Manejo da nutrição mineral de hortaliças

Ítalo M. R. GuedesEmbrapa HortaliçasPesquisador, D.Sc.

Solos e Nutrição de Plantas

Goiânia, GONovembro de 2011

Elementos de nutrição mineral de plantas

Crescimento e desenvolvimento vegetal

Para crescer, os vegetais devem adquirir :-Energia;-Água;-Nutrientes

-Novas células se formam continuamente nos meristemas apicais;-As células aumentam lentamente nos meristemas apicais e mais rapidamente nas regiões sub-apicais.

Fotossíntese

Rota da água através do sistema de raízes

Junto com a água, vêm os nutrientes.

TRANSPORTE DE SOLUTOS ATRAVÉS DAS

MEMBRANAS:

•TRANSPORTE PASSIVO

•TRANSPORTE ATIVO

O movimento espontâneo de um soluto de qualquer

substância ocorre ao longo de um gradiente de

concentração, ou seja, do local de maior

concentração para o de menor concentração, por um

gradiente de Potencial Químico.

As substâncias neutras (sem carga elétrica)

obedecem a esse princípio da termodinâmica,

movimentando-se ao longo de um gradiente de

potencial químico.

Quem são os nutrientes para as plantas?

Os critérios de essencialidade de um nutriente,

geralmente aceitos, são:

•O organismo não pode completar seu ciclo de vida

sem o mesmo;

•Sua ação deve ser específica e não pode ser

substituído por qualquer outro elemento;

•Seu efeito sobre o organismo precisa ser direto;

•O elemento faz parte de um composto ou metabólito

essencial.

Nutriente mineral Funções

Grupo 1 Nutrientes que fazem parte de compostos de carbono

N Constituinte de aminoácidos, amidas, proteínas, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, hexoaminas etc.

S Componente de cisteína, cistina, metionina e proteínas. Constituinte do ácido lipóico, coenzima A, glutationa etc.

Grupo 2 Nutrientes importantes para o armazenamento de energia ou integridade estrutural

P Componente de açúcar-fosfatos, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, fosfolipídeos, ácido fítico etc. Tem papel chave em reações envolvendo ATP.

Si Depositado como sílica amorfa sobre as paredes celulares. Contribui para propriedades mecânicas da parede celular, incluindo rigidez e elasticidade.

B Complexos com manitol, manana, ácido polimanurônico e outros constituintes da parede celular. Envolvido no crescimento celular e no metabolismo de ácidos nucléicos.

Grupo 3 Nutrientes que permanecem na forma iônica

K Requerido como co-fator em mais de 40 enzimas. Principal cátion envolvido na manutenção do turgor celular e da neutralidade elétrica da célula.

Ca Constituinte da lamela média da parede celular. Requerido como co-fator por algumas enzimas envolvidas na hidrólise de ATP e fosfolipídeos. Atua como segundo mensageiro na regulação metabólica.

Mg Requerido por várias enzimas envolvidas na transferência de fosfato. Constituinte da molécula de clorofila.

Cl Necessário nas reações fotossintéticas envolvidas na evolução do O2.

Mn Necessário para a atividade de algumas desidrogenases, descarboxilases, quinases, oxidases e peroxidases. Envolvido com outras enzimas ativadas por cátions e com a evolução fotossintéticas de O2.

Na Envolvido na regeneração do fosfoenolpiruvato em plantas C4 e CAM. Substitui o potássio em algumas funções.

Grupo 4 Nutrientes envolvidos em reações redox

Fe Constituinte de citocromos e de proteínas envolvidas na fotossíntese, na fixação N2 e na respiração.

Zn Constituinte de desidrogenases, anidrase carbônica etc.

Cu Componente da oxidase do ácido ascórbico, tirosinase, monoamino oxidase, uricase, citocromo oxidase, fenolase, lacase e plastocianina.

Ni Constituinte da urease. Em bactérias fixadoras de N2, faz parte da constituição de hidrogenases.

Mo Constituinte da nitrogenase, nitrato redutase e xantina desidrogenase.

Nutrientes classificados quanto a sua mobilidade dentro da planta e a sua tendência a translocar-se durante deficiências.

Móveis Imóveis

Muitos dos elementos químicos essenciais para as plantas são absorvidos na forma de íons, ou seja, na forma de elementos químicos com carga elétrica. Aqueles com carga elétrica negativa são chamados ânions, os que possuem carga positiva são os cátions.

No interior das células, que é para onde vão os nutrientes, deve ser mantido um equilíbrio eletroquímico, ou seja, um equilíbrio entre a concentração de ânions e cátions.

Existem interações, sinergísticas e antagônicas, entre

alguns nutrientes. Nas interações sinergísticas, a

absorção de determinado elemento pode favorecer a

absorção de outro, como tem sido observado entre K+ e

Cl- em algumas espécies.

Interação entre íons

Influxo líquido de K+ em raízes de cevada em função do pH da solução externa e na presença de Ca2+.

Por outro lado, nas interações antagônica, a absorção

de determinada forma de um nutriente pode dificultar a

absorção de algum outro nutriente. Muito conhecida

entre os técnicos que lidam com tomate é a interação

antagônica que existe entre a forma amoniacal do

nitrogênio (NH4+) e o cálcio (Ca2+). Como se pode

observar, ambas as formas são catiônicas.

Interação entre íons

Absorção de Diminui a absorção Aumenta a absorção

NH+4 Mg, Ca, K e Mo Mn, P, S e Cl

NO3- Fe, Zn Mg, Ca, K, Mo

P Cu, Zn MoK Mg, Ca Mn (solos ácidos)Ca Mn (solos ácidos)Mg Ca, K, S MoFe Cu, Zn MoZn CuCu Zn, MoMn Zn, Ca, Mo

Em geral, o uso exclusivo ou excessivo da forma

amoniacal de nitrogênio leva ao surgimento de

sintomas de deficiência em cálcio, como a podridão

apical dos frutos (fundo preto).

Apesar de o cálcio estar presente no solo em formas

disponíveis, a planta não o aproveita porque a célula

necessita manter o equilíbrio eletroquímico – o excesso

de um determinado cátion impede a absorção (ou causa

a saída) de outro cátion.

Tempo

Taxa

de

cres

cim

ento

, kg.

ha-1

.dia

-1

Logarítmico (plantas individuais)

Constante (fechamento do dossel)

• Fase I: Enquanto plantas isoladas, o aumento no índice de área foliar (IAF) corresponde a aumento na radiação interceptada e consequentemente na taxa de crescimento.

• Fase II: Com o fechamento do dossel, a taxa de crescimento passa a ser constante porque o aumento na área foliar causa sombreamento.

As necessidades nutricionais das hortaliças em cada fase

de crescimento estão predominantemente associadas a

dois processos: formação de órgãos vegetativos e

formação de órgãos reprodutivos.

Embora exista uma dependência entre a curva de absorção

de nutrientes e a curva de produção de matéria seca das

plantas, não há completa coincidência entre ambas devido

a diferenças no que se refere a variações no estágio de

desenvolvimento e as necessidades de nutrientes

específicos.

Há hortaliças cuja produção é limitada a determinadas

fases, enquanto outras apresentam um padrão contínuo de

produção ao longo do tempo, o que leva a diferenças nas

curvas de absorção de nutrientes.

Acúmulo de matéria seca durante o ciclo do tomateiro para processamento industrial (cv. H9494). Fonte: Embrapa Hortaliças (2000).

Macronutrientes (kg/ha) e micronutrientes (g/ha) extraídos pelo tomateiro durante o ciclo de cultivo. Fonte: Fontes (2000).

Manejo da Fertilidade Manejo da Fertilidade do Solodo Solo

O Solo

Ao longo da história da humanidade, o homem sempre

conviveu com o solo. No começo, ele apenas colhia os

produtos da terra. Depois, teve que aprender a cultivar a

terra para obter seu alimento.

Para  o  homem  o  solo  é um  recurso  tão  importante 

quanto o ar e a água: a vida não existiria sem a nossa 

maior fonte de produção de alimentos. 

O QUE É O SOLO?

O solo é resultado de um paciente trabalho da natureza

Chuva, vento, calor e frio desgastando as rochas

Partículas vão sendo depositadas em camadas

Para se ter uma ideia, são necessários cerca de 400 anos para se formar 1 centímetro de solo.

Evolução do Solo

A agricultura é uma indústria dependente do solo, de onde os nutrientes são extraídos. Por isso, não podemos apenas retirar do solo. Devemos repor os nutrientes de algum modo para continuarmos praticando a agricultura por um longo tempo.

O solo alimenta as plantas.

As plantas alimentam o homem.

Quem alimenta o solo?

Concentração crítica

Zona adequada Zona de toxidez

Zona de deficiência

Folha de batata com sintoma de deficiência de magnésio.

Formas dos nutrientes no Formas dos nutrientes no SoloSolo

CalagemCalagem

Acidez:

Fonte: POTAFOS (1998). Manual Internacional de Fertilidade do Solo.

O que ocorre em um solo ácido? * Altos teores (excesso) de Alumínio (Al): tóxico!

* Baixos teores de Ca e Mg;

* Diminuição da disponibilidade de quase todos os nutrientes.

Cuidado:Excesso de calcário desequilibra o solo e diminui a produtividade!

Como prevenir?

Necessidade de Calagem (NC)

Métodos para estimar a NC

1. Minas Gerais: neutralizar Al3+ e fornecer Ca2+ + Mg2+

NC (t/ha) = Y[Al3+ + (mt x t /100)] + [X – (Ca2+ + Mg2+)]

2. São Paulo: Saturação por Bases (V%)NC (t/ha) = (Ve x T/100) – SB;

- Relação Ca:Mg = 3:1 ou 4:1

- Teor de Mg2+ > 0,9 cmolc dm-3

Escolha do corretivo

LegislaLegislaççãoão:

Mínimo: 67% de PN e 45% de PRNT

Classificação do calcário (Teor de Mg)- Calcíticos: < 5 dag kg-1 (%) de MgO- Magnesianos: 5 – 12 dag kg-1 de MgO- Dolomíticos: > 12 dag kg-1 de MgO

NITROGÊNIONITROGÊNIO

CICLO DO NITROGÊNIOCICLO DO NITROGÊNIO

NH4+

Solução do SoloPlanta e Microrganismo

Retido a CTC do Solo

Fixação minerais 2:1

Reação com MOS

Conversão a NH3(g)

Nitrificação

+O2

pH > elevado

FATORES QUE AFETAM A MINERALIZAÇÃO:

Umidade Cap. de campo! Cicloumedecimento/secagem

Reação do solo

Temperatura

Qualidade do substrato (MOS/Residuo) C/N (25:1)

NITRIFICAÇÃO

2NH4+ + 2O2 2NO2

- (nitrito) + 2H2O + 4H+

2NO2- + 2O2 2NO3

-(nitrato) + energia

FATORES QUE AFETAM A NITRIFICAÇÃO

NH4+ (Substrato)

O2 (Essencialmente aeróbio)

Umidade

Temperatura

pH (6,6 – 8,0) (?)

Nitrosomonas

Oxidação enzimática

Nitrobacter

Oxidação enzimática

PERDAS DE NITROGÊNIOVolatilização: NH4

+ + OH- NH3(g) + H2O

Desnitrificação: 2NO3- 2NO2

- N2O2- N2O N2

Lixiviação: NO3‐

FATORES QUE FAVORECEM A VOLATILIZAÇÃO

pH > 6,7

Urease

Capacidade tampão de acidez

Umidade

Temperatura

+4H+

-2H2O ++2H+

-2H2O + -H2O + -H2O ++2H+ +2H+

FATORES QUE FAVORECEM A DESNITRIFICAÇÃO

CONCENTRAÇÃO DE NO3-

Baixa pressão de O2

Alta disponibilidade de C-lábil

Excesso de umidade

LIXIVIAÇÃO

NH4+ CTC

NO3- ENERGIA DE ADSORÇÃO

ADUBAÇÃO NITROGENADA

1) FONTE:

2) DOSE:

3) MANEJO:

Transformações do nitrogênio no solo –disponibilidade

RECOMENDAÇÕES:

Curvas de resposta das culturas obtidas em cada classe de M.O. edeterminada em função dos fatores econômicos (RS e SC);

Conhecimento das condições anteriores de uso do solo e das características das espécies a serem adubadas e a quantificação física (dose) com base na análise econômica de experimentos existentes (PR);

Curvas de respostas (MG);

Classe de resposta a N, produtividade esperada e nos teores foliares de N (SP).

Modelos de simulação: Dose = f (Demanda, Suprimento do solo)

MANEJOMANEJO

Parcelamento: depende do ciclo e da demanda da cultua;

Uréia – cobrir o adubo – alta temperatura aumenta a atividade da urease reação + rápida > perda de N;

NH3 NH4

Aumento da demanda de N no Plantio Direto

Biomassa para cobertura demanda de N;

SPD com 5 anos > produtividade ⇔ > demanda de N.

Solo H+

pH

FFÓÓSFOROSFORO

Formas de fósforo no sistema solo-planta, interdependências e equilíbrios.

P não‐lábil

P‐lábil

Fontes minerais

P‐solução

“retrogradação” solubilização

Fontes orgânicas

mineralizaçãoimobilização

(?)

Esquema representativo da adsorção do P por meio de ligações mono e bidentadas

Fosfato adsorvido(P lábil)

Ligação monodentada

Fosfato “irreversivelmente” adsorvido(P não-lábil)

Ligação bidentada ou binuclear

POTPOTÁÁSSIOSSIO

Formas de K no Solo

Kestrutural = 90% do K total;

Ktrocável = ligado as cargas negativas da superfície do solo;extraído com NH4OAc a pH 7,0; Kresina; Kdisponível (Mehlich-1)

Knão trocavel = HNO3(quente) – Ktrocável

Solo não adubado com potássio está forma restitui o Ktrocável

Pequenas adubações 60 - 80% do K absorvido vem do Knão trocável

SUSTENTABILIDADE???SUSTENTABILIDADE???

K+

ADUBAÇÃO FOSFATADA E POTÁSSICA

Fatores que afetam a interação (adubo x solo x planta)

1. Adsorção- Teores de óxidos de Fe e Al;- Minerais de argila;

- Matéria orgânica;

2. Precipitação

(Al3+, Fe3+) + H2PO4- + 2H2O (Al,Fe)PO4 .2H2O + 2H+

3Ca2+ + 2H2PO4- Ca3(PO4)2 + 4H+ Retrogradação

3. Acidez

- Solubilização do fosfato natural;

1. Adubo em pó ou granulado

2. Localizada- 2 a 5 cm ao lado e abaixo da linha cultivo

3. A lanço- Pastagem e culturas perene- Não para K

4. Na cova: junto com calcário?

Modo de aplicação

Quando??

1. No plantio: após calagem

2. Parcelamento

- Fósforo ??? (em discussão);

- Potássio = f (ciclo e demanda da cultura; tipo

de solo)

1. Análise do solo;

2. Fase de desenvolvimento / idade da planta

3. Demanda da planta

- Cultura anual vs Hortícolas

4. Intensidade de produção

- Custo vs Produção

Quanto (kg ha-1)??

ENXOFREENXOFRE

Formas de S no solo

Formas orgânicas:

Resíduos orgânicos decomposição de proteínas

aminoácidos livres: cisteína, cistina, metionina

Imobilização de S

- Adição de resíduo orgânico (<0,15% de S);

- Relação ampla C:S ou N:S;- Solos arenosos (Cerrado): > acumulo de S do que C e N;

- Adição de resíduo orgânico (<0,15% de S);

- Relação ampla C:S ou N:S;- Solos arenosos (Cerrado): > acumulo de S do que C e N;

Formas inorgânicas: - Solos bem drenados: SO4

2-

- Solos inundados: S2-

SO42-

adsorvido

Plantas

SO42- -

soluçãodessorção

adsorção Fontes orgânicas

mineralização

imobilização

Lixiviação

SO2

Fatores que afetam a adsorção de sulfato

pH: pH adsorção

Efeito direto MO adsorçãoMO:

Efeito Indireto MO complexação de Al e Fe adsorção

Al e Fe: Al3+e Fe3+ adsorção

Exigência a S: crescem conforme aumenta a disponibilidade de N e P

Interação positiva S x P

P

P0

S1

S0

Y  Y 

S

Fonte: Alvarez V. et al. (2010)

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