo bruta pela teacutecnica de diluiccedilatildeo isotoacutepica de 15

NH4+ (2) mineralizaccedilatildeo liacutequida durante incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas e (3) mudanccedilas nas

fraccedilotildees de N do solo induzidas pela incubaccedilatildeo mediante hidroacutelise aacutecida (N hidrolisaacutevel total N-

NH4+

hidrolisaacutevel N-amino-accediluacutecar e N-amino-aacuteccedilido) ou hidroacutelise alcalina (N-ISNT) Dos

paracircmetros avaliados a mineralizaccedilatildeo bruta foi o mais preditivo da capacidade de resposta ao

fertilizante nitrogenado apresentando relaccedilatildeo inversa com lt110 mg N kg-1

d-1

para um local altamente responsivo 110-237 mg N kg-1

d-1

para cinco experimentos em trecircs

locais moderadamente responsivos e gt 237 mg N kg-1

d-1

para quatro experimentos em dois

locais natildeo responsivos Natildeo foi observada relaccedilatildeo para mineralizaccedilatildeo liacutequida em condiccedilotildees

aeroacutebias embora a produccedilatildeo de N mineral foi acompanhada pela reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo

N-NH4+ hidrolisaacutevel e N-ISNT Os resultados de ISNT e DVD foram altamente correlacionados

e ambos mostraram-se promissores para diferenciar os solos quando agrave responsividade ao N

Palavras-chave Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Destilaccedilatildeo a Vapor Direta-DVD

Mineralizaccedilatildeo bruta Mineralizaccedilatildeo liacutequida Fracionamento do N orgacircnico

Abstract

The intensive use of synthetic N fertilizers for sugarcane (Saccharum spp) production

presents environmental challenges for water and air quality as well as impacting profitability for

producers Central to these concerns is a widespread reliance on yield-based recommendations

that invoke generic models of crop N response but lack any means to account for variations in

soil N-supplying power a critical determinant of fertilizer N need for cereal fiber and tuber

crops The work reported herein was designed to ascertain the impact of soil N mineralization on

sugarcane response to N fertilization and was carried out in conjunction with ten N-response

trials conducted between 2006 and 2010 at field sites in the largest sugarcane-cultivated area in

Brazil Soil samples were utilized in categorizing the sites as highly responsive moderately

responsive or nonresponsive to fertilizer N based on two chemical indices of soil N availability

the Illinois Soil N Test (ISNT) and direct steam distillation (DSD) and assessments of (1) gross

mineralization by 15

NH4+ pool dilution (2) net mineralization during aerobic incubation for 12

wk and (3) incubation-induced changes in soil N fractions obtained by acid (total hydrolyzable

N hydrolyzable NH4+-N amino sugar N and amino acid N) or alkaline (ISNT-N) hydrolysis Of

the parameters evaluated gross mineralization was the most predictive of fertilizer N

responsiveness following an inverse relationship with lt 110 mg N kg-1

d-1

for one site that was

highly responsive 110 to 237 mg N kg-1

d-1

for five trials at three moderately responsive sites

and gt 237 mg N kg-1

d-1

for two nonresponsive sites No such relationship was observed for net

mineralization under aerobic conditions although mineral N production was accompanied by

significant decreases in hydrolyzable NH4+-N and ISNT-N Test values by the ISNT and DSD

were highly correlated and both showed promise for differentiating soil responsiveness to

fertilizer N

Keywords Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Direct Steam Distilation-DSD Gross

mineralization Net mineralization Organic N fractionating

1 Introduccedilatildeo

Com a ecircnfase internacional sobre fontes renovaacuteveis de energia cada vez mais atenccedilatildeo

estaacute sendo dada para o cultivo de cana-de-accediluacutecar para a siacutentese de bioetanol resultando em

expansatildeo da aacuterea em produccedilatildeo (NASS et al 2007 HARTEMINK 2008) O etanol produzido a

partir da cana-de-accediluacutecar tornou-se uma commodity energeacutetica global que eacute economicamente

competitiva quando comparada aos combustiacutevies derivados do petroacuteleo (GOLDEMBERG

2007) O seu uso eacute ambientalmente mais sustentaacutevel devido em parte ao efeito mitigador da

produccedilatildeo de biomassa nas emissotildees de gases de efeito estufa (MACEDO et al 2008 VRIES et

al 2010)

O Brasil eacute o liacuteder mundial de produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar cultivando cerca de 91

milhotildees de hectares em 2010 (IBGE 2011) Potencialmente essa aacuterea poderaacute expandir para

cerca de 70 milhotildees de hectares mesmo sem explorar aacutereas atualmente utilizadas para produccedilatildeo

de alimentos ou sob mata nativa (MAPA 2009) A produtividade meacutedia nacional eacute de 80 Mg ha-

1 (IBGE 2011) embora Usinas que adotam um maior niacutevel tecnoloacutegico obtenham produtividade

meacutedia de cinco cortes entre 95 e 100 Mg ha-1

Fertilizantes sinteacuteticos satildeo utilizados extensivamente para aumentar a produtividade da

cana-de-accediluacutecar (FRANCO et al 2011 THORBURN et al 2011) A praacutetica usual adotada em

Usinas no Brasil eacute a aplicaccedilatildeo de 40 a 60 kg N ha-1

no plantio e apoacutes cada corte reaplicar entre

60 a 150 kg N ha-1

ano-1

As doses de N variam em funccedilatildeo da produtividade obtida visando

minimizar o risco de deficiecircncia de N (por exemplo SPIRONELLO et al 1997 LEGENDRE

2001 SCHROEDER et al 2006) Esta abordagem entretanto natildeo considera a variaccedilatildeo na

capacidade de suprimento de N pelo solo e assim tende a promover o uso excessivo de N Sub-

fertilizaccedilotildees tambeacutem podem ocorrer principalmente quando o N do fertilizante estaacute sujeito agrave

imobilizaccedilatildeo apoacutes a adubaccedilatildeo de soqueira em aacutereas de cana-crua (ROSSETTO et al 2010)

A importacircncia fundamental do N do solo para as plantas resulta da constataccedilatildeo de que a

produtividade das parcelas do tratamento controle em estudos de resposta ao N muitas vezes

excedem o aumento da produccedilatildeo provocado pela adiccedilatildeo dos fertilizantes (por exemplo

AZEREDO et al 1986 FREITAS et al 1994 LORY SCHARF 2003 MULVANEY et al

2006 PRADO PANCELLI 2008 CABRERA ZUAZNAacuteBAR 2010 FRANCO et al 2010

ROSSETTO et al 2010) exceto quando a disponibilidade de N do solo eacute reduzida pelo acuacutemulo

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Sumaacuterio

Resumo 3

Abstract 4

1 Introduccedilatildeo 5

2 Material e meacutetodos 9

3 Resultados e discussatildeo 21

4 Conclusotildees 35

5 Agradecimentos 35

6 Referecircncias 36

7 Consideraccedilotildees finais 45

ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DE CANA-DE-ACcedilUacuteCAR EM SISTEMA

CONSERVACIONISTA TESTES NO SOLO PARA AUXILIAR A RECOMENDACcedilAtildeO

DE DOSES DE FERTILIZANTES

Resumo

O uso intensivo de fertilizante nitrogenados na produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar (Saccharum

spp) apresenta desafios ambientais para a qualidade do ar e da aacutegua influenciando ainda a

rentabilidade dos produtores A generalizaccedilatildeo da recomendaccedilatildeo baseada na produtividade

esperada se baseia em modelos geneacutericos de resposta da cultura ao N natildeo considerando a

capacidade de fornecimento de N pelo solo que eacute um determinante criacutetico da necessidade de N

para produccedilatildeo de cereais fibras e energia Este trabalho foi desenvolvido para verificar o

impacto da mineralizaccedilatildeo do N do solo na resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

sendo realizado em conjunto com dez experimentos de resposta ao N realizados entre 2006 e

2010 em condiccedilotildees de campo na maior aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Brasil Amostras

de solo foram utilizados para separar os locais em altamente responsivos

moderadamente responsivos e natildeo responsivos ao N com base em dois iacutendices quiacutemicos de

disponibilidade do N o Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e a destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD)

aleacutem de avaliaccedilotildees de (1) mineralizaccedilatildeo bruta pela teacutecnica de diluiccedilatildeo isotoacutepica de 15

NH4+ (2) mineralizaccedilatildeo liacutequida durante incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas e (3) mudanccedilas nas

fraccedilotildees de N do solo induzidas pela incubaccedilatildeo mediante hidroacutelise aacutecida (N hidrolisaacutevel total N-

NH4+

hidrolisaacutevel N-amino-accediluacutecar e N-amino-aacuteccedilido) ou hidroacutelise alcalina (N-ISNT) Dos

paracircmetros avaliados a mineralizaccedilatildeo bruta foi o mais preditivo da capacidade de resposta ao

fertilizante nitrogenado apresentando relaccedilatildeo inversa com lt110 mg N kg-1

d-1

para um local altamente responsivo 110-237 mg N kg-1

d-1

para cinco experimentos em trecircs

locais moderadamente responsivos e gt 237 mg N kg-1

d-1

para quatro experimentos em dois

locais natildeo responsivos Natildeo foi observada relaccedilatildeo para mineralizaccedilatildeo liacutequida em condiccedilotildees

aeroacutebias embora a produccedilatildeo de N mineral foi acompanhada pela reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo

N-NH4+ hidrolisaacutevel e N-ISNT Os resultados de ISNT e DVD foram altamente correlacionados

e ambos mostraram-se promissores para diferenciar os solos quando agrave responsividade ao N

Palavras-chave Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Destilaccedilatildeo a Vapor Direta-DVD

Mineralizaccedilatildeo bruta Mineralizaccedilatildeo liacutequida Fracionamento do N orgacircnico

Abstract

The intensive use of synthetic N fertilizers for sugarcane (Saccharum spp) production

presents environmental challenges for water and air quality as well as impacting profitability for

producers Central to these concerns is a widespread reliance on yield-based recommendations

that invoke generic models of crop N response but lack any means to account for variations in

soil N-supplying power a critical determinant of fertilizer N need for cereal fiber and tuber

crops The work reported herein was designed to ascertain the impact of soil N mineralization on

sugarcane response to N fertilization and was carried out in conjunction with ten N-response

trials conducted between 2006 and 2010 at field sites in the largest sugarcane-cultivated area in

Brazil Soil samples were utilized in categorizing the sites as highly responsive moderately

responsive or nonresponsive to fertilizer N based on two chemical indices of soil N availability

the Illinois Soil N Test (ISNT) and direct steam distillation (DSD) and assessments of (1) gross

mineralization by 15

NH4+ pool dilution (2) net mineralization during aerobic incubation for 12

wk and (3) incubation-induced changes in soil N fractions obtained by acid (total hydrolyzable

N hydrolyzable NH4+-N amino sugar N and amino acid N) or alkaline (ISNT-N) hydrolysis Of

the parameters evaluated gross mineralization was the most predictive of fertilizer N

responsiveness following an inverse relationship with lt 110 mg N kg-1

d-1

for one site that was

highly responsive 110 to 237 mg N kg-1

d-1

for five trials at three moderately responsive sites

and gt 237 mg N kg-1

d-1

for two nonresponsive sites No such relationship was observed for net

mineralization under aerobic conditions although mineral N production was accompanied by

significant decreases in hydrolyzable NH4+-N and ISNT-N Test values by the ISNT and DSD

were highly correlated and both showed promise for differentiating soil responsiveness to

fertilizer N

Keywords Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Direct Steam Distilation-DSD Gross

mineralization Net mineralization Organic N fractionating

1 Introduccedilatildeo

Com a ecircnfase internacional sobre fontes renovaacuteveis de energia cada vez mais atenccedilatildeo

estaacute sendo dada para o cultivo de cana-de-accediluacutecar para a siacutentese de bioetanol resultando em

expansatildeo da aacuterea em produccedilatildeo (NASS et al 2007 HARTEMINK 2008) O etanol produzido a

partir da cana-de-accediluacutecar tornou-se uma commodity energeacutetica global que eacute economicamente

competitiva quando comparada aos combustiacutevies derivados do petroacuteleo (GOLDEMBERG

2007) O seu uso eacute ambientalmente mais sustentaacutevel devido em parte ao efeito mitigador da

produccedilatildeo de biomassa nas emissotildees de gases de efeito estufa (MACEDO et al 2008 VRIES et

al 2010)

O Brasil eacute o liacuteder mundial de produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar cultivando cerca de 91

milhotildees de hectares em 2010 (IBGE 2011) Potencialmente essa aacuterea poderaacute expandir para

cerca de 70 milhotildees de hectares mesmo sem explorar aacutereas atualmente utilizadas para produccedilatildeo

de alimentos ou sob mata nativa (MAPA 2009) A produtividade meacutedia nacional eacute de 80 Mg ha-

1 (IBGE 2011) embora Usinas que adotam um maior niacutevel tecnoloacutegico obtenham produtividade

meacutedia de cinco cortes entre 95 e 100 Mg ha-1

Fertilizantes sinteacuteticos satildeo utilizados extensivamente para aumentar a produtividade da

cana-de-accediluacutecar (FRANCO et al 2011 THORBURN et al 2011) A praacutetica usual adotada em

Usinas no Brasil eacute a aplicaccedilatildeo de 40 a 60 kg N ha-1

no plantio e apoacutes cada corte reaplicar entre

60 a 150 kg N ha-1

ano-1

As doses de N variam em funccedilatildeo da produtividade obtida visando

minimizar o risco de deficiecircncia de N (por exemplo SPIRONELLO et al 1997 LEGENDRE

2001 SCHROEDER et al 2006) Esta abordagem entretanto natildeo considera a variaccedilatildeo na

capacidade de suprimento de N pelo solo e assim tende a promover o uso excessivo de N Sub-

fertilizaccedilotildees tambeacutem podem ocorrer principalmente quando o N do fertilizante estaacute sujeito agrave

imobilizaccedilatildeo apoacutes a adubaccedilatildeo de soqueira em aacutereas de cana-crua (ROSSETTO et al 2010)

A importacircncia fundamental do N do solo para as plantas resulta da constataccedilatildeo de que a

produtividade das parcelas do tratamento controle em estudos de resposta ao N muitas vezes

excedem o aumento da produccedilatildeo provocado pela adiccedilatildeo dos fertilizantes (por exemplo

AZEREDO et al 1986 FREITAS et al 1994 LORY SCHARF 2003 MULVANEY et al

2006 PRADO PANCELLI 2008 CABRERA ZUAZNAacuteBAR 2010 FRANCO et al 2010

ROSSETTO et al 2010) exceto quando a disponibilidade de N do solo eacute reduzida pelo acuacutemulo

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DE CANA-DE-ACcedilUacuteCAR EM SISTEMA

CONSERVACIONISTA TESTES NO SOLO PARA AUXILIAR A RECOMENDACcedilAtildeO

DE DOSES DE FERTILIZANTES

Resumo

O uso intensivo de fertilizante nitrogenados na produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar (Saccharum

spp) apresenta desafios ambientais para a qualidade do ar e da aacutegua influenciando ainda a

rentabilidade dos produtores A generalizaccedilatildeo da recomendaccedilatildeo baseada na produtividade

esperada se baseia em modelos geneacutericos de resposta da cultura ao N natildeo considerando a

capacidade de fornecimento de N pelo solo que eacute um determinante criacutetico da necessidade de N

para produccedilatildeo de cereais fibras e energia Este trabalho foi desenvolvido para verificar o

impacto da mineralizaccedilatildeo do N do solo na resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

sendo realizado em conjunto com dez experimentos de resposta ao N realizados entre 2006 e

2010 em condiccedilotildees de campo na maior aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Brasil Amostras

de solo foram utilizados para separar os locais em altamente responsivos

moderadamente responsivos e natildeo responsivos ao N com base em dois iacutendices quiacutemicos de

disponibilidade do N o Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e a destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD)

aleacutem de avaliaccedilotildees de (1) mineralizaccedilatildeo bruta pela teacutecnica de diluiccedilatildeo isotoacutepica de 15

NH4+ (2) mineralizaccedilatildeo liacutequida durante incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas e (3) mudanccedilas nas

fraccedilotildees de N do solo induzidas pela incubaccedilatildeo mediante hidroacutelise aacutecida (N hidrolisaacutevel total N-

NH4+

hidrolisaacutevel N-amino-accediluacutecar e N-amino-aacuteccedilido) ou hidroacutelise alcalina (N-ISNT) Dos

paracircmetros avaliados a mineralizaccedilatildeo bruta foi o mais preditivo da capacidade de resposta ao

fertilizante nitrogenado apresentando relaccedilatildeo inversa com lt110 mg N kg-1

d-1

para um local altamente responsivo 110-237 mg N kg-1

d-1

para cinco experimentos em trecircs

locais moderadamente responsivos e gt 237 mg N kg-1

d-1

para quatro experimentos em dois

locais natildeo responsivos Natildeo foi observada relaccedilatildeo para mineralizaccedilatildeo liacutequida em condiccedilotildees

aeroacutebias embora a produccedilatildeo de N mineral foi acompanhada pela reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo

N-NH4+ hidrolisaacutevel e N-ISNT Os resultados de ISNT e DVD foram altamente correlacionados

e ambos mostraram-se promissores para diferenciar os solos quando agrave responsividade ao N

Palavras-chave Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Destilaccedilatildeo a Vapor Direta-DVD

Mineralizaccedilatildeo bruta Mineralizaccedilatildeo liacutequida Fracionamento do N orgacircnico

Abstract

The intensive use of synthetic N fertilizers for sugarcane (Saccharum spp) production

presents environmental challenges for water and air quality as well as impacting profitability for

producers Central to these concerns is a widespread reliance on yield-based recommendations

that invoke generic models of crop N response but lack any means to account for variations in

soil N-supplying power a critical determinant of fertilizer N need for cereal fiber and tuber

crops The work reported herein was designed to ascertain the impact of soil N mineralization on

sugarcane response to N fertilization and was carried out in conjunction with ten N-response

trials conducted between 2006 and 2010 at field sites in the largest sugarcane-cultivated area in

Brazil Soil samples were utilized in categorizing the sites as highly responsive moderately

responsive or nonresponsive to fertilizer N based on two chemical indices of soil N availability

the Illinois Soil N Test (ISNT) and direct steam distillation (DSD) and assessments of (1) gross

mineralization by 15

NH4+ pool dilution (2) net mineralization during aerobic incubation for 12

wk and (3) incubation-induced changes in soil N fractions obtained by acid (total hydrolyzable

N hydrolyzable NH4+-N amino sugar N and amino acid N) or alkaline (ISNT-N) hydrolysis Of

the parameters evaluated gross mineralization was the most predictive of fertilizer N

responsiveness following an inverse relationship with lt 110 mg N kg-1

d-1

for one site that was

highly responsive 110 to 237 mg N kg-1

d-1

for five trials at three moderately responsive sites

and gt 237 mg N kg-1

d-1

for two nonresponsive sites No such relationship was observed for net

mineralization under aerobic conditions although mineral N production was accompanied by

significant decreases in hydrolyzable NH4+-N and ISNT-N Test values by the ISNT and DSD

were highly correlated and both showed promise for differentiating soil responsiveness to

fertilizer N

Keywords Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Direct Steam Distilation-DSD Gross

mineralization Net mineralization Organic N fractionating

1 Introduccedilatildeo

Com a ecircnfase internacional sobre fontes renovaacuteveis de energia cada vez mais atenccedilatildeo

estaacute sendo dada para o cultivo de cana-de-accediluacutecar para a siacutentese de bioetanol resultando em

expansatildeo da aacuterea em produccedilatildeo (NASS et al 2007 HARTEMINK 2008) O etanol produzido a

partir da cana-de-accediluacutecar tornou-se uma commodity energeacutetica global que eacute economicamente

competitiva quando comparada aos combustiacutevies derivados do petroacuteleo (GOLDEMBERG

2007) O seu uso eacute ambientalmente mais sustentaacutevel devido em parte ao efeito mitigador da

produccedilatildeo de biomassa nas emissotildees de gases de efeito estufa (MACEDO et al 2008 VRIES et

al 2010)

O Brasil eacute o liacuteder mundial de produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar cultivando cerca de 91

milhotildees de hectares em 2010 (IBGE 2011) Potencialmente essa aacuterea poderaacute expandir para

cerca de 70 milhotildees de hectares mesmo sem explorar aacutereas atualmente utilizadas para produccedilatildeo

de alimentos ou sob mata nativa (MAPA 2009) A produtividade meacutedia nacional eacute de 80 Mg ha-

1 (IBGE 2011) embora Usinas que adotam um maior niacutevel tecnoloacutegico obtenham produtividade

meacutedia de cinco cortes entre 95 e 100 Mg ha-1

Fertilizantes sinteacuteticos satildeo utilizados extensivamente para aumentar a produtividade da

cana-de-accediluacutecar (FRANCO et al 2011 THORBURN et al 2011) A praacutetica usual adotada em

Usinas no Brasil eacute a aplicaccedilatildeo de 40 a 60 kg N ha-1

no plantio e apoacutes cada corte reaplicar entre

60 a 150 kg N ha-1

ano-1

As doses de N variam em funccedilatildeo da produtividade obtida visando

minimizar o risco de deficiecircncia de N (por exemplo SPIRONELLO et al 1997 LEGENDRE

2001 SCHROEDER et al 2006) Esta abordagem entretanto natildeo considera a variaccedilatildeo na

capacidade de suprimento de N pelo solo e assim tende a promover o uso excessivo de N Sub-

fertilizaccedilotildees tambeacutem podem ocorrer principalmente quando o N do fertilizante estaacute sujeito agrave

imobilizaccedilatildeo apoacutes a adubaccedilatildeo de soqueira em aacutereas de cana-crua (ROSSETTO et al 2010)

A importacircncia fundamental do N do solo para as plantas resulta da constataccedilatildeo de que a

produtividade das parcelas do tratamento controle em estudos de resposta ao N muitas vezes

excedem o aumento da produccedilatildeo provocado pela adiccedilatildeo dos fertilizantes (por exemplo

AZEREDO et al 1986 FREITAS et al 1994 LORY SCHARF 2003 MULVANEY et al

2006 PRADO PANCELLI 2008 CABRERA ZUAZNAacuteBAR 2010 FRANCO et al 2010

ROSSETTO et al 2010) exceto quando a disponibilidade de N do solo eacute reduzida pelo acuacutemulo

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Abstract

The intensive use of synthetic N fertilizers for sugarcane (Saccharum spp) production

presents environmental challenges for water and air quality as well as impacting profitability for

producers Central to these concerns is a widespread reliance on yield-based recommendations

that invoke generic models of crop N response but lack any means to account for variations in

soil N-supplying power a critical determinant of fertilizer N need for cereal fiber and tuber

crops The work reported herein was designed to ascertain the impact of soil N mineralization on

sugarcane response to N fertilization and was carried out in conjunction with ten N-response

trials conducted between 2006 and 2010 at field sites in the largest sugarcane-cultivated area in

Brazil Soil samples were utilized in categorizing the sites as highly responsive moderately

responsive or nonresponsive to fertilizer N based on two chemical indices of soil N availability

the Illinois Soil N Test (ISNT) and direct steam distillation (DSD) and assessments of (1) gross

mineralization by 15

NH4+ pool dilution (2) net mineralization during aerobic incubation for 12

wk and (3) incubation-induced changes in soil N fractions obtained by acid (total hydrolyzable

N hydrolyzable NH4+-N amino sugar N and amino acid N) or alkaline (ISNT-N) hydrolysis Of

the parameters evaluated gross mineralization was the most predictive of fertilizer N

responsiveness following an inverse relationship with lt 110 mg N kg-1

d-1

for one site that was

highly responsive 110 to 237 mg N kg-1

d-1

for five trials at three moderately responsive sites

and gt 237 mg N kg-1

d-1

for two nonresponsive sites No such relationship was observed for net

mineralization under aerobic conditions although mineral N production was accompanied by

significant decreases in hydrolyzable NH4+-N and ISNT-N Test values by the ISNT and DSD

were highly correlated and both showed promise for differentiating soil responsiveness to

fertilizer N

Keywords Illinois Soil Nitrogen Test-ISNT Direct Steam Distilation-DSD Gross

mineralization Net mineralization Organic N fractionating

1 Introduccedilatildeo

Com a ecircnfase internacional sobre fontes renovaacuteveis de energia cada vez mais atenccedilatildeo

estaacute sendo dada para o cultivo de cana-de-accediluacutecar para a siacutentese de bioetanol resultando em

expansatildeo da aacuterea em produccedilatildeo (NASS et al 2007 HARTEMINK 2008) O etanol produzido a

partir da cana-de-accediluacutecar tornou-se uma commodity energeacutetica global que eacute economicamente

competitiva quando comparada aos combustiacutevies derivados do petroacuteleo (GOLDEMBERG

2007) O seu uso eacute ambientalmente mais sustentaacutevel devido em parte ao efeito mitigador da

produccedilatildeo de biomassa nas emissotildees de gases de efeito estufa (MACEDO et al 2008 VRIES et

al 2010)

O Brasil eacute o liacuteder mundial de produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar cultivando cerca de 91

milhotildees de hectares em 2010 (IBGE 2011) Potencialmente essa aacuterea poderaacute expandir para

cerca de 70 milhotildees de hectares mesmo sem explorar aacutereas atualmente utilizadas para produccedilatildeo

de alimentos ou sob mata nativa (MAPA 2009) A produtividade meacutedia nacional eacute de 80 Mg ha-

1 (IBGE 2011) embora Usinas que adotam um maior niacutevel tecnoloacutegico obtenham produtividade

meacutedia de cinco cortes entre 95 e 100 Mg ha-1

Fertilizantes sinteacuteticos satildeo utilizados extensivamente para aumentar a produtividade da

cana-de-accediluacutecar (FRANCO et al 2011 THORBURN et al 2011) A praacutetica usual adotada em

Usinas no Brasil eacute a aplicaccedilatildeo de 40 a 60 kg N ha-1

no plantio e apoacutes cada corte reaplicar entre

60 a 150 kg N ha-1

ano-1

As doses de N variam em funccedilatildeo da produtividade obtida visando

minimizar o risco de deficiecircncia de N (por exemplo SPIRONELLO et al 1997 LEGENDRE

2001 SCHROEDER et al 2006) Esta abordagem entretanto natildeo considera a variaccedilatildeo na

capacidade de suprimento de N pelo solo e assim tende a promover o uso excessivo de N Sub-

fertilizaccedilotildees tambeacutem podem ocorrer principalmente quando o N do fertilizante estaacute sujeito agrave

imobilizaccedilatildeo apoacutes a adubaccedilatildeo de soqueira em aacutereas de cana-crua (ROSSETTO et al 2010)

A importacircncia fundamental do N do solo para as plantas resulta da constataccedilatildeo de que a

produtividade das parcelas do tratamento controle em estudos de resposta ao N muitas vezes

excedem o aumento da produccedilatildeo provocado pela adiccedilatildeo dos fertilizantes (por exemplo

AZEREDO et al 1986 FREITAS et al 1994 LORY SCHARF 2003 MULVANEY et al

2006 PRADO PANCELLI 2008 CABRERA ZUAZNAacuteBAR 2010 FRANCO et al 2010

ROSSETTO et al 2010) exceto quando a disponibilidade de N do solo eacute reduzida pelo acuacutemulo

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

1 Introduccedilatildeo

Com a ecircnfase internacional sobre fontes renovaacuteveis de energia cada vez mais atenccedilatildeo

estaacute sendo dada para o cultivo de cana-de-accediluacutecar para a siacutentese de bioetanol resultando em

expansatildeo da aacuterea em produccedilatildeo (NASS et al 2007 HARTEMINK 2008) O etanol produzido a

partir da cana-de-accediluacutecar tornou-se uma commodity energeacutetica global que eacute economicamente

competitiva quando comparada aos combustiacutevies derivados do petroacuteleo (GOLDEMBERG

2007) O seu uso eacute ambientalmente mais sustentaacutevel devido em parte ao efeito mitigador da

produccedilatildeo de biomassa nas emissotildees de gases de efeito estufa (MACEDO et al 2008 VRIES et

al 2010)

O Brasil eacute o liacuteder mundial de produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar cultivando cerca de 91

milhotildees de hectares em 2010 (IBGE 2011) Potencialmente essa aacuterea poderaacute expandir para

cerca de 70 milhotildees de hectares mesmo sem explorar aacutereas atualmente utilizadas para produccedilatildeo

de alimentos ou sob mata nativa (MAPA 2009) A produtividade meacutedia nacional eacute de 80 Mg ha-

1 (IBGE 2011) embora Usinas que adotam um maior niacutevel tecnoloacutegico obtenham produtividade

meacutedia de cinco cortes entre 95 e 100 Mg ha-1

Fertilizantes sinteacuteticos satildeo utilizados extensivamente para aumentar a produtividade da

cana-de-accediluacutecar (FRANCO et al 2011 THORBURN et al 2011) A praacutetica usual adotada em

Usinas no Brasil eacute a aplicaccedilatildeo de 40 a 60 kg N ha-1

no plantio e apoacutes cada corte reaplicar entre

60 a 150 kg N ha-1

ano-1

As doses de N variam em funccedilatildeo da produtividade obtida visando

minimizar o risco de deficiecircncia de N (por exemplo SPIRONELLO et al 1997 LEGENDRE

2001 SCHROEDER et al 2006) Esta abordagem entretanto natildeo considera a variaccedilatildeo na

capacidade de suprimento de N pelo solo e assim tende a promover o uso excessivo de N Sub-

fertilizaccedilotildees tambeacutem podem ocorrer principalmente quando o N do fertilizante estaacute sujeito agrave

imobilizaccedilatildeo apoacutes a adubaccedilatildeo de soqueira em aacutereas de cana-crua (ROSSETTO et al 2010)

A importacircncia fundamental do N do solo para as plantas resulta da constataccedilatildeo de que a

produtividade das parcelas do tratamento controle em estudos de resposta ao N muitas vezes

excedem o aumento da produccedilatildeo provocado pela adiccedilatildeo dos fertilizantes (por exemplo

AZEREDO et al 1986 FREITAS et al 1994 LORY SCHARF 2003 MULVANEY et al

2006 PRADO PANCELLI 2008 CABRERA ZUAZNAacuteBAR 2010 FRANCO et al 2010

ROSSETTO et al 2010) exceto quando a disponibilidade de N do solo eacute reduzida pelo acuacutemulo

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

de resiacuteduos carbonaacuteceos em experimentos com parcelas estaacuteticas (static plots) Mais uma prova

deste comportamento eacute evidente a partir de numerosos estudos de campo utilizando fertilizantes

marcados com 15

N uma vez que na maioria dos casos a absorccedilatildeo de N pelas culturas eacute derivada

principalmente do solo do que dos fertilizantes (por exemplo TAKAHASHI 1964 OLSON et

al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992 OMAY et al 1998 SCHINDLER e

KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY 2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-

BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006 DOURADO-NETO et al 2010

FRANCO et al 2011) A implicaccedilatildeo dessas evidecircncias eacute de que o fornecimento de N pelo solo

deveraacute ser considerado quando se busca a otimizaccedilatildeo da adubaccedilatildeo nitrogeanda (CASSMAN et

al 1998 LIU et al 2005 MENGEL HUTSH KANE 2006 MULVANEY et al 2006 CUI et

al 2008) Testes de NO3- no perfil de solo satildeo utilizados com esse propoacutesito em regiotildees aacuteridas

ou semi-aacuteridas enquanto um desafio muito maior existe para climas mais uacutemidos devido ao

impacto das transformaccedilotildees microbianas na disponibilidade de N agraves plantas A mineralizaccedilatildeo eacute o

processo de maior importacircncia pelo qual o N mineral eacute gerado a partir da reserva de N orgacircnico

do solo Entretanto o produto (NH4+) estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo pela microflora heterotroacutefica

(imobilizaccedilatildeo) ao menos que a disponibilidade de C orgacircnico eacute limitada e ocorra a oxidaccedilatildeo

autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) fornecendo NO3- para as plantas ou aumentando o risco de perda de N

por lixiviaccedilatildeo ou desnitrificaccedilatildeo

Uma abordagem comum para quantificar a mineralizaccedilatildeo eacute medir a taxa liacutequida de

produccedilatildeo de N mineral durante incubaccedilotildees aeroacutebias ou anaeroacutebias a uma temperatura constante

(tipicamente 30-40 ordmC) Esta abordagem eacute necessariamente demorada por causa da necessidade

de uma 1 ou 2 semanas de incubaccedilatildeo e natildeo se pode assumir que os resultados representem

condiccedilotildees de campo uma vez que (1) a mineralizaccedilatildeo-imobilizaccedilatildeo ocorre na ausecircncia de

absorccedilatildeo de N mineral por uma planta que tambeacutem afeta a umidade do solo e aeraccedilatildeo aleacutem de

agir como uma fonte rizosfeacuterica de C (2) as condiccedilotildees de incubaccedilatildeo estaacutetica empregada natildeo

representam as flutuaccedilotildees naturais de temperatura e os ciclos de molhamento e secamento que

afetam a dinacircmica de N microbiano no campo (ZAK et al 1999 CARPENTER-BOGGS et al

2000 WIENHOLD 2007) (3) tipicamente apenas a superfiacutecie do solo eacute amostrada e (4) as

mediccedilotildees satildeo afetadas pelos processamentos que as amostras recebem antes do uso como o

peneiramento As interpretaccedilotildees podem ser ainda mais comprometidas por que a mineralizaccedilatildeo

e outros processos microbianos em geral satildeo inerentemente afetados por uma grande variedade

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

de propriedades fiacutesicas e quiacutemicas do solo e tambeacutem por muitos aspectos de manejo incluindo

os sistemas de cultivo a aplicaccedilatildeo de fertilizantes e insumos assim como a entrada de resiacuteduos

(WU MA LIANG 2008)

Essas complicaccedilotildees podem ser evitadas adotando-se a mediccedilatildeo da mineralizaccedilatildeo bruta ao

inveacutes da mineralizaccedilatildeo liacutequida que se torna possiacutevel por meio da teacutecnica diluiccedilatildeo do pool

amocircnio utilizando 15

NH4+ (MURPHY et al 2003) Esta abordagem eacute baseada no princiacutepio de

que a mineralizaccedilatildeo do pool natildeo marcado de NH4+-N do solo diminui o enriquecimento isotoacutepico

do pool NH4+-N enquanto que a imobilizaccedilatildeo ou nitrificaccedilatildeo reduzem a quantidade de NH4

+-N

sem afetar o enriquecimento Na praacutetica a taxa bruta de mineralizaccedilatildeo pode ser estimada

aplicando-se vaacuterias simplificaccedilotildees a dados quantitativos e isotoacutepicos de NH4+-N antes e depois

de uma incubaccedilatildeo de curto prazo (normalmente de 1 ou 2 dias) As principais limitaccedilotildees aleacutem

do custo e das complexidades metodoloacutegicas inerentes a estudos com o traccedilador 15

N surgem

quando os dados estaacuteticos de incubaccedilatildeo de amostras superficiais peneiradas de solo devem ser

extrapolados para condiccedilotildees de campo

Idealmente o N mineralizaacutevel deveria ser estimado por um teste quiacutemico do solo mas

durante anos esta abordagem foi impedida por falhas fundamentais nos meacutetodos de destilaccedilatildeo a

vapor comumente usado para fracionar o N do solo por hidroacutelise aacutecida o que levou agrave

subestimaccedilatildeo grave de duas fraccedilotildees principais o N-amino-aacutecido e o N-amino-accediluacutecar Estas

falhas foram corrigidas por Mulvaney e Khan (2001) no desenvolvimento de meacutetodos simples de

difusatildeo que foram posteriormente utilizados para comparar a distribuiccedilatildeo de fraccedilotildees de N em

solos que diferiram quanto agrave resposta do milho (Zea mays L) agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os

resultados mostraram uma concentraccedilatildeo maior de N-aminoaccediluacutecar em solos natildeo responsivos ao N

do que em solos responsivos enquanto nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas anaacutelises

de N-total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido (MULVANEY et al 2001) Com

base nesta constataccedilatildeo Khan Mulvaney e Hoeft (2001) desenvolveram um simples teste de solo

(chamado Illinois Soil N Test ou ISNT) para estimar o NH4+-N liberado por hidroacutelise alcalina

com 2 M NaOH que foi capaz de separar adequadamente 12 solos natildeo responsivos e 13 solos

responsivos ao N com base no intervalo criacutetico de 225-235 mg kg-1

Em uma avaliaccedilatildeo mais

extensa envolvendo 102 experimentos de curva de resposta ao N em condiccedilotildees de campo

Mulvaney Khan e Ellsworth (2006) observaram que o ISNT foi altamente significativo para

predizer a produtividade das parcelas controle o incremento de produccedilatildeo com a dose oacutetima de N

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

(delta) a eficiecircncia de utilizaccedilatildeo do fertilizante nitrogenado (EUFN) e a dose oacutetima econocircmica

de N (DOEN) A faixa criacutetica estabelecida por Khan Mulvaney e Hoeft (2001) foi altamente

eficaz na identificaccedilatildeo de 31 dos 33 locais natildeo responsivos ao N

O ISNT foi avaliado de forma independente em vaacuterios estudos para prever a resposta ao

N com alguns resultados positivos e outros negativos No lado positivo Ruffo et al (2006)

reconheceram o potencial do ISNT para o manejo do N para agricultura de precisatildeo uma vez

que os valores do teste predizeram adequadamente a variabilidade espacial da produtividade do

milho enquanto Williams et al (2007a b) relataram forte regressatildeo linear relacionando o ISNT

com o delta e o DOEN Resultados positivos tambeacutem foram relatados por Klapwyk e Ketterings

(2006) e Lawrence et al (2009) mas nesses estudos o ISNT preveu adequadamente a

responsividade ao N somente quando interpretado em conjunto com a mateacuteria orgacircnica do solo

Este tipo de interpretaccedilatildeo resulta da interaccedilatildeo heterotroacutefica de C e N que eacute tatildeo central para a

ciclagem da disponibilidade de N do solo que deve melhorar o valor preditivo do ISNT exceto

em casos em que a mineralizaccedilatildeo eacute limitada pela falta de umidade do solo (STECKLER

PENNOCK WALLEY 2008)

Os resultados desfavoraacuteveis do ISNT obtidos por Barker et al (2006) Marriott e Wander

(2006) Laboski et al (2008) e Osterhaus Bundy e Andreaski (2008) certamente foram

comprometidos pela complexidade das interaccedilotildees envolvidas naqueles estudos umas vez que os

dados foram combinados sem levar em consideraccedilatildeo as diferenccedilas de clima rotaccedilatildeo de culturas

a entrada de resiacuteduos contendo C preparo do solo manejo de estercos e a densidade de

semeadura Embora dois desses estudos mostraram relaccedilatildeo significativa do ISNT com a DOEN

(LABOSKI et al 2008 OSTERHAUS et al 2008) a relaccedilatildeo foi bastante fraca enquanto uma

forte correlaccedilatildeo foi observada com o N total do solo levando os autores a concluir que o ISNT

natildeo eacute seletivo para uma fraccedilatildeo laacutebil do N do solo Essa alegaccedilatildeo entretanto contradiz com o fato

de que o N alcalino hidrolisaacutevel varia consideravelmente em relaccedilatildeo ao N total do solo

(ROBERTS et al 2009a) e eacute inconsistente com o estudo de fracionamento de N orgacircnico e

recuperaccedilatildeo de 15

N desenvolvido por Kwon et al (2009) que demonstram que o ISNT

basicamente estima o N amino accediluacutecares de bateacuterias e amida

Se a hidroacutelise alcalina libera uma fraccedilatildeo facilmente mineralizaacutevel do N do solo o ISNT

deve ter ampla aplicaccedilatildeo para muitas outras culturas aleacutem do milho Nesse sentido uma

evidecircncia positiva foi recentemente publicada por Roberts et al (2011) para arroz (Oryza sativa

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

L) semeado diretamente Os autores obtiveram uma calibraccedilatildeo favoraacutevel da resposta ao N em

funccedilatildeo do ISNT e da destilaccedilatildeo a vapor direta (DVD) uma teacutecnica semelhante que estaacute

altamente correlacionado com o ISNT (BUSHONG et al 2008) A destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de

anaacutelise de horas para minutos mas eacute muito mais trabalhosa quando um grande nuacutemero de

amostras devem ser processadas em testes de rotina do solo

Este estudo explora o potencial de manejo do N com base em testes no solo para a

produccedilatildeo de cana-de-accediluacutecar no Brasil utilizando amostras de solo de dez estudos conduzidos em

seis aacutereas experimentais Diversas teacutecnicas para avaliar o potencial de fornecimento de N do solo

foram avaliadas incluindo o ISNT DVD e a mineralizaccedilatildeo bruta e liacutequida O fracionamento do

N do solo foi utilizado para esclarecer a natureza quiacutemica do N orgacircnico laacutebil do solo e

adicionalmente avaliar o ISNT

2 Material e meacutetodos

21 Aacutereas experimentais

Dez experimentos de curva de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de soqueira foram

conduzidos entre os anos de 2006 a 2010 em condiccedilotildees de campo no Estado de Satildeo Paulo

(Figura 1) com diferenccedilas na classe textural dos solos cultivares clima e histoacuterico de manejo

Todas as aacutereas foram conduzidas no sistema de colheita sem queima com manutenccedilatildeo dos

resiacuteduos (palha) na superfiacutecie do solo A descriccedilatildeo das aacutereas estatildeo descritas na Tabela 1 As

doses de N variaram entre 0 a 200 kg ha-1

de N conforme recomendaccedilatildeo para adubaccedilatildeo

nitrogenada de soqueira do Estado de Satildeo Paulo (SPIRONELLO et al 1997) que eacute baseada na

expectativa de produtividade do canavial com doses de N que variam de 60 a 120 kg ha-1

O

delineamento experimental foi em blocos completos ao acaso com quatro (locais 1-5) ou cinco

(local 6) repeticcedilotildees As parcelas constaram de sete (locais 1 5-6) a 12 (locais 2-4) linhas de

cana-de-accediluacutecar espaccediladas em 15 m e 15 m de comprimento A colheita foi realizada com

colhedora e a massa de colmos obtida em caminhatildeo transbordo equipado com ceacutelula de carga

colhendo-se quatro linhas de 15 m por parcela A palha residual foi distribuiacuteda homogeneamente

sobre a aacuterea Os fertilizantes foram aplicados manualmente ateacute 2 meses apoacutes a colheita anterior

superficialmente sobre a palha ao lado da linha de cana e sem incorporaccedilatildeo

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Aacuterea com cana

Experimentos

Figura 1 - Localizaccedilatildeo dos experimentos em relaccedilatildeo agrave aacuterea cultivada com cana-de-accediluacutecar no Estado de Satildeo Paulo

(SP) Brasil

Tabela 1 ndash Descriccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo das aacutereas experimentais

Local Solodagger Variedade ExperimentoDagger Resiacuteduos

1 2 3 orgacircnicossect

________ Data da colheita ________

1 Usina Nova

Ameacuterica

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP83 2847 0809 (2o) ____ ____ ____

2 Usina Santa

Adeacutelia

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura meacutedia SP81 3250 0707 (2o) 0708 (3o) ____ V

3 Usina Satildeo

Luis

Latossolo Vermelho Amarelo eutroacutefico

textura meacutedia SP813250 0607 (2o) ____ ____ ____

4 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho eutrofeacuterrico tiacutepico

textura muito argilosa SP81 3250 0807 (2o) 0708 (3o) ____ ____

5 Usina

Iracema

Latossolo Vermelho distroacutefico tiacutepico

textura argilosa SP89 1115 0510 (2o) ____ ____ V TF

6 Usina Satildeo

Martinho

Latossolo Vermelho distrofeacuterico tiacutepico

textura muito argilosa SP80 3280 0908 (2o) 1109 (3o) 1110 (4o) V

daggerConforme EMBRAPA 2006

DaggerOs nuacutemeros entre parentheses referem-se ao nuacutemero do corte (idade do canavial)

sectV vinhaccedila ou TF torta de filtro ambos aplicados pelo menos dois anos antes do iniacutecio dos experimentos e natildeo

aplicados posteriormente

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

22 Amostras de solo

Visando avaliar meacutetodos diagnoacutesticos da disponibilidade do N a fim de diferenciar solos

responsivos e natildeo responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada foram coletadas amostras de solo durante

o desenvolvimento dos experimentos descritos na Tabela 1 A amostragem de solo foi realizada

em junho julho e agosto de 2006 respectivamente para os locais 2 3 e 4 outubro de 2009 para

os locais 1 e 5 e em dezembro de 2009 para o local 6 As amostras foram coletadas antes da

adubaccedilatildeo de cobertura de cada ciclo experimental

Amostras de solo foram coletadas com trado holandecircs em cada parcela experimental e em

duas profundidades 0-30 e 30-60 cm (aacutereas 2-4) e de 0-20 e 20-40 cm (aacutereas 1 5-6) Para cada

profundidade foram coletadas trecircs sub-amostras por parcela para compor uma amostra sendo as

amostras coletadas a cerca de 025 m de distacircncia da linha Os sacos plaacutesticos contendo as

amostras permaneceram abertos ateacute a chegada ao laboratoacuterio quando foram acondicionados em

estufa com circulaccedilatildeo forccedilada de ar a 40oC ateacute secagem completa Este procedimento foi adotada

para paralisar a atividade microbiana Conforme Haney et al (2004) a secagem do solo a 40oC

com posterior reumedecimento das amostras natildeo alterou os resultados de mineralizaccedilatildeo do N do

solo Apoacutes secagem as amostras foram passadas em moinho de solo com peneiras lt 2 mm e

permaneceram em sacos plaacutesticos ateacute os procedimentos de anaacutelise

Devido ao grande nuacutemero de amostras antes dos procedimentos de anaacutelise procedeu-se a

mistura das amostras da seguinte maneira para anaacutelise de pH CTC anaacutelise granulomeacutetrica

incubaccedilatildeo aeroacutebia fracionamento do N orgacircnico do solo e mineralizaccedilatildeo bruta obteve-se uma

amostra representativa de cada profundidade das aacutereas experimentais por meio da mistura de

quantidade semelhante de solo de cada amostra coletada no campo para anaacutelise do C orgacircnico

N total ISNT e DVD procedeu-se a mistura de quantidade semelhante de solo das parcelas

presentes em cada bloco permitindo isolar o efeito dos blocos na comparaccedilatildeo das aacutereas

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 2 ndash Propriedades fiacutesico-quiacutemicas dos solosdagger

Local

Prof

pHDagger

C

orgacircnicosect

N

totalpara CTC AreiaDagger SilteDagger ArgilaDagger

θccDaggerDagger

cm ________

g kg-1________

mmolc dm-3

___________

g kg-1 ____________

mL kg-1

1 0-20 56 55 040 252 864 11 126 350

20-40 50 48 034 256 858 16 126 360

2 0-30 54 78 053 437 661 54 285 460

30-60 46 55 040 464 616 50 334 460

3 0-30 61 77 049 386 727 56 218 440

30-60 56 55 037 310 693 61 247 440

4 0-30 56 178 147 1364 135 227 638 600

30-60 57 150 123 1183 117 195 688 600

5 0-20 49 210 133 1147 470 20 510 490

20-40 50 188 102 1332 450 20 530 520

6 0-20 52 168 141 1327 239 46 716 520

20-40 53 141 118 1267 242 42 716 520

daggerOs resultados representam a meacutedia de determinaccedilotildees em triplicata exceto para anaacutelises texturais (sem repeticcedilotildees)

DaggerRelaccedilatildeo solo aacutegua 1 1

sectDeterminado pelo meacutetodo de Mebius (1960)

paraDeterminado pelo meacutetodo regular de Kjeldahl usando bloco digestor (BREMNER 1996) seguindo difusatildeo com

NaOH (STEVENS et al 2000)

CTC capacidade de troca de caacutetios determinada por saturaccedilatildeo-difusatildeo de NH4+ (MULVANEY et al 2004)

DaggerAnaacutelises granulomeacutetricas realizadas pelo meacutetodo do densiacutemetro (GEE OR 2002)

DaggerDaggerθcc umidade na capacidade de campo determinada conforme descrito em Bremner e Shaw (1958)

23 Meacutetodos diagnoacutesticos do N do solo

a) Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Os meacutetodos ISNT (KHAN MULVANEY HOEFT 2001) e DVD (ROBERTS et al

2009 b BUSHONG et al 2008) foram desenvolvidos para simplificar a determinaccedilatildeo da fraccedilatildeo

de N orgacircnico do solo responsaacutevel pela ausecircncia de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada identificado

por Mulvaney et al (2001) Esses meacutetodos vecircm sendo amplamente avaliados em condiccedilotildees de

clima temperado para predizer a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada de culturas poreacutem ainda natildeo

foram avaliados em condiccedilotildees de clima tropical

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Para determinaccedilatildeo do ISNT foi adotado o procedimento descrito em Khan Mulvaney e

Hoeft (2001) Basicamente 1 g de solo foi tratado com 10 mL de soluccedilatildeo de NaOH (2 mol L-1

)

em cacircmara de difusatildeo do tipo Mason Jar com as adaptaccedilotildees descritas em Stevens et al (2000)

Antes do fechamento da cacircmara foi adicionado 5 mL de soluccedilatildeo indicadora H3BO3 a 4 em uma

placa de Petri de acriacutelico de 60 mm de diacircmetro que permaneceu suspensa por meio das

adaptaccedilotildees feitas na tampa das cacircmaras As cacircmaras de difusatildeo foram imediatamente colocadas

sobre placas aquecedoras preacute-aquecidas a 48-50oC (marca West Bend Griddle

reg 1500 W 120 V

AC) acopladas a regulador de temperatura (marca Pennreg Johnson Controls modelo A 419 66

V) e dispositivo para desligamento automaacutetico (marca Intermaticreg modelo TN 311 time all 15A

ldquoRrdquo 1750 W 125 V AC 60 Hz) A temperatura foi verificada previamente por meio de

termocircmetro inserido dentro de uma cacircmara contendo cerca de 100 mL de aacutegua desionizada

Todas as placas aquecedoras foram dispostas dentro de caixas plaacutesticas (marca Rubbermaid

Revelationsreg 293 L storage box) para reduzir o efeito da temperatura ambiente do laboratoacuterio

conforme sugerido por Klapwyk e Ketterings (2005) As amostras foram rotacionadas na placa

apoacutes 15 h e 30 h (conforme descrito em 15

N ANALYSIS SERVICE 2004) e retiradas apoacutes 5 h

de aquecimento Cada placa aquecedora recebeu um conjunto de 11 amostras mais uma amostra

de 1 mL de soluccedilatildeo padratildeo de glucosamina contendo 250 microg mL-1

de N (03849 g

glucosaminaHCl em 100 mL de aacutegua desionizada) Foram utilizadas cinco placas aquecedoras

totalizando 60 amostras por dia

As placas de Petri foram retiradas e receberam 5 mL de aacutegua desionizada realizando-se a

titulaccedilatildeo com soluccedilatildeo de H2SO4 (001 mol L-1

) ateacute estabelecimento do pH final em titulador

automaacutetico (Modelo 719 S Tritino Metrohm Herisau Switzerland) acoplado a eletrodo para

superfiacutecie plana (Modelo 13-620-289 Fisher Scientific Pittsburgh PA) para determinaccedilatildeo do N-

NH4 O pH final foi estabelecido verificando o pH da soluccedilatildeo preparada pela mistura de 5 mL da

soluccedilatildeo indicadora de H3BO3 (4) e 5 mL de aacutegua desionizada O teor de N-ISNT (mg N kg-1

)

foi determinado como (VNM) 1000 onde V eacute o volume de H2SO4 N eacute a normalidade do H2SO4

padronizado e M eacute a massa molar do N (140067 g mol-1

) Detalhes dos procedimento para

determinaccedilatildeo do ISNT podem ser observados na Figura 2

A teacutecnica da DVD foi realizada conforme metodologia desenvolvida em Bushong et al

(2008) e adaptada por Roberts et al (2009) Um grama de solo foi colocado diretamente em um

frasco Kjeldahl e ligado ao destilador recebendo 10 mL de 10 mol L-1

NaOH por meio do

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

orifiacutecio localizado no topo do aparato Destilaccedilatildeo a vapor foi conduzida na taxa de 7 mL min-1

ateacute a obtenccedilatildeo de 35-40 mL do destilado que foi recebido em 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4

H3BO3 O NH4-N foi quantificado por titulaccedilatildeo do destilado com 002 N H2SO4 ateacute

estabelecimento do pH final usando titulador automaacutetico Os detalhes do equipamento utilizado

podem ser observados na Figura 3

Figura 2 - Detalhes da cacircmara de difusatildeo do tipo ldquoMason Jarrdquo mostrando as adaptaccedilotildees feitas na tampa para manter

uma placa de petri suspensa (a) cacircmaras de difusatildeo apoacutes tratamento de 1 g solo com 10 mL 2 mol L-1

NaOH e deposiccedilatildeo de 5 mL de soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 na placa de Petri (b) 12 cacircmaras de difusatildeo

sendo aquecidas a 50oC por 5 h em placa aquecedora e dentro do dispositivo para homogeneizar a

temperatura (c) e titulador automaacutetico utilizado na determinaccedilatildeo do NH4-N das amostras (d)

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Figura 3 - Detalhes dos procedimentos adotados na Destilaccedilatildeo a Vapor Direta mostrando as amostras de solo dentro

dos tubos de destilaccedilatildeo apoacutes recebimento de 10 mL 10 mol L-1

NaOH (a) e durante o processo de

destilaccedilatildeo a vapor em destilador duplo (b)

b) Mineralizaccedilatildeo liacutequida

Amostras de solo foram incubadas aerobicamente para avaliar o potencial de

mineralizaccedilatildeo e detectar mudanccedilas nas fraccedilotildees de N hidrolisaacutevel durante a incubaccedilatildeo Para

realizar a incubaccedilatildeo amostras de 6 g de solo (lt 2 mm) foram adicionadas em filtro de quartzo

(Whatman QM-A) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) e lixiviado sob

vaacutecuo com duas aliacutequotas de 30 mL com soluccedilatildeo de CaCl2 (001 mol L-1

) para remoccedilatildeo do N

inorgacircnico residual e 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N (STANFORD SMITH 1972)

A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo [determinada conforme descrito

em BREMNER SHAW (1958)] e os funis foram dispostos em um incubador adaptado para

manter a temperatura de 25oC e umidade relativa de 85-90 Apoacutes 0 1 2 4 8 e 12 semanas

triplicatas de cada solo foram transferidas para frasco de polietileno de 125 mL e o N inorgacircnico

foi extraiacutedo por meio de agitaccedilatildeo das amostras com 60 mL de 2 mol L-1

KCl durante 1 h

(BREMNER KEENEY 1966) e filtrando-se a suspensatildeo resultante em papel de filtro

(Whatman no 42) em funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) sob vaacutecuo Para

evitar a remineralizaccedilatildeo do N produzido as amostras incubadas por 4 8 e 12 semanas foram

lixiviadas sob vaacutecuo a cada duas semanas com duas aliacutequotas de 30 mL de 001 mol L-1

de

CaCl2 sendo o lixiviado de cada grupo de amostras combinado para posterior anaacutelise apoacutes esse

procedimento as amostras foram lixiviadas com 10 mL de soluccedilatildeo nutritiva desprovida de N

(STANFORD SMITH 1972) A umidade do solo foi ajustada a 60 da capacidade de campo e

as amostras retornadas ao incubador esse procedimento foi adotado periodicamente para todas

(a) (b)

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

as amostras incubadas Os extratos e lixiviados foram analisados para N-NH4 e N-(NO3 + NO2)

pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN MULVANEY MULVANEY 1997)

c) Fracionamento do N do solo

Para preparar o hidrolisado dos solos foram utilizadas as amostras iniciais (semana 0) e

finais (semana 12) do experimento de incubaccedilatildeo aeroacutebia Basicamente 4 g de solo de cada

amostra foi aquecido (110-120oC) sob refluxo por 12 h em frascos de 50 mL acoplados em

condensador de Liebig de 40 cm apoacutes tratamento com 16 mL de soluccedilatildeo 6 mol L-1

de HCl e duas

gotas de octanol (para evitar a formaccedilatildeo de espuma) A filtragem do hidrolisado foi realizada em

filtro de papel (Whatman no 50) em um funil de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

sob vaacutecuo Adicionalmente duas aliacutequotas de 10 mL de aacutegua desionizada foram aplicadas nos

frascos para transferecircncia completa do hidrolisado para o funil O lixiviado foi coletado em

frasco de vidro de 125 mL e armazenado em refrigerador (5oC) Antes do uso o hidrolisado foi

transferido para um becker de 250 mL e neutralizado por meio de adiccedilotildees sequenciais de soluccedilatildeo

10 mol L-1

5 mol L-1

e 1 mol L-1

de NaOH ateacute obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 (BREMNER

1965 STEVENSON 1996) O hidrolisado neutralizado foi diluiacutedo para 100 mL com aacutegua

desionizada retornado ao frasco original e mantido sob refrigeraccedilatildeo (5oC)

Utilizando os meacutetodos de difusatildeo descritos em Mulvaney e Khan (2001) os hidrolisados

neutralizados do solo foram analisados em triplicata para N hidrolisaacutevel total N-NH4

hidrolisaacutevel N-(NH4+amino-accediluacutecar) e N-amino-aacutecido A fraccedilatildeo de N amino-accediluacutecar foi

determinada pela diferenccedila entre N-NH4 e N-(NH4+amino-accediluacutecar) Detalhes dos procedimentos

adotados podem ser observados na Figura 4

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Figura 4 - Condensador de Liebig para aquecimento das amostras de solo sob refluxo com dispositivo para manter a

temperatura dos 6 conjuntos a 110oC (a) processo de filtragem do hidrolisado apoacutes resfriamento da

amostra (c) neutralizaccedilatildeo das amostras para obtenccedilatildeo de pH entre 65 e 68 e detalhes das amostras apoacutes

adiccedilatildeo de aacutegua desionizada ateacute completer 100 mL (c) e transferecircncia das amostras para as cacircmaras de

difusatildeo para os procedimentos de fracionamento do N orgacircnico conforme Mulvaney e Khan (2001)

d) Mineralizaccedilatildeo bruta (MB)

Amostras de solo (10 g) receberam aacutegua desionizada ateacute atingir 60 da capacidade de

campo em frascos de vidro de 125 mL e foram preacute-incubadas durante 14 dias a 25oC e 85-90

de umidade relativa O objetivo da preacute-incubaccedilatildeo foi reestabelecer a atividade microbiana do

solo O conteuacutedo de aacutegua foi monitorado periodicamente para manutenccedilatildeo da umidade das

amostras No fim desse periacuteodo as amostras foram retiradas do incubador para secagem parcial

por meio de exposiccedilatildeo agrave ventilaccedilatildeo forccedilada de ar apoacutes a secagem o conteuacutedo de aacutegua foi

reestabelecido ateacute um limite que permitiu-se a aplicaccedilatildeo posterior de 15 mL de aacutegua As

amostras receberam entatildeo 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30 microg N na forma de (NH4)2SO4

(a) (b)

(c) (d)

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

(2534 aacutetomos 15

N) atingindo novamente a umidade de 60 da capacidade de campo que foi

mantida ateacute o final da incubaccedilatildeo A soluccedilatildeo contendo N foi distribuiacuteda uniformemente sobre a

amostra com auxiacutelio de pipeta permitindo difusatildeo completa da soluccedilatildeo-15

N na amostra de solo

requisito essencial nesse tipo de experimento (LUXHOI NIELSEN JENSEN 2004 MURPHY

et al 2003)

Apoacutes os dias 0 (na verdade 30 min para permitir completa umidificaccedilatildeo da amostra) 1 2

e 7 dias amostras em triplicata de cada solo foram agitadas durante 1 h apoacutes tratamento com 100

mL de soluccedilatildeo de KCl (2 mol L-1

) para extraccedilatildeo do N inorgacircnico total (BREMNER KEENEY

1966) e a suspensatildeo filtrada sob vaacutecuo em filtro de microfibra de vidro (Whatmanreg Cat No 1822

055) sobre funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro) o filtro de microfibra de

vidro resultou em extrato de melhor qualidade relativamente ao filtro de papel O N-NH4

trocaacutevel foi determinado em aliacutequota de 50 mL do extrato pelo meacutetodo de difusatildeo (KHAN

MULVANEY MULVANEY 1997) apoacutes adiccedilatildeo de 150 microg N na forma de (NH4)2SO4 para

facilitar a anaacutelise de 15

N Os procedimentos adotados no experimento de mineralizaccedilatildeo bruta

podem ser observados na Figura 5

Apoacutes difusatildeo do extrato de solo o NH4-N coletado na soluccedilatildeo indicadora 4 H3BO3 foi

quantificado usando um titulador automaacutetico acoplado a eletrodo para superfiacutecie plana (descrito

anteriormente) As amostras tituladas foram acidificadas (001 mL de 1 mol L-1

H2SO4) e

aquecida para evaporaccedilatildeo a aproximadamente 50oC A evaporaccedilatildeo foi repetida apoacutes adiccedilatildeo de 5

mL de metanol para remover o H3BO3 sendo o (NH4)2SO4 residual dissolvido em 400 microL de

aacutegua desionizada para transferecircncia de uma aliacutequota de 250 microL contendo entre 100 e 200 microg de

N para uma microplaca de plaacutestico A secagem final foi feita a 60oC antes da anaacutelise isotoacutepica

usando um espectrocircmetro de massas equipado com um sistema de automatizado com preparo de

amostras pelo meacutetodo de Rittenberg (MULVANEY 1993) Depois das anaacutelises isotoacutepicas as

unidades de difusatildeo foram adequadamente lavadas antes de serem reutilizadas (STEVENS et al

2000) para evitar erros por contaminaccedilatildeo cruzada

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Figura 5 - Detalhes dos frascos de vidro (125 mL) contendo as amostras de solo (10 g) utilizadas no experimento de

mineralizaccedilatildeo bruta (a) amostras sendo dispostas no incubador com sistema de injeccedilatildeo de vapor de aacutegua

para manutenccedilatildeo da temperatura da umidade relativa a 85-90 (b) apoacutes a preacute-incubaccedilatildeo as amostras

receberam 15 mL de soluccedilatildeo contendo 15

N com auxiacutelio de pipeta volumeacutetrica (c e d) e retornaram ao

incubador amostras recebendo 100 mL de 2 M KCl para posterior agitaccedilatildeo por 1 h para extraccedilatildeo do N

inorgacircnico (e) processo de filtragem sob vaacutecuo do extrato utilizando filtro de microfibra de vidro em

funis de Buchner de polipropileno (55 cm de diacircmetro)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Levando em consideraccedilatildeo que foi adicionada soluccedilatildeo contendo 150 microg de N com

abundacircncia natural para facilitar a anaacutelise isotoacutepica o valor de abundacircncia isotoacutepica calculada

(AICA em aacutetomos 15

N) foi obtido pela equaccedilatildeo de diluiccedilatildeo isotoacutepica

AICA = [ (NDE AIDE) ndash (NAD AN) ] (NDE ndash NAD) (1)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NDE concentraccedilatildeo de N determinada

em microg N amostra-1

AIDE abundacircncia isotoacutepica determinada em aacutetomos 15

N NAD nitrogecircnio

adicionado igual a 150 microg N amostra-1

AN abundacircncia natural de 036663 aacutetomos 15

N

(obtido analiticamente em seis repeticcedilotildees)

A taxa de mineralizaccedilatildeo bruta (MB em mg kg-1

d-1

de N) foi determinada conforme Hart

et al (1994) pela equaccedilatildeo

MB = [ (NH4 ti ndash NH4 tf) n ] [ (ln 15

Nexc ti 15

Nexc tf) (ln NH4 tiNH4 tf) ] (2)

Em que as variaacuteveis remanescentes referem-se a NH4 concentraccedilatildeo de N-NH4+ na

amostra em mg N kg-1

ti tempo inicial (dia 1) tf tempo final (dia 3) n nuacutemero de dias 15

Nexc

abundacircncia isotoacutepica em excesso em aacutetomos 15

N que foi obtida pela subtraccedilatildeo da abundacircncia

natural de 15

N (0370 aacutetomos 15

N) da AICA (Eq 1)

24 Anaacutelises estatiacutesticas

Os resultados de produtividade de colmos obtidos nos experimentos com resposta agrave

adubaccedilatildeo nitrogenada foram submetidos agrave anaacutelise de variacircncia assim como anaacutelises de regressatildeo

(WEBSTER 2007) quando o teste F mostrou-se significativo (Plt010) Nos casos em que o teste

F foi significativo (Plt010) a resposta ao fertilizante nitrogenado (RF) foi calculada a partir dos

resultados meacutedios de produtividade como RF = 100 middot (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle) produtividade do tratamento controle Quando o teste F natildeo foi

significativo (Pgt010) a RF foi considerada zero Os experimentos foram entatildeo classificados

como natildeo-responsivos ao N (RF = 0) moderadamente responsivos (RF ˂ 25) ou altamente

responsivos (RF gt 25)

Para os resultados das determinaccedilotildees em triplicata ou incubaccedilotildees foram calculadas as

meacutedias e o desvio padratildeo e os valores meacutedios comparados com base no teste t de Student ou da

diferenccedila miacutenima significativa (LSD) a um niacutevel de significacircncia Plt005

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

6 Referecircncias

AMBROSANO EJ TRIVELIN PCO CANTARELLA H AMBROSANO GMB

SCHAMMAS EA GUIRARDO N ROSSI R MENDER PCD MURAOKA T

Utilization of nitrogen from green manure and mineral fertilizer by sugarcane Scientia

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

3 Resultados e discussatildeo

Desde os anos 1990 haacute uma tendecircncia crescente no Brasil para a colheita mecacircnica da

cana-de-accediluacutecar em aacutereas onde a queima do canavial antes da colheita prevaleceu Com o novo

sistema resiacuteduos da cultura composta de folhas e ponteiros que variam entre 13 a 20 Mg ha-1

de mateacuteria seca (OLIVEIRA et al 1999) permanecem na superfiacutecie do solo formando uma

cobertura vegetativa altamente carbonaacutecea referida como palhada Este material conteacutem uma

quantidade apreciaacutevel de N (70 a 100 kg ha-1

) mas a disponibilidade eacute muito limitada para o

ciclo seguinte (GAVA et al 2003) devido agrave imobilizaccedilatildeo de N mineral durante a decomposiccedilatildeo

microbiana Com a transiccedilatildeo para a colheita mecacircnica espera-se portanto um aumento na

necessidade de adubaccedilatildeo nitrogenada das socas (ROSSETTO et al 2010) apesar de que um

efeito compensatoacuterio pode surgir ao longo do ciclo agriacutecola (gt 4 anos) conforme a

mineralizaccedilatildeo gradualmente libera o N da palhada (FORTES et al 2011)

Apesar de todos os seis locais estudados em nosso trabalho terem sido colhidos

mecanicamente sem queima da cana os resultados da Tabela 3 mostram que apenas quatro

(locais 1 a 4) foram responsivos agrave adubaccedilatildeo nitrogenada (Plt010) Nenhuma resposta foi

observada em um uacutenico experimento no local 5 ou em trecircs experimentos no local 6 Essa

variaccedilatildeo eacute tiacutepicamente observada em aacutereas de cana colhida sem queima de acordo com estudos

anteriores que documentam resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada na maioria dos casos (COSTA

VITTI CANTARELLA 2003 VITTI TRIVELIN GAVA 2007 ROSETTO et al 2010

VIEIRA et al 2010) mas natildeo em outros (URQUIAGA et al 1998 PRADO PANCELLI

2008) Rossetto et al (2010) por exemplo relataram alta resposta ao N em 10 de 15 locais

estudados enquanto que um local natildeo apresentou resposta e em outros quatro locais apesar de

significativa a resposta foi muito pequena

Uma reduccedilatildeo na resposta da cana agrave adubaccedilatildeo nitrogenada era esperada para os locais 2 5

e 6 devido agraves entradas anteriores da vinhaccedila e ou torta de filtro (Tabela 1) dois importantes

subprodutos da agroinduacutestria sucroalcooleira que seratildeo cada vez mais utilizados devido agraves

exigecircncias ambientais (CETESB 2006) Estes subprodutos apresentam relaccedilatildeo CN muito mais

baixo do que a palha e assim representam uma fonte mais prontamente disponiacutevel de N a

meacutedio-curto prazo Nas doses comumente utilizadas podem levar agrave reduccedilatildeo na exigecircncia de N

da ordem de 50 a 150 kg N ha-1

(PRASAD1976 YADUVANSHI YADAV SINGH 1990

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

GOacuteMEZ TORO 1996) podendo ateacute mesmo eliminar a resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada como

ocorreu para os locais 5 e 6 Um efeito similar tecircm sido reportado para locais onde a renovaccedilatildeo

do canavial eacute precedida de cultivo de leguminosa como a Crotalaria juncea Crotalaria

spectabilis soja (Glycine max L Merr) ou de amendoim (Arachis hypogaea L) (CAacuteCERES

ALCARDE 1995 RESENDE et al 2003 AMBROSANO et al 2005 PARK et al 2010)

Uma comparaccedilatildeo das Tabelas 1 e 3 natildeo deixa duacutevida sobre a importacircncia da aplicaccedilatildeo de

subprodutos orgacircnicos na variaccedilatildeo da resposta ao fertilizante (RF) observada para os seis locais

estudados As maiores respostas variando de 9 a 30 ocorreram nos locais 1 3 e 4 onde natildeo

houve aplicaccedilatildeo de vinhaccedila ou torta de filtro que teria moderado a imobilizaccedilatildeo microbiana de N

durante a decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos culturais Dos trecircs locais que receberam um ou ambos

destes subprodutos o local 2 foi moderadamente responsivo ao N (RF entre 5 a 7) enquanto os

locais 5 e 6 natildeo apresentaram resposta ao N

A importacircncia dos insumos orgacircnicos natildeo eacute menos evidente a partir da mudanccedila temporal

na RF observa nos locais 2 4 e 6 Interessante foi o aumento acentuado de 9 para 25 na RF

observados para a segunda colheita no local 4 Esse aumento pode ser atribuiacutedo a um acuacutemulo de

resiacuteduos que associado agrave ausecircncia de adubaccedilatildeo nitrogenada promoveu imobilizaccedilatildeo microbiana

do N limitando a produtividade do tratamento controle e inflando a RF Este tipo de

comportamento eacute comum com estudos de resposta que empregam um delineamento estaacutetico

(static plots) (por exemplo SWANSON TAYLOR WELCH 1973 VANOTTI BUNDY

PETERSON 1997 VARVEL WILHELM 2003) nos quais parcelas individuais recebem o

mesmo tratamento em anos consecutivos Curiosamente natildeo houve nenhuma evidecircncia de

aumento na RF para os locais 2 e 6 presumivelmente porque a aplicaccedilatildeo de vinhaccedila forneceu N

suficiente para suportar a oxidaccedilatildeo heterotroacutefica do resiacuteduo contendo C

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos de curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

entre os anos de 2006 e 2010 Continua

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Altamente responsivo ao N

1 0 691 (35) ____

____

50 756 (65) ____

____

100 773 (45) ____

____

150 869 (46) ____

____

200 900 (53) ____

____

P 00004

Equaccedilatildeo y = 6918 + 01060x

R2 096

RFsect () 302

Moderadamente responsivos ao N

2 0 1141 ( 79) 1041 (54) ____

50 1208 ( 77) 1041 (68) ____

100 1208 (109) 1060 (81) ____

150 1219 ( 62) 1097 (61) ____

P 00399 00821

Equaccedilatildeo y = 11452 + 01294x

- 000055x2

y = 10315 +

003757x

R2 092 082

RF () 68 54

3 0 788 (59) ____

____

50 811 (74) ____

____

100 859 (74) ____

____

150 864 (90) ____

____

P 00823

Equaccedilatildeo y = 7890 + 000554x

R2 093

RR () 97

4 0 759 (116) 527 ( 97) ____

50 775 ( 89) 630 ( 90) ____

100 827 ( 62) 660 (108) ____

150 817 (103) 650 ( 74) ____

P 00692 00000

Equaccedilatildeo y = 7542 + 008387x

- 0000257x2

y = 5290 + 02480x -

0001124x2

R2 085 099

RF () 89 251

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 3 - Produtividade da cana-de-accediluacutecar em dez experimentos envolvendo curvas de resposta agrave adubaccedilatildeo

nitrogenada entre os anos de 2007 e 2010

Conclusatildeo

Local Dose de

N

ExperimentoDagger

1 2 3

kg ha-1

___________________

produtividade (Mg ha-1

) ___________________

Natildeo responsivos ao N

5 0 914 (123) ____

____

50 956 (126) ____

____

100 850 (165) ____

____

150 786 ( 52) ____

____

200 778 (109) ____

____

P 01136

RF () 0

6 0 802 (67) 1424 (195) 812 (71)

50 803 (61) 1383 (109) 758 (97)

100 868 (72) 1315 (124) 872 (21)

150 805 (34) 1323 (147) 826 (97)

200 831 (70) 1356 (140) 799 (70) P 03456 07738 02005

RF () 0 0 0

daggerResultados representam 4 (aacutereas 1-5) ou 5 (aacuterea 6) blocos experimentais Valores entre parenteses representam o

desvio padratildeo da meacutedia

DaggerEstudos conduzidos em 2006-2007 (aacutereas 2-4) 2007-2008 (aacutereas 2 4 e 6) 2008-2009 (aacutereas 1 e 6) ou 2009-2010

(aacutereas 5 e 6)

sectRF resposta ao fertilizante calculado quando Plt010 como 100 (produtividade maacutexima ndash produtividade do

tratamento controle)produtividade do tratamento controle

Aleacutem de insumos orgacircnicos as diferenccedilas no potencial do solo em fornecer N

provavelmente contribuiu para a variaccedilatildeo na RF documentada na Tabela 3 Tais diferenccedilas tecircm

sido historicamente reconhecidos em afetar a resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

(BLACK NELSON PRITCHETT 1946 PRITCHETT BLACK NELSON 1947 FITTS

BARTHOLOMEW HEIDEL 1953 OLSON et al 1960) Esse comportamento eacute consistente

com as evidecircncias de estudos utilizando o traccedilador 15

N que mostram que a mineralizaccedilatildeo do N

do solo muitas vezes fornece a maior parte do N abosrvido pelas culturas (por exemplo

TAKAHASHI 1964 OLSON et al 1979 WILSON et al 1989 NORMAN et al 1992

OMAY et al 1998 SCHINDLER KNIGHTON 1999 STEVENS HOEFT MULVANEY

2005 LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO LOacutePEZ-BELLIDO 2006 SILVA et al 2006)

como foi o caso dos estudos recentes conduzidos no Brasil por Dourado-Neto et al (2010) e

Franco et al (2011)

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Um aumento na capacidade de mineralizaccedilatildeo de N do solo evidentemente levaria agrave

diminuiccedilatildeo na resposta das culturas agrave adubaccedilatildeo nitrogenada embora as consequumlecircncias podem

natildeo ser aparentes se as condiccedilotildees climaacuteticas forem favoraacuteveis agrave perda de N ou se a

disponibilidade de N natildeo limite o rendimento Uma complicaccedilatildeo inerente surge na estimativa de

uma taxa absoluta (bruta) para a mineralizaccedilatildeo (amonificaccedilatildeo) uma vez que o produto (NH4+)

estaacute sujeito agrave assimilaccedilatildeo heterotroacutefica (imobilizaccedilatildeo) ou oxidaccedilatildeo autotroacutefica (nitrificaccedilatildeo) A

teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) proporciona o uacutenico meio para evitar esta complicaccedilatildeo

e foi aplicado agraves amostras superfiacuteciais e subsuperfiacuteciaos dos solos coletados nos seis locais de

estudo deste projeto Os resultados (Tabela 4) satildeo consistentes com as respostas da cana-de-

accediluacutecar ao N apresentados na Tabela 3 em que a mineralizaccedilatildeo bruta para a camada superficial

foi significativamente maior para os dois locais sem resposta (5 e 6) do que para qualquer um

dos locais responsivos Para o uacuteltimo grupo este paracircmetro foi significativamente maior para os

locais 2 e 3 do que para 1 ou 4 refletindo os valores de RF da Tabela 3 Em contraste com estes

resultados natildeo foram observadas diferenccedilas significativas na mineralizaccedilatildeo bruta para as

amostras de subsuperfiacutecie

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 4 - Mineralizaccedilatildeo bruta de N em amostras de solo da superfiacutecie e subsuperfiacutecie determinada pela teacutecnica de

diluiccedilatildeo do pool 15

NH4dagger

N mineralizado

Local

Superfiacutecie Subsuperfiacutecie

MeacutediaDagger DPsect MeacutediaDagger DPsect

______________________________ mg kg

-1 d

-1 ______________________________

Altamente responsivo ao N

1 110 ab 11 094 a 01

Moderadamente responsivos ao N

2 147 a 04 106 a 04

3 152 a 07 121 a 01

4 060 b 02 084 a 04

Natildeo responsivos ao N

5 365 d 12 105 a 04

6 237 c 07 141 a 06

daggeramostras de 10 g de cada solo foram preacute-incubadas a 25oC por duas semanas e umedecidas a 60 da capacidade de

campo (θcc) com aacutegua desionizada As amostras foram entatildeo tratadas com 15 mL de aacutegua desionizada contendo 30

microg N na forma de (NH4)2SO4 (2534 aacutetomos 15

N) incubadas (25oC 60 θcc) em triplicata por 1 e 3 dias Anaacutelise

quantitativa e isotoacutepica do NH4-N trocaacutevel foi realizada apoacutes extraccedilatildeo com 2 mol L-1

KCl

DaggerCalculado conforme Eq 2 descrita na seccedilatildeo Material e Meacutetodos Meacutedias seguidas por letras minuacutesculas iguais na

coluna natildeo diferem a Plt005 pelo teste t de Student

sectDP desvio padratildeo

Curiosamente a mineralizaccedilatildeo bruta foi menor para o local 4 onde o N total do solo foi

maior (Tabela 2) Este comportamento eacute consistente entretanto com a conclusatildeo de que a cana

respondeu agrave adubaccedilatildeo nitrogenada no local 4 (Tabela 3) Esse comportamente provavelmente eacute

reflexo do uso de praacutetica de cultivo miacutenimo nesse local no qual a sulcaccedilatildeo foi precedida de uma

uacutenica subsolagem ao inveacutes de praacuteticas de preparo convencional adotadas em todos os outros

locais estudados O resultado foi um acuacutemulo de resiacuteduos contendo C proveniente da colheita

mecacircnica sem queima preacutevia que ocorreu anualmente por sete anos antes do primeiro

experimento em 2007 favorecendo muito mais a imobilizaccedilatildeo do que a mineralizaccedilatildeo

Embora a mineralizaccedilatildeo bruta mostrou-se eficaz na diferenciaccedilatildeo dos solos quanto agrave

responsividade ao N o processo envolvido na obtenccedilatildeo desse paracircmetro eacute muito complicado

caro e demorado para um teste de rotina do solo O custo e as complexidades surgem da

necessidade de fertilizantes marcados e anaacutelise de 15

N enquanto o tempo de processamento da

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

amostra eacute uma fonte oacutebvia de dificuldade uma vez que necessita de um incubaccedilatildeo de 3 dias

precedida de 2 semanas de preacute-incubaccedilatildeo Estas limitaccedilotildees satildeo muito menos graves para uma

teacutecnica de pesquisa e natildeo impede o uso da mineralizaccedilatildeo bruta para avaliar outras teacutecnicas de

previsatildeo de resposta da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada

Uma alternativa mais simples eacute medir a taxa liacutequida de produccedilatildeo de N mineral quando

amostras de solo satildeo incubados sob condiccedilotildees estaacuteticas A incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas das

amostras superficiais dos solos foi adotada para esta finalidade no nosso trabalho seguindo a

teacutecnica empregada por Mulvaney et al (2001) Os resultados (Tabela 5) mostram que para todos

os seis locais estudados a produccedilatildeo de N mineral foi mais raacutepida na primeira semana apoacutes o

reumedecimento das amostras secas e diminuiu consideravelmente na segunda semana durante o

qual ocorreu imobilizaccedilatildeo liacutequida para locais 1 a 3 A continuidade da incubaccedilatildeo normalmente

leva agrave mineralizaccedilatildeo liacutequida mas as flutuaccedilotildees temporais satildeo comuns nas taxas dessa medida

sem duacutevida refletindo as transformaccedilotildees da biomassa microbiana

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 5 ndash Capacidade das amostras superficiais dos solos para mineralizaccedilatildeo liacutequidadagger

Local

Intervalo de incubaccedilatildeo (semana)Dagger

0-1 1-2 2-4 4-8sect 8-12sect 0-12sect

DMSpara Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

__________________________________________________________

(NH4+ + NO3

ndash + NO2

ndash)-N produzido mg kg

-1 d

-1 ___________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 057 003 ndash005 056 ndash002 024 020 034 017 009 017 016 030

Moderadamente responsivos ao N

2 125 032 ndash027 004 056 018 031 008 ‒008 011 025 003 030

3 052 013 ndash027 036 012 030 020 014 ndash003 002 010 004 030

4 141 038 084 033 020 019 009 015 017 026 031 013 030

Natildeo responsivos ao N

5 212 027 007 026 023 029 031 012 029 008 042 002 030

6 122 010 008 024 049 017 0 018 011 005 023 006 030

DMS 030 030 030 030 030 030

daggeramostras de 6-g de solo foram umidificadas a 60 da capacidade de campo e entatildeo incubadas pelo periacuteodo especificado a 25oC e 85-90 de umidade relativa

DaggerDP desvio padratildeo

sectValores incluem (NH4+NO3+NO2)-N recuperado por lixiviaccedilatildeo das amostras de solo com 001 M CaCl2 e pela extraccedilatildeo com 2 M KCl no final da incubaccedilatildeo A

lixiviaccedilatildeo com CaCl2 foi realizada a cada duas semanas uma vez para as amostras incubadas por quatro semanas trecircs vezes para amostras incubadas por oito

semanas e cinco vezes para amostras incubadas a doze semanas

paraDMS diferenccedila minima significativa pelo teste t de Student (Plt005)

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

A comparaccedilatildeo das Tabelas 3 e 5 revela que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi de pouco valor

para a previsatildeo de resposta da cultura agrave adubaccedilatildeo nitrogenada ateacute mesmo com base no periacuteodo

total de incubaccedilatildeo de 12 semanas que foi menos afetada pelas flutuaccedilotildees temporais na produccedilatildeo

de N mineral Isto eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a mineralizaccedilatildeo liacutequida foi menor

para um local natildeo responsivo do que para dois locais moderadamente responsivos enquanto a

menor taxa natildeo foi obtida para o local altamente responsivo Tais discrepacircncias refletem

diferenccedilas no tipo de solo e histoacuterico de manejo que necessariamente afetam a dinacircmica de C e N

do solo que podem occorer uma vez que incubaccedilotildees estaacuteticas no laboratoacuterio natildeo representam as

condiccedilotildees de campo (CARPENTER-BOGGS et al 2000 WIENHOLD 2007) Aleacutem da oacutebvia

limitaccedilatildeo imposta por um regime artificial da temperatura do solo e umidade haacute mudanccedila na

macro e microporosidade que normalmente ocorre no perfil de solo aleacutem de natildeo ocorrer

absorccedilatildeo de N nem entrada de C rizosfeacuterico pela ausecircncia da planta Os mesmos artefatos satildeo

relevantes para a teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) usados para estimar a mineralizaccedilatildeo

bruta mas o seu impacto deve ter sido reduzido pelo periacuteodo de incubaccedilatildeo mais curto

empregado

Os artefatos mencionados anteriormente podem ser evitados adotando-se um extrator

quiacutemico da quantidade de N disponiacutevel ou laacutebil do solo ao inveacutes de ensaios de mineralizaccedilatildeo A

abordagem usual tem sido o teste do NO3- (por exemplo CARSON 1975 MAGDOFF ROSS

AMADON 1984 BLACKMER et al 1989 BUNDY MEISINGER 1994) mas a uacuteltima

deacutecada trouxe uma nova esperanccedila de que uma abordagem quiacutemica pode tambeacutem ser uacutetil para

prever a capacidade de um solo de mineralizaccedilatildeo com base em um estudo comparativo realizado

por Mulvaney et al (2001) que avaliou a composiccedilatildeo do N do solo em locais que diferiram

quando agrave responsividade do milho agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Os resultados mostraram uma

concentraccedilatildeo muito mais elevada de N-aminoaccediluacutecares nos solos natildeo responsivos do que nos

solos responsivos enquanto que nenhuma diferenccedila consistente foi detectada nas concentraccedilotildees

de N total hidrolisaacutevel NH4+-N hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido Apoacutes a incubaccedilatildeo a produccedilatildeo de

N mineral foi muito maior nos solos natildeo responsivos do que nos responsivos que foi

acompanhada por uma diminuiccedilatildeo liacutequida na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecares mas natildeo na N-

aminoaacutecidos (MULVANEY et al 2001)

De forma a avaliar se este meacutetodo eacute relevante para solos brasileiros sob a produccedilatildeo de

cana-de-accediluacutecar foi realizada hidroacutelise aacutecida antes e apoacutes a incubaccedilatildeo aeroacutebica de 12 semanas

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

utilizada na estimativa da mineralizaccedilatildeo liacutequida A Tabela 6 apresenta os dados posteriormente

obtidos pela anaacutelise da distribuiccedilatildeo do N que mostra a tendecircncia esperada de menor N

hidrolisaacutevel conforme se diminiu o N total dos solos (Tabela 2) como segue local 4gt local 6gt

local 5gt local 2gt local 3gt local 1 Mais importante ainda a Tabela 6 mostra que a incubaccedilatildeo teve

efeitos diferentes sobre as fraccedilotildees de N do solo obtidas por hidroacutelise aacutecida Poucos alteraccedilotildees

significativas foram observadas no N-total hidrolisaacutevel ou N-aminoaacutecido enquanto que uma

diminuiccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel foi acompanhada por um aumento

significativo na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar Como seria de se esperar devido agraves direccedilotildees opostas

estas mudanccedilas foram raramente refletidas nas concentraccedilotildees de N-(NH4+ + aminoaccediluacutecar)

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 6 - Concentraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel nas amostras superficiais dos solos antes e depois da incubaccedilatildeo aeroacutebia por 12 semanas

Forma de N hidrolisaacuteveldagger

Local Semana Total AA NH4 + AAccedil NH4 AAccedilDagger ISNT

Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP Meacutedia DP

_________________________________________________________

mg kg-1

de N _________________________________________________________

Altamente responsivo ao N

1 0 306 a 15 100 a 16 112 a 3 61 a 12 51 a 15 50 a 15

12 321 a 5 82 a 20 84 b 2 49 a 3 35 b 4 38 b 11

Moderadamente responsivos ao N

2 0 465 a 17 137 a 3 151 a 9 97 a 9 54 b 1 94 a 8

12 490 a 30 136 a 3 141 a 1 62 b 3 78 a 3 80 b 5

3 0 444 a 12 130 a 13 146 a 7 85 a 2 61 b 5 94 a 2

12 473 a 35 134 a 5 142 a 2 65 b 4 76 a 4 83 b 8

4 0 1137 a 55 349 a 19 417 a 9 196 a 21 221 b 15 249 a 16

12 1106 a 31 354 a 3 406 a 3 98 b 17 308 a 16 230 b 8

Natildeo responsivos ao N

5 0 931 a 5 300 a 1 334 a 5 172 a 10 162 b 10 188 a 14

12 893 b 7 270 b 17 302 b 6 120 b 8 182 a 12 164 b 11

6 0 1040 a 32 351 a 12 378 a 17 210 a 15 168 b 11 225 a 6

12 1012 a 74 340 a 13 368 a 12 113 b 16 255 a 4 207 b 9

Meacutedia 0 721 a 7 228 a 3 256 a 2 137 a 3 120 b 2 150 a 2

12 716 a 7 219 a 3 240 b 2 85 b 3 156 a 2 134 b 2

daggerDeterminaccedilotildees em triplicata AA amino aacutecido AAccedil Amino accediluacutecar ISNT Illinois Soil Nitrogen Test DP desvio padratildeo Meacutedias seguidas de letras minuacutesculas

iguais na coluna dentro de um mesmo local indica natildeo haver diferenccedila entre as semanas de incubaccedilatildeo teste t de Student (Plt005)

DaggerDeterminado como (AAccedil + NH4) ndash NH4

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Os resultados da Tabela 6 satildeo consistentes com a teoria de que a fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar eacute

mais laacutebil do que a fraccedilatildeo N-aminoaacutecido Esse comportamento baseia-se nas evidecircncias da

incubaccedilatildeo relatada por Mulvaney et al (2001) ou seja uma mudanccedila liacutequida muito maior na

fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar do que na fraccedilatildeo N-aminoaacutecido quando a imobilizaccedilatildeo foi controlada

pelas lixiviaccedilotildees perioacutedicas Em contraste com as diminuiccedilotildees na fraccedilatildeo N-aminoaccediluacutecar

observadas naquele trabalho a mudanccedila liacutequida foi geralmente positiva no presente estudo

refletindo a siacutentese de biomassa microbiana durante a assimilaccedilatildeo de N (imobilizaccedilatildeo) em vez

de mineralizaccedilatildeo liacutequida conforme documentado na Tabela 5 para o periacuteodo de 12 semanas de

incubaccedilatildeo Esta anomalia pode ser explicada pelo menos em parte pelas diferenccedilas

consideraacuteveis nas propriedades do solo cultivos e manejo dos Latossolos incubadas em nosso

trabalho ao contraacuterio dos Molisols e Alfisols estudados por Mulvaney et al (2001) O resultado eacute

efeito da diferenccedila qualitativa e quantitativa na microbiota do solo que afeta o padratildeo de

ciclagem microbiana e a seacuterie de compostos aminados hidrolisaacuteveis presentes A queda

consistente do NH4+-hidrolisaacutevel observada na incubaccedilatildeo implica em uma fraccedilatildeo facilmente

degradaacutevel que serve como fonte de N mineralizaacutevel e sugere que a hidroacutelise moderada deve ser

viaacutevel para a estimar a capacidade do solo de fornecimento de N

A uacuteltima estrateacutegia se torna mais promissora quando abordada com o ISNT uma teacutecnica

de difusatildeo alcalina realizada diretamente no solo sem a necessidade de hidroacutelise aacutecida Como

apresentado na Tabela 6 a incubaccedilatildeo levou a uma reduccedilatildeo significativa na fraccedilatildeo ISNT para

todos os locais avaliados A diminuiccedilatildeo na fraccedilatildeo ISNT durante a incubaccedilatildeo foi altamente

correlacionada com as alteraccedilotildees correspondentes na fraccedilatildeo N-NH4+-hidrolisaacutevel (r = 092) o

que indica que ambas as fraccedilotildees liberam formas similares de N do solo Mais importante a

Figura 2 mostra que a produccedilatildeo liacutequida de N mineral foi altamente relacionada com o decliacutenio

dos valores de ISNT durante a incubaccedilatildeo

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

y = 1778x - 8816Rsup2 = 089 Plt0005

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30

Pro

du

ccedilatildeo

de

(NH

4+

+ N

O3

-+

NO

2- )

-N

mg

kg

-1

Decliacutenio no ISNT-N mg kg-1

Figura 6 - Relaccedilatildeo entre a magnitude de decliacutenio na fraccedilatildeo de N orgacircnico determinada pelo Illinois Soil Nitrogen

Test (ISNT) e produccedilatildeo de N inorgacircnico durante 12 semanas de incubaccedilatildeo aeroacutebica das amostras de solo

Conforme evidecircncias apresentadas na Tabela 6 e na Figura 2 de que o ISNT estaacute

estimando uma fraccedilatildeo mineralizaacutevel do N do solo espera-se que testes no solo que avaliem a

fraccedilatildeo do N hidrolisaacutevel em condiccedilatildeo alcalina sejam uacuteteis para diferenciar locais quanto agrave

responsividade da cana-de-accediluacutecar agrave adubaccedilatildeo nitrogenada Isso eacute observado na Tabela 7 que

apresenta os dados obtidos pelo ISNT assim como por DVD de amostras de superfiacutecie e

subsuperfiacutecie coletadas nos seis locais de estudo Com qualquer uma das teacutecnicas os valores dos

testes corretamente identificaram cinco dos seis locais diminuindo na ordem locais natildeo

responsivos 5 e 6gt locais moderadamente responsivos 2 e 3gt local altamente responsivo 1 A

uacutenica exceccedilatildeo foi o local 4 caracterizada pelos maiores valores dos testes apesar de ter

apresentado resposta moderada ao N Este comportamente eacute consistente com a constataccedilatildeo de

que a mineralizaccedilatildeo bruta foi mais limitada neste local em comparaccedilatildeo com os demais (Tabela

4) o que provavelmente pode ser atribuiacutedo ao mesmo fator observado anteriormente ou seja um

acuacutemulo de resiacuteduos das colheitas mecanizadas que associado ao cultivo miacutenimo do solo

promoveu imobilizaccedilatildeo do N mineralizado do solo e do fertilizante

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

Tabela 7 - Caracterizaccedilatildeo dos solos pelo Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) e Destilaccedilatildeo a Vapor Direta (DVD)

Local Prof ISNTdagger DVDdagger

Meacutedia DPDagger Meacutedia DPDagger

cm __________________________

mg kg-1

de N __________________________

Altamente responsivos ao N

1 0-20 569 60 510 45

20-40 489 32 459 37

Moderadamente responsivos ao N

2 0-30 852 63 785 34

30-60 672 56 628 47

3 0-30 773 71 703 59

30-60 623 42 547 67

4 0-30 2236 105 2235 142

30-60 1838 93 1855 119

Natildeo responsivos ao N

5 0-20 1754 92 1596 77

20-40 1463 103 1321 116

6 0-20 2088 55 1934 129

20-40 1739 101 1627 176 daggerResultados representam 12 (aacutereas 1-5) ou 15 (aacuterea 6) valores obtidos quando determinaccedilotildees em triplicata foram

realizadas em amostras de solo coletadas em quatro (aacutereas 1-5) ou cinco (aacuterea 6) blocos experimentais

DaggerDP desvio padratildeo

Conforme relatado anteriormente por Bushong et al (2008) os resultados obtidos pelo

ISNT e DVD tambeacutem foram altamente correlacionados (r = 0996) Entretanto em contraste

com os resultados daqueles autores a precisatildeo analiacutetica foi ligeiramente inferior com a DVD do

que com o ISNT que apresentaram coeficiente de variaccedilatildeo de 78 e 66 respectivamente A

destilaccedilatildeo reduz o periacuteodo de anaacutelise para poucos minutos poreacutem o rendimento diaacuterio foi

realmente maior com o ISNT que eacute muito menos trabalhoso A automaccedilatildeo seraacute necessaacuteria para

garantir o potencial praacutetico da DVD

Se o ISNT ou a DVD devem ser utilizadas de forma eficaz para o manejo do N em cana-

de-accediluacutecar calibraccedilotildees confiaacuteveis devem ser desenvolvidas para predizer a resposta ao fertilizante

nitrogenado para as condiccedilotildees mais relevantes de solo manejo variedades e condiccedilotildees

climaacuteticas A importacircncia da calibraccedilatildeo eacute facilmente perceptiacutevel considerando que a cana-de-

accediluacutecar mostrou-se natildeo responsiva com niacuteveis de ISNT de 175 a 209 mg N kg-1

(Tabela 7)

enquando Khan et al (2001) observaram em condiccedilotildees de clima temperado ausecircncia de

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

resposta do milho ao N a partir de niacuteveis de ISNT gt 235 mg N kg-1

Satildeo esperados valores

criacuteticos inferiores para o clima tropical do Brasil devido agrave atividade microbiana mais intensa e

ao maior periacuteodo de crescimento da cana em relaccedilatildeo ao milho o que prolonga a absorccedilatildeo

cumulativa do N mineralizado do solo pela cana-de-accediluacutecar

4 Conclusotildees

Com a crescente importacircncia do cultivo de cana-de-accediluacutecar para produccedilatildeo de energia e

com a mudanccedila do sistema de cana queimada em direccedilatildeo ao retorno dos resiacuteduos culturais assim

como o uso de subprodutos como a vinhaccedila e torta de filtro haacute uma necessidade crescente de

otimizar o manejo de fertilizante nitrogenado levando-se em consideraccedilatildeo a capacidade do solo

de mineralizar N Esta estrateacutegia parece viaacutevel de acordo com este estudo que utilizou amostras

de solo de seis locais onde dez experimentos de resposta da cana-soca ao N foram conduzidos no

Estado de Satildeo Paulo Brasil

A mineralizaccedilatildeo bruta estimada pela teacutecnica de diluiccedilatildeo do pool amocircnio (15

N) foi muito

mais eficaz do que a mineralizaccedilatildeo liacutequida na diferenciaccedilatildeo dos locais quanto agrave responsividade

ao N entretanto natildeo eacute praacutetica para ser realizada em laboratoacuterios de anaacutelise de solo de rotina

devido ao custo e a complexidade O ISNT e a DVD fornecem uma alternativa mais praacutetica

testes quiacutemicos para avaliar a fraccedilatildeo de N hidrolisaacutevel em meio alcalino Esta fraccedilatildeo diminiu

durante a incubaccedilatildeo levando agrave produccedilatildeo liacutequida de N mineral e mostrando-se eficaz para

diferenciar os solos quanto agrave responsividade da cana-de-accediluacutecar ao N Outras avaliaccedilotildees satildeo

necessaacuterias com um maior nuacutemero de experimentos para garantir uma calibraccedilatildeo confiaacutevel para

a recomendaccedilatildeo de adubaccedilatildeo nitrogenada baseada em testes no solo

5 Agradecimentos

Agraves Usinas que disponibilizaram as aacutereas e matildeo-de-obra para conduccedilatildeo dos experimentos

ao Engo Agr

o Dr Carlos Eduardo Faroni (na eacutepoca era pesquisador do Centro de Tecnologia

Canavieira) pela disponibilizaccedilatildeo dos dados agrave CAPES pela concessatildeo de bolsa durante a

realizaccedilatildeo desse projeto (processo 5363-09-8) e a Fundaccedilatildeo Agrisus (processo 63409) pelo

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

auxiacutelio financeiro aos Professores da Universidade de Illinois Richard L Mulvaney e Saeed A

Khan pelo imprescindiacutevel apoio laboratorial

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

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SCHROEDER BL WOOD AW MOODY PW PANITZ JH SLUGGETT RJ

SALTER B Delivering nutrient management guidelines to growers in the central region of the

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Mackay v 28 p 142-154 2006

SILVA EC MURAOKA T BUZETTI S TRIVELIN PCO Manejo de nitrogecircnio no

milho sob plantio direto com diferentes plantas de cobertura em Latossolo Vermelho Pesquisa

Agropecuaacuteria Brasileira Brasiacutelia v 41 p 477-486 2006

SPIRONELLO A RAIJ B VAN PENATTI CP CANTARELLA H MORELLI JL

ORLANDO FILHO J LANDELL MG DE A ROSSETTO R Outras culturas industriais

In RAIJ B van CANTERELLA H QUAGGIO JA FURLANI AMC (Coord)

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7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

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ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

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7 Consideraccedilotildees finais

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imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

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abaixo

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Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

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production and use of ethanol from sugarcane in Brazil the 20052006 averages and a prediction

for 2020 Biomass and Bioenergy Oxfrod v 32 p 582-595 2008

MAGDOFF F ROSS D AMADON J A soil test for nitrogen availability to corn Soil

Science Society of America Journal Madison v 48 p 1301-1304 1984

MAPA ndash Ministeacuterio da Agricultura Pecuaacuteria e Abastecimento 2009 Zoneamento agroecoloacutegico

da cana-de-accedilucar In CV Manzatto et al (ed) Rio de Janeiro Embrapa Solos 2009 Available

at httpwwwcnpsembrapabrzoneamento_cana_de_acucarZonCanapdf

MARRIOTT EE WANDER MM Total and labile soil organic matter in organic and

conventional farming systems Soil Science Society of America Journal Madisonv 70 p 950-

959 2006

MEBIUS LJ A rapid method for the determination of organic carbon in soil Analytica

Chimica Acta Amsterdan v 22 p 120-121 1960

MENGEL K HUTSCH B KANE Y Nitrogen fertilizer application rates on cereal crops

according to available mineral and organic soil nitrogen European Journal of Agronomy

Amsterdan v 24 p 343-348 2006

MULVANEY RL Mass spectrometry In KNOWLES R BLACKBURN TH (Ed)

Nitrogen isotope techniques San Diego CAAcademic Press 1993 p11-57

MULVANEY RL KHAN SA Diffusion methods to determine different forms of nitrogen in

soil hydrolysates Soil Science Society of America Journal Madison v 65 p 1284-1292

2001

MULVANEY RL KHAN SA ELLSWORTH TR Need for a soil-based approach in

managing nitrogen fertilizers for profitable corn production Soil Science Society of America

Journal Madison v 70 p 172ndash182 2006

MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG BROWN HM A soil organic nitrogen

fraction that reduces the need for nitrogen fertilization Soil Science Society of America

Journal Madison v 65 p 1164ndash1172 2001

MULVANEY RL YAREMYCH SA KHAN SA SWIADER JM HORGAN BP Use

of diffusion to determine soil cation-exchange capacity by ammonium saturation

Communications in Soil Science and Plant Analysis New York v 35 n 1 e 2 p 51-67

2004

MURPHY DV RECOUS S STOCKDALE EA FILLERY IR JENSEN LS HATCH

DJ GOULDING KWT Gross nitrogen fluxes in soil theory measurement and application of 15

N pool dilution techniques Advances in Agronomy San Diego v 79 p 69-118 2003

NASS LL PEREIRA PAA ELLIS D Biofuels in Brazil an overview Crop Science

Madison v 47 p 2228-2237 2007

NORMAN RJ GUINDO D WELLS BR WILSON JUNIOR CE Seasonal accumulation

and partitioning of nitrogen-15 in rice Soil Science Society of America Journal Madison

v 56 p 1521ndash1527 1992

OLIVEIRA MW TRIVELIN PCO GAVA GJC PENATTI CP Degradaccedilatildeo da palhada

de cana-de-accediluacutecar Scientia Agricola Piracicaba v 56 n 4 p 803-809 1999

OLSON RA MEYER MW LAMKE WE WOLTEMATH AD WEISS RE Nitrate

production rate as a soil test for estimating nitrogen requirements of cereal crops Transaction of

7th International Congress of Soil Science Madison v 2 p 463-470 1960

OLSON RV MURPHY LS MOSER HC SWALLOW CW Fate of tagged fertilizer

nitrogen applied to winter wheat Soil Science Society of America Journal Madison v 43

p 973-975 1979

OMAY AB RICE CW MADDUX LD GORDON WB Corn yield and nitrogen uptake

in monoculture and in rotation with soybean Soil Science Society of America Journal

Madison v 62 p 1596-1603 1998

OSTERHAUS JT BUNDY LG ANDRASKI TW Evaluation of the Illinois soil nitrogen

test for predicting corn nitrogen needs Soil Science Society of America Journal Madison

v 72 p 143ndash150 2008

PARK SE WEBSTER TJ HORAN HL JAMES AT THORBURN PJ A legume

rotation crop lessens the need for nitrogen fertiliser throughout the sugarcane cropping cycle

Field Crops Research Amsterdan v 119 p 331-341 2010

PRADO RM PANCELLI MA Resposta de soqueiras de cana-de-accediluacutecar agrave aplicaccedilatildeo de

nitrogecircnio em sistema de colheita sem queima Bragantia Campinas v 67 n 4 p 951-959

2008

PRASAD M Response of sugarcane to filter press mud and N P and K fertilizers I Effect on

sugarcane yield and sucrose content Agronomy Journal Madison v 68 p 539-543 1976

PRITCHETT WL BLACK CA NELSON LB Mineralizable nitrogen in soils in relation to

the response of oats to nitrogen fertilization Soil Science Society of America Proceedings

Madison v 12 p 327-331 1947

RESENDE AS XAVIER RP QUESADA DM URQUIAGA S ALVES BJR

BODDEY RM Use of green manures in increasing inputs of biologically fixed nitrogen to

sugar cane Biology and Fertility of Soils Berlin v 37 p 215-220 2003

ROBERTS TL ROSS WJ NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE

Predicting nitrogen fertilizer needs for rice in Arkansas using alkaline hydrolyzable-nitrogen

Soil Science Society of America Journal Madison v 75 p 1161-1171 2011

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE Changes in

alkaline hydrolyzable nitrogen distribution with soil depth fertilizer correlation and calibration

implications Soil Science Society of America Journal Madison v 73 n 6 p 2151-2157

2009a

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE ROSS WJ

BUSHONG JT Direct steam distillation as an alternative to the Illinois soil nitrogen test Soil

Science Society of America Journal Madison v 73 n 4 p 1268-1275 2009b

ROSSETTO R DIAS FLF LANDELL MGA CANTARELLA H TAVARES S

VITTI AC PERECIN D N and K fertilization of sugarcane ratoons harvested without

burning Proceeding International Society Sugar Cane Technology Veracruz v 27 p 1-8

2010

RUFFO ML BOLLERO GA BULLOCK DS BULLOCK DG Site specific production

functions for variable rate corn nitrogen fertilization Precision Agriculture New York v 7

p 327ndash342 2006

SCHINDLER FV KNIGHTON RE Fate of fertilizer nitrogen applied to corn as estimated by

the isotopic and difference methods Soil Science Society of America Journal Madison v 63

p 1734ndash1740 1999

SCHROEDER BL WOOD AW MOODY PW PANITZ JH SLUGGETT RJ

SALTER B Delivering nutrient management guidelines to growers in the central region of the

Australian sugar industry Proceedings Australian Society Sugar Cane Technologists

Mackay v 28 p 142-154 2006

SILVA EC MURAOKA T BUZETTI S TRIVELIN PCO Manejo de nitrogecircnio no

milho sob plantio direto com diferentes plantas de cobertura em Latossolo Vermelho Pesquisa

Agropecuaacuteria Brasileira Brasiacutelia v 41 p 477-486 2006

SPIRONELLO A RAIJ B VAN PENATTI CP CANTARELLA H MORELLI JL

ORLANDO FILHO J LANDELL MG DE A ROSSETTO R Outras culturas industriais

In RAIJ B van CANTERELLA H QUAGGIO JA FURLANI AMC (Coord)

Recomendaccedilotildees de adubaccedilatildeo e calagem para o Estado de Satildeo Paulo 2ed Campinas IAC

1997 p 233-239 (Boletim Teacutecnico 100)

STANFORD G SMITH SJ Nitrogen mineralization potentials of soils Soil Science Society

of American Proceeding Madison v 36 p 465-472 1972

STECKLER SJ PENNOCK DJ WALLEY FL Relationship of the Illinois soil nitrogen

test to spring wheat yield and response to fertilizer nitrogen Canadian Journal Soil Science

Ottawa v 88 p 837-848 2008

STEVENS WB HOEFT RG MULVANEY RL Fate of nitrogen-15 in a long term

nitrogen rate study I Interactions with soil nitrogen Agronomy Journal Madison v 97

p 1037-1045 2005

STEVENS WB MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG Improved diffusion methods

for nitrogen and nitrogen-15 analysis of Kjeldahl digests Journal of AOAC International

Gaithersburg v 83 p 1039-1046 2000

STEVENSON FJ Nitrogen ndash Organic forms In SPARKS DL (Ed) Methods of Soil

Analysis Part 3 Chemical Methods Madison WI Soil Science Society of America 1996

p 1185-1200 (SSSA Book Series 5)

SWANSON ER TAYLOR CR WELCH LF Economically optimal levels of nitrogen

fertilizer for corn an analysis based on experimental data 1966-1971 Illinois Agricultural

Economics Urbana v 13 n 2 p 16-25 1973

TAKAHASHI DT N15

-nitrogen field studies with sugarcane Hawaiian Plant Rec Honolulu

v 57 p 198-222 1964

THORBURN PJ BIGGS JS WEBSTER AJ BIGGS IM An improved way to determine

nitrogen fertiliser requirements of sugarcane crops to meet global environmental challenges

Plant Soil Dordrecht v 339 p 51-67 2011

15N ANALYSIS SERVICE The Illinois soil nitrogen test for amino sugar-N Estimation of

potentially mineralizable soil N and 15

N Revision Urbana-Champaign University of Illinois

2004 p 1-5 (Technical Note 02ndash01) Acessado em Nov 2011 Disponiacutevel em

httpillinoissoilntestnresuiuceduresearchhtml

URQUIAGA S ALVES BJR BODDEY RM OLIVEIRA OC RESENDE AS

WEBER H Efeito da queima aplicaccedilatildeo de N irrigaccedilatildeo e molibdecircnio na produccedilatildeo e

acumulaccedilatildeo de nitrogecircnio na cana-de-accediluacutecar a longo prazo Seropeacutedica Embrapa

Agrobiologia nov 1998 13 p (Embrapa-CNPAB Documentos 72)

VANOTTI MB BUNDY LG PETERSON AE Nitrogen fertilizer and legume-cereal

rotation effects on soil productivity and organic matter dynamics in Wisconsin In PAUL EA

PAUSTIAN K ELLIOT ET COLE CV (Ed) Soil organic matter in temperate

agroecosystems Long-term experiments in North America Boca Raton FL CRC Press

p 105-119 1997

VARVEL GE WILHELM WW Soybean nitrogen contribution to corn and sorghum in

western Corn Belt rotations Agronomy Journal Madison v 95 p 1220-1225 2003

VIEIRA MX TRIVELIN PCO FRANCO HCJ OTTO R FARONI CE Ammonium

chloride as nitrogen source in sugarcane harvested without burning Revista Brasileira de

Ciecircncia do Solo Viccedilosa v 34 p 1165-1174 2010

VITTI AC TRIVELIN PCO GAVA GJC Produtividade da cana-de-accediluacutecar relacionada

ao nitrogecircnio residual da adubaccedilatildeo e do sistema radicular Pesquisa Agropecuaacuteria Brasileira

Brasiacutelia v 42 p 249-256 2007

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first-

generation conversion techniques Biomass and Bioenergy Oxford v 34 p 588-601 2010

WEBSTER R Analysis of variance inference multiple comparisons and sampling effects in

soil research European Journal of Soil Science Amsterdan v 58 p 74-82 2007

WIENHOLD BJ Comparison of laboratory methods and an in situ method for estimating

nitrogen mineralization in an irrigated silt-loam soil Communication in Soil Science and Plant

Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG HEINIGER RW SRIPADA RP

CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

MACEDO IC SEABRA JEA SILVA JEAR Green house gases emissions in the

production and use of ethanol from sugarcane in Brazil the 20052006 averages and a prediction

for 2020 Biomass and Bioenergy Oxfrod v 32 p 582-595 2008

MAGDOFF F ROSS D AMADON J A soil test for nitrogen availability to corn Soil

Science Society of America Journal Madison v 48 p 1301-1304 1984

MAPA ndash Ministeacuterio da Agricultura Pecuaacuteria e Abastecimento 2009 Zoneamento agroecoloacutegico

da cana-de-accedilucar In CV Manzatto et al (ed) Rio de Janeiro Embrapa Solos 2009 Available

at httpwwwcnpsembrapabrzoneamento_cana_de_acucarZonCanapdf

MARRIOTT EE WANDER MM Total and labile soil organic matter in organic and

conventional farming systems Soil Science Society of America Journal Madisonv 70 p 950-

959 2006

MEBIUS LJ A rapid method for the determination of organic carbon in soil Analytica

Chimica Acta Amsterdan v 22 p 120-121 1960

MENGEL K HUTSCH B KANE Y Nitrogen fertilizer application rates on cereal crops

according to available mineral and organic soil nitrogen European Journal of Agronomy

Amsterdan v 24 p 343-348 2006

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MULVANEY RL KHAN SA Diffusion methods to determine different forms of nitrogen in

soil hydrolysates Soil Science Society of America Journal Madison v 65 p 1284-1292

2001

MULVANEY RL KHAN SA ELLSWORTH TR Need for a soil-based approach in

managing nitrogen fertilizers for profitable corn production Soil Science Society of America

Journal Madison v 70 p 172ndash182 2006

MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG BROWN HM A soil organic nitrogen

fraction that reduces the need for nitrogen fertilization Soil Science Society of America

Journal Madison v 65 p 1164ndash1172 2001

MULVANEY RL YAREMYCH SA KHAN SA SWIADER JM HORGAN BP Use

of diffusion to determine soil cation-exchange capacity by ammonium saturation

Communications in Soil Science and Plant Analysis New York v 35 n 1 e 2 p 51-67

2004

MURPHY DV RECOUS S STOCKDALE EA FILLERY IR JENSEN LS HATCH

DJ GOULDING KWT Gross nitrogen fluxes in soil theory measurement and application of 15

N pool dilution techniques Advances in Agronomy San Diego v 79 p 69-118 2003

NASS LL PEREIRA PAA ELLIS D Biofuels in Brazil an overview Crop Science

Madison v 47 p 2228-2237 2007

NORMAN RJ GUINDO D WELLS BR WILSON JUNIOR CE Seasonal accumulation

and partitioning of nitrogen-15 in rice Soil Science Society of America Journal Madison

v 56 p 1521ndash1527 1992

OLIVEIRA MW TRIVELIN PCO GAVA GJC PENATTI CP Degradaccedilatildeo da palhada

de cana-de-accediluacutecar Scientia Agricola Piracicaba v 56 n 4 p 803-809 1999

OLSON RA MEYER MW LAMKE WE WOLTEMATH AD WEISS RE Nitrate

production rate as a soil test for estimating nitrogen requirements of cereal crops Transaction of

7th International Congress of Soil Science Madison v 2 p 463-470 1960

OLSON RV MURPHY LS MOSER HC SWALLOW CW Fate of tagged fertilizer

nitrogen applied to winter wheat Soil Science Society of America Journal Madison v 43

p 973-975 1979

OMAY AB RICE CW MADDUX LD GORDON WB Corn yield and nitrogen uptake

in monoculture and in rotation with soybean Soil Science Society of America Journal

Madison v 62 p 1596-1603 1998

OSTERHAUS JT BUNDY LG ANDRASKI TW Evaluation of the Illinois soil nitrogen

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v 72 p 143ndash150 2008

PARK SE WEBSTER TJ HORAN HL JAMES AT THORBURN PJ A legume

rotation crop lessens the need for nitrogen fertiliser throughout the sugarcane cropping cycle

Field Crops Research Amsterdan v 119 p 331-341 2010

PRADO RM PANCELLI MA Resposta de soqueiras de cana-de-accediluacutecar agrave aplicaccedilatildeo de

nitrogecircnio em sistema de colheita sem queima Bragantia Campinas v 67 n 4 p 951-959

2008

PRASAD M Response of sugarcane to filter press mud and N P and K fertilizers I Effect on

sugarcane yield and sucrose content Agronomy Journal Madison v 68 p 539-543 1976

PRITCHETT WL BLACK CA NELSON LB Mineralizable nitrogen in soils in relation to

the response of oats to nitrogen fertilization Soil Science Society of America Proceedings

Madison v 12 p 327-331 1947

RESENDE AS XAVIER RP QUESADA DM URQUIAGA S ALVES BJR

BODDEY RM Use of green manures in increasing inputs of biologically fixed nitrogen to

sugar cane Biology and Fertility of Soils Berlin v 37 p 215-220 2003

ROBERTS TL ROSS WJ NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE

Predicting nitrogen fertilizer needs for rice in Arkansas using alkaline hydrolyzable-nitrogen

Soil Science Society of America Journal Madison v 75 p 1161-1171 2011

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE Changes in

alkaline hydrolyzable nitrogen distribution with soil depth fertilizer correlation and calibration

implications Soil Science Society of America Journal Madison v 73 n 6 p 2151-2157

2009a

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE ROSS WJ

BUSHONG JT Direct steam distillation as an alternative to the Illinois soil nitrogen test Soil

Science Society of America Journal Madison v 73 n 4 p 1268-1275 2009b

ROSSETTO R DIAS FLF LANDELL MGA CANTARELLA H TAVARES S

VITTI AC PERECIN D N and K fertilization of sugarcane ratoons harvested without

burning Proceeding International Society Sugar Cane Technology Veracruz v 27 p 1-8

2010

RUFFO ML BOLLERO GA BULLOCK DS BULLOCK DG Site specific production

functions for variable rate corn nitrogen fertilization Precision Agriculture New York v 7

p 327ndash342 2006

SCHINDLER FV KNIGHTON RE Fate of fertilizer nitrogen applied to corn as estimated by

the isotopic and difference methods Soil Science Society of America Journal Madison v 63

p 1734ndash1740 1999

SCHROEDER BL WOOD AW MOODY PW PANITZ JH SLUGGETT RJ

SALTER B Delivering nutrient management guidelines to growers in the central region of the

Australian sugar industry Proceedings Australian Society Sugar Cane Technologists

Mackay v 28 p 142-154 2006

SILVA EC MURAOKA T BUZETTI S TRIVELIN PCO Manejo de nitrogecircnio no

milho sob plantio direto com diferentes plantas de cobertura em Latossolo Vermelho Pesquisa

Agropecuaacuteria Brasileira Brasiacutelia v 41 p 477-486 2006

SPIRONELLO A RAIJ B VAN PENATTI CP CANTARELLA H MORELLI JL

ORLANDO FILHO J LANDELL MG DE A ROSSETTO R Outras culturas industriais

In RAIJ B van CANTERELLA H QUAGGIO JA FURLANI AMC (Coord)

Recomendaccedilotildees de adubaccedilatildeo e calagem para o Estado de Satildeo Paulo 2ed Campinas IAC

1997 p 233-239 (Boletim Teacutecnico 100)

STANFORD G SMITH SJ Nitrogen mineralization potentials of soils Soil Science Society

of American Proceeding Madison v 36 p 465-472 1972

STECKLER SJ PENNOCK DJ WALLEY FL Relationship of the Illinois soil nitrogen

test to spring wheat yield and response to fertilizer nitrogen Canadian Journal Soil Science

Ottawa v 88 p 837-848 2008

STEVENS WB HOEFT RG MULVANEY RL Fate of nitrogen-15 in a long term

nitrogen rate study I Interactions with soil nitrogen Agronomy Journal Madison v 97

p 1037-1045 2005

STEVENS WB MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG Improved diffusion methods

for nitrogen and nitrogen-15 analysis of Kjeldahl digests Journal of AOAC International

Gaithersburg v 83 p 1039-1046 2000

STEVENSON FJ Nitrogen ndash Organic forms In SPARKS DL (Ed) Methods of Soil

Analysis Part 3 Chemical Methods Madison WI Soil Science Society of America 1996

p 1185-1200 (SSSA Book Series 5)

SWANSON ER TAYLOR CR WELCH LF Economically optimal levels of nitrogen

fertilizer for corn an analysis based on experimental data 1966-1971 Illinois Agricultural

Economics Urbana v 13 n 2 p 16-25 1973

TAKAHASHI DT N15

-nitrogen field studies with sugarcane Hawaiian Plant Rec Honolulu

v 57 p 198-222 1964

THORBURN PJ BIGGS JS WEBSTER AJ BIGGS IM An improved way to determine

nitrogen fertiliser requirements of sugarcane crops to meet global environmental challenges

Plant Soil Dordrecht v 339 p 51-67 2011

15N ANALYSIS SERVICE The Illinois soil nitrogen test for amino sugar-N Estimation of

potentially mineralizable soil N and 15

N Revision Urbana-Champaign University of Illinois

2004 p 1-5 (Technical Note 02ndash01) Acessado em Nov 2011 Disponiacutevel em

httpillinoissoilntestnresuiuceduresearchhtml

URQUIAGA S ALVES BJR BODDEY RM OLIVEIRA OC RESENDE AS

WEBER H Efeito da queima aplicaccedilatildeo de N irrigaccedilatildeo e molibdecircnio na produccedilatildeo e

acumulaccedilatildeo de nitrogecircnio na cana-de-accediluacutecar a longo prazo Seropeacutedica Embrapa

Agrobiologia nov 1998 13 p (Embrapa-CNPAB Documentos 72)

VANOTTI MB BUNDY LG PETERSON AE Nitrogen fertilizer and legume-cereal

rotation effects on soil productivity and organic matter dynamics in Wisconsin In PAUL EA

PAUSTIAN K ELLIOT ET COLE CV (Ed) Soil organic matter in temperate

agroecosystems Long-term experiments in North America Boca Raton FL CRC Press

p 105-119 1997

VARVEL GE WILHELM WW Soybean nitrogen contribution to corn and sorghum in

western Corn Belt rotations Agronomy Journal Madison v 95 p 1220-1225 2003

VIEIRA MX TRIVELIN PCO FRANCO HCJ OTTO R FARONI CE Ammonium

chloride as nitrogen source in sugarcane harvested without burning Revista Brasileira de

Ciecircncia do Solo Viccedilosa v 34 p 1165-1174 2010

VITTI AC TRIVELIN PCO GAVA GJC Produtividade da cana-de-accediluacutecar relacionada

ao nitrogecircnio residual da adubaccedilatildeo e do sistema radicular Pesquisa Agropecuaacuteria Brasileira

Brasiacutelia v 42 p 249-256 2007

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first-

generation conversion techniques Biomass and Bioenergy Oxford v 34 p 588-601 2010

WEBSTER R Analysis of variance inference multiple comparisons and sampling effects in

soil research European Journal of Soil Science Amsterdan v 58 p 74-82 2007

WIENHOLD BJ Comparison of laboratory methods and an in situ method for estimating

nitrogen mineralization in an irrigated silt-loam soil Communication in Soil Science and Plant

Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG HEINIGER RW SRIPADA RP

CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

NORMAN RJ GUINDO D WELLS BR WILSON JUNIOR CE Seasonal accumulation

and partitioning of nitrogen-15 in rice Soil Science Society of America Journal Madison

v 56 p 1521ndash1527 1992

OLIVEIRA MW TRIVELIN PCO GAVA GJC PENATTI CP Degradaccedilatildeo da palhada

de cana-de-accediluacutecar Scientia Agricola Piracicaba v 56 n 4 p 803-809 1999

OLSON RA MEYER MW LAMKE WE WOLTEMATH AD WEISS RE Nitrate

production rate as a soil test for estimating nitrogen requirements of cereal crops Transaction of

7th International Congress of Soil Science Madison v 2 p 463-470 1960

OLSON RV MURPHY LS MOSER HC SWALLOW CW Fate of tagged fertilizer

nitrogen applied to winter wheat Soil Science Society of America Journal Madison v 43

p 973-975 1979

OMAY AB RICE CW MADDUX LD GORDON WB Corn yield and nitrogen uptake

in monoculture and in rotation with soybean Soil Science Society of America Journal

Madison v 62 p 1596-1603 1998

OSTERHAUS JT BUNDY LG ANDRASKI TW Evaluation of the Illinois soil nitrogen

test for predicting corn nitrogen needs Soil Science Society of America Journal Madison

v 72 p 143ndash150 2008

PARK SE WEBSTER TJ HORAN HL JAMES AT THORBURN PJ A legume

rotation crop lessens the need for nitrogen fertiliser throughout the sugarcane cropping cycle

Field Crops Research Amsterdan v 119 p 331-341 2010

PRADO RM PANCELLI MA Resposta de soqueiras de cana-de-accediluacutecar agrave aplicaccedilatildeo de

nitrogecircnio em sistema de colheita sem queima Bragantia Campinas v 67 n 4 p 951-959

2008

PRASAD M Response of sugarcane to filter press mud and N P and K fertilizers I Effect on

sugarcane yield and sucrose content Agronomy Journal Madison v 68 p 539-543 1976

PRITCHETT WL BLACK CA NELSON LB Mineralizable nitrogen in soils in relation to

the response of oats to nitrogen fertilization Soil Science Society of America Proceedings

Madison v 12 p 327-331 1947

RESENDE AS XAVIER RP QUESADA DM URQUIAGA S ALVES BJR

BODDEY RM Use of green manures in increasing inputs of biologically fixed nitrogen to

sugar cane Biology and Fertility of Soils Berlin v 37 p 215-220 2003

ROBERTS TL ROSS WJ NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE

Predicting nitrogen fertilizer needs for rice in Arkansas using alkaline hydrolyzable-nitrogen

Soil Science Society of America Journal Madison v 75 p 1161-1171 2011

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE Changes in

alkaline hydrolyzable nitrogen distribution with soil depth fertilizer correlation and calibration

implications Soil Science Society of America Journal Madison v 73 n 6 p 2151-2157

2009a

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE ROSS WJ

BUSHONG JT Direct steam distillation as an alternative to the Illinois soil nitrogen test Soil

Science Society of America Journal Madison v 73 n 4 p 1268-1275 2009b

ROSSETTO R DIAS FLF LANDELL MGA CANTARELLA H TAVARES S

VITTI AC PERECIN D N and K fertilization of sugarcane ratoons harvested without

burning Proceeding International Society Sugar Cane Technology Veracruz v 27 p 1-8

2010

RUFFO ML BOLLERO GA BULLOCK DS BULLOCK DG Site specific production

functions for variable rate corn nitrogen fertilization Precision Agriculture New York v 7

p 327ndash342 2006

SCHINDLER FV KNIGHTON RE Fate of fertilizer nitrogen applied to corn as estimated by

the isotopic and difference methods Soil Science Society of America Journal Madison v 63

p 1734ndash1740 1999

SCHROEDER BL WOOD AW MOODY PW PANITZ JH SLUGGETT RJ

SALTER B Delivering nutrient management guidelines to growers in the central region of the

Australian sugar industry Proceedings Australian Society Sugar Cane Technologists

Mackay v 28 p 142-154 2006

SILVA EC MURAOKA T BUZETTI S TRIVELIN PCO Manejo de nitrogecircnio no

milho sob plantio direto com diferentes plantas de cobertura em Latossolo Vermelho Pesquisa

Agropecuaacuteria Brasileira Brasiacutelia v 41 p 477-486 2006

SPIRONELLO A RAIJ B VAN PENATTI CP CANTARELLA H MORELLI JL

ORLANDO FILHO J LANDELL MG DE A ROSSETTO R Outras culturas industriais

In RAIJ B van CANTERELLA H QUAGGIO JA FURLANI AMC (Coord)

Recomendaccedilotildees de adubaccedilatildeo e calagem para o Estado de Satildeo Paulo 2ed Campinas IAC

1997 p 233-239 (Boletim Teacutecnico 100)

STANFORD G SMITH SJ Nitrogen mineralization potentials of soils Soil Science Society

of American Proceeding Madison v 36 p 465-472 1972

STECKLER SJ PENNOCK DJ WALLEY FL Relationship of the Illinois soil nitrogen

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Ottawa v 88 p 837-848 2008

STEVENS WB HOEFT RG MULVANEY RL Fate of nitrogen-15 in a long term

nitrogen rate study I Interactions with soil nitrogen Agronomy Journal Madison v 97

p 1037-1045 2005

STEVENS WB MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG Improved diffusion methods

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Gaithersburg v 83 p 1039-1046 2000

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fertilizer for corn an analysis based on experimental data 1966-1971 Illinois Agricultural

Economics Urbana v 13 n 2 p 16-25 1973

TAKAHASHI DT N15

-nitrogen field studies with sugarcane Hawaiian Plant Rec Honolulu

v 57 p 198-222 1964

THORBURN PJ BIGGS JS WEBSTER AJ BIGGS IM An improved way to determine

nitrogen fertiliser requirements of sugarcane crops to meet global environmental challenges

Plant Soil Dordrecht v 339 p 51-67 2011

15N ANALYSIS SERVICE The Illinois soil nitrogen test for amino sugar-N Estimation of

potentially mineralizable soil N and 15

N Revision Urbana-Champaign University of Illinois

2004 p 1-5 (Technical Note 02ndash01) Acessado em Nov 2011 Disponiacutevel em

httpillinoissoilntestnresuiuceduresearchhtml

URQUIAGA S ALVES BJR BODDEY RM OLIVEIRA OC RESENDE AS

WEBER H Efeito da queima aplicaccedilatildeo de N irrigaccedilatildeo e molibdecircnio na produccedilatildeo e

acumulaccedilatildeo de nitrogecircnio na cana-de-accediluacutecar a longo prazo Seropeacutedica Embrapa

Agrobiologia nov 1998 13 p (Embrapa-CNPAB Documentos 72)

VANOTTI MB BUNDY LG PETERSON AE Nitrogen fertilizer and legume-cereal

rotation effects on soil productivity and organic matter dynamics in Wisconsin In PAUL EA

PAUSTIAN K ELLIOT ET COLE CV (Ed) Soil organic matter in temperate

agroecosystems Long-term experiments in North America Boca Raton FL CRC Press

p 105-119 1997

VARVEL GE WILHELM WW Soybean nitrogen contribution to corn and sorghum in

western Corn Belt rotations Agronomy Journal Madison v 95 p 1220-1225 2003

VIEIRA MX TRIVELIN PCO FRANCO HCJ OTTO R FARONI CE Ammonium

chloride as nitrogen source in sugarcane harvested without burning Revista Brasileira de

Ciecircncia do Solo Viccedilosa v 34 p 1165-1174 2010

VITTI AC TRIVELIN PCO GAVA GJC Produtividade da cana-de-accediluacutecar relacionada

ao nitrogecircnio residual da adubaccedilatildeo e do sistema radicular Pesquisa Agropecuaacuteria Brasileira

Brasiacutelia v 42 p 249-256 2007

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first-

generation conversion techniques Biomass and Bioenergy Oxford v 34 p 588-601 2010

WEBSTER R Analysis of variance inference multiple comparisons and sampling effects in

soil research European Journal of Soil Science Amsterdan v 58 p 74-82 2007

WIENHOLD BJ Comparison of laboratory methods and an in situ method for estimating

nitrogen mineralization in an irrigated silt-loam soil Communication in Soil Science and Plant

Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG HEINIGER RW SRIPADA RP

CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

implications Soil Science Society of America Journal Madison v 73 n 6 p 2151-2157

2009a

ROBERTS TL NORMAN RJ SLATON NA WILSON JUNIOR CE ROSS WJ

BUSHONG JT Direct steam distillation as an alternative to the Illinois soil nitrogen test Soil

Science Society of America Journal Madison v 73 n 4 p 1268-1275 2009b

ROSSETTO R DIAS FLF LANDELL MGA CANTARELLA H TAVARES S

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burning Proceeding International Society Sugar Cane Technology Veracruz v 27 p 1-8

2010

RUFFO ML BOLLERO GA BULLOCK DS BULLOCK DG Site specific production

functions for variable rate corn nitrogen fertilization Precision Agriculture New York v 7

p 327ndash342 2006

SCHINDLER FV KNIGHTON RE Fate of fertilizer nitrogen applied to corn as estimated by

the isotopic and difference methods Soil Science Society of America Journal Madison v 63

p 1734ndash1740 1999

SCHROEDER BL WOOD AW MOODY PW PANITZ JH SLUGGETT RJ

SALTER B Delivering nutrient management guidelines to growers in the central region of the

Australian sugar industry Proceedings Australian Society Sugar Cane Technologists

Mackay v 28 p 142-154 2006

SILVA EC MURAOKA T BUZETTI S TRIVELIN PCO Manejo de nitrogecircnio no

milho sob plantio direto com diferentes plantas de cobertura em Latossolo Vermelho Pesquisa

Agropecuaacuteria Brasileira Brasiacutelia v 41 p 477-486 2006

SPIRONELLO A RAIJ B VAN PENATTI CP CANTARELLA H MORELLI JL

ORLANDO FILHO J LANDELL MG DE A ROSSETTO R Outras culturas industriais

In RAIJ B van CANTERELLA H QUAGGIO JA FURLANI AMC (Coord)

Recomendaccedilotildees de adubaccedilatildeo e calagem para o Estado de Satildeo Paulo 2ed Campinas IAC

1997 p 233-239 (Boletim Teacutecnico 100)

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of American Proceeding Madison v 36 p 465-472 1972

STECKLER SJ PENNOCK DJ WALLEY FL Relationship of the Illinois soil nitrogen

test to spring wheat yield and response to fertilizer nitrogen Canadian Journal Soil Science

Ottawa v 88 p 837-848 2008

STEVENS WB HOEFT RG MULVANEY RL Fate of nitrogen-15 in a long term

nitrogen rate study I Interactions with soil nitrogen Agronomy Journal Madison v 97

p 1037-1045 2005

STEVENS WB MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG Improved diffusion methods

for nitrogen and nitrogen-15 analysis of Kjeldahl digests Journal of AOAC International

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Analysis Part 3 Chemical Methods Madison WI Soil Science Society of America 1996

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TAKAHASHI DT N15

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v 57 p 198-222 1964

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Plant Soil Dordrecht v 339 p 51-67 2011

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potentially mineralizable soil N and 15

N Revision Urbana-Champaign University of Illinois

2004 p 1-5 (Technical Note 02ndash01) Acessado em Nov 2011 Disponiacutevel em

httpillinoissoilntestnresuiuceduresearchhtml

URQUIAGA S ALVES BJR BODDEY RM OLIVEIRA OC RESENDE AS

WEBER H Efeito da queima aplicaccedilatildeo de N irrigaccedilatildeo e molibdecircnio na produccedilatildeo e

acumulaccedilatildeo de nitrogecircnio na cana-de-accediluacutecar a longo prazo Seropeacutedica Embrapa

Agrobiologia nov 1998 13 p (Embrapa-CNPAB Documentos 72)

VANOTTI MB BUNDY LG PETERSON AE Nitrogen fertilizer and legume-cereal

rotation effects on soil productivity and organic matter dynamics in Wisconsin In PAUL EA

PAUSTIAN K ELLIOT ET COLE CV (Ed) Soil organic matter in temperate

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p 105-119 1997

VARVEL GE WILHELM WW Soybean nitrogen contribution to corn and sorghum in

western Corn Belt rotations Agronomy Journal Madison v 95 p 1220-1225 2003

VIEIRA MX TRIVELIN PCO FRANCO HCJ OTTO R FARONI CE Ammonium

chloride as nitrogen source in sugarcane harvested without burning Revista Brasileira de

Ciecircncia do Solo Viccedilosa v 34 p 1165-1174 2010

VITTI AC TRIVELIN PCO GAVA GJC Produtividade da cana-de-accediluacutecar relacionada

ao nitrogecircnio residual da adubaccedilatildeo e do sistema radicular Pesquisa Agropecuaacuteria Brasileira

Brasiacutelia v 42 p 249-256 2007

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

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Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG HEINIGER RW SRIPADA RP

CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

STEVENS WB MULVANEY RL KHAN SA HOEFT RG Improved diffusion methods

for nitrogen and nitrogen-15 analysis of Kjeldahl digests Journal of AOAC International

Gaithersburg v 83 p 1039-1046 2000

STEVENSON FJ Nitrogen ndash Organic forms In SPARKS DL (Ed) Methods of Soil

Analysis Part 3 Chemical Methods Madison WI Soil Science Society of America 1996

p 1185-1200 (SSSA Book Series 5)

SWANSON ER TAYLOR CR WELCH LF Economically optimal levels of nitrogen

fertilizer for corn an analysis based on experimental data 1966-1971 Illinois Agricultural

Economics Urbana v 13 n 2 p 16-25 1973

TAKAHASHI DT N15

-nitrogen field studies with sugarcane Hawaiian Plant Rec Honolulu

v 57 p 198-222 1964

THORBURN PJ BIGGS JS WEBSTER AJ BIGGS IM An improved way to determine

nitrogen fertiliser requirements of sugarcane crops to meet global environmental challenges

Plant Soil Dordrecht v 339 p 51-67 2011

15N ANALYSIS SERVICE The Illinois soil nitrogen test for amino sugar-N Estimation of

potentially mineralizable soil N and 15

N Revision Urbana-Champaign University of Illinois

2004 p 1-5 (Technical Note 02ndash01) Acessado em Nov 2011 Disponiacutevel em

httpillinoissoilntestnresuiuceduresearchhtml

URQUIAGA S ALVES BJR BODDEY RM OLIVEIRA OC RESENDE AS

WEBER H Efeito da queima aplicaccedilatildeo de N irrigaccedilatildeo e molibdecircnio na produccedilatildeo e

acumulaccedilatildeo de nitrogecircnio na cana-de-accediluacutecar a longo prazo Seropeacutedica Embrapa

Agrobiologia nov 1998 13 p (Embrapa-CNPAB Documentos 72)

VANOTTI MB BUNDY LG PETERSON AE Nitrogen fertilizer and legume-cereal

rotation effects on soil productivity and organic matter dynamics in Wisconsin In PAUL EA

PAUSTIAN K ELLIOT ET COLE CV (Ed) Soil organic matter in temperate

agroecosystems Long-term experiments in North America Boca Raton FL CRC Press

p 105-119 1997

VARVEL GE WILHELM WW Soybean nitrogen contribution to corn and sorghum in

western Corn Belt rotations Agronomy Journal Madison v 95 p 1220-1225 2003

VIEIRA MX TRIVELIN PCO FRANCO HCJ OTTO R FARONI CE Ammonium

chloride as nitrogen source in sugarcane harvested without burning Revista Brasileira de

Ciecircncia do Solo Viccedilosa v 34 p 1165-1174 2010

VITTI AC TRIVELIN PCO GAVA GJC Produtividade da cana-de-accediluacutecar relacionada

ao nitrogecircnio residual da adubaccedilatildeo e do sistema radicular Pesquisa Agropecuaacuteria Brasileira

Brasiacutelia v 42 p 249-256 2007

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first-

generation conversion techniques Biomass and Bioenergy Oxford v 34 p 588-601 2010

WEBSTER R Analysis of variance inference multiple comparisons and sampling effects in

soil research European Journal of Soil Science Amsterdan v 58 p 74-82 2007

WIENHOLD BJ Comparison of laboratory methods and an in situ method for estimating

nitrogen mineralization in an irrigated silt-loam soil Communication in Soil Science and Plant

Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

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CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

VRIES SC VEN GWJ Van de ITTERSUM MK Van GILLER KE Resource use

efficiency and environmental performance of nine major biofuel crops processed by first-

generation conversion techniques Biomass and Bioenergy Oxford v 34 p 588-601 2010

WEBSTER R Analysis of variance inference multiple comparisons and sampling effects in

soil research European Journal of Soil Science Amsterdan v 58 p 74-82 2007

WIENHOLD BJ Comparison of laboratory methods and an in situ method for estimating

nitrogen mineralization in an irrigated silt-loam soil Communication in Soil Science and Plant

Analysis New York v 38 p 1721-1732 2007

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG HEINIGER RW SRIPADA RP

CROUSE DA Illinois soil nitrogen test predicts southeastern US corn economic optimum

nitrogen rates Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 735ndash744 2007a

WILLIAMS JD CROZIER CR WHITE JG SRIPADA RP CROUSE DA

Comparison of soil nitrogen tests for corn fertilizer recommendations in the humid southeastern

USA Soil Science Society of America Journal Madison v 71 p 171ndash180 2007b

WILSON JUNIOR CE NORMAN RJ WELLS BR Seasonal uptake patterns of fertilizer

nitrogen applied in split applications to rice Soil Science Society of America Journal

Madison v 53 p 1884ndash1887 1989

WU TY MA BL LIANG BC Quantification of seasonal soil nitrogen mineralization for

corn production in eastern Canada Nutrient Cycling in Agroecosystems London v 81

p 279-290 2008

YADUVANSHI NPS YADAV DV SINGH T Economy in fertilizer nitrogen by its

integrated application with sulphitation filter cake on sugarcane Biological Wastes Barking

v 32 p 75-79 1990

ZAK DR HOLMES WE MACDONALD NW PREGITZER KS Soil temperature

matric potential and the kinetics of microbial respiration and nitrogen mineralization Soil

Science Society of America Journal Madison v 63 p 575-584 1999

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador

7 Consideraccedilotildees finais

O auxiacutelio financeiro fornecido pela AGRISUS no valor de R$483500 foi

imprescindiacutevel para a realizaccedilatildeo deste projeto O valor foi gasto principalmente em visitas agraves

aacutereas experimentais para coleta de solos envio dos solos para os Estados Unidos e aquisiccedilatildeo de

alguns equipamentos para laboratoacuterio O projeto tambeacutem contou com o apoio financeiro da

FAPESP (bolsa de doutorado do coordenador do projeto) e da CAPES (bolsa de doutorado

sanduiche)

Os resultados apresentados neste relatoacuterio estatildeo contemplados na Tese de doutorado do

coordenador do Projeto O Tiacutetulo do capiacutetulo seraacute ldquoQUANTIFICANDO A MINERALIZACcedilAtildeO

DO NITROGEcircNIO DO SOLO PARA O MANEJO DA ADUBACcedilAtildeO NITROGENADA DA

CANA-DE-ACcedilUacuteCARrdquo A defesa de Tese do coordenador do projeto seraacute realizada no dia 18 de

janeiro de 2012 das 800 agraves 1200 h no Serviccedilo de Poacutes Graduaccedilatildeo da ESALQUSP Interessados

em assistir a defesa seratildeo bem vindos O capiacutetulo foi submetido para publicaccedilatildeo no formato

abaixo

OTTO R MULVANEY RL KHAN SA TRIVELIN PCO Quantifying soil nitrogen

mineralization to improve fertilizer nitrogen management of sugarcane Submetido na Soil

Science Society of America Journal

Piracicaba Satildeo Paulo

05 de dezembro de 2011

Rafael Otto

Coordenador