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unespUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA
2
INTRODUÇÃO
HISTÓRICO
- Homem primitivo nômade
terras ricas em MO (fator de fertilidade);
- Egito antigo: delta do rio Nilo;
- Fenícios e Incas: plantio em terraços
em patamar;
- Maias: milho x peixe
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INTRODUÇÃO
- Velha Roma: escritos de Filósofos;
-Idade média: decadência da agricultura; (sistema
feudal) – esgotamento dos solos / fertilizantes
orgânicos, farinhas de osso, cinzas e calcários.
- ossos moídos (fosfato de cálcio) – sec.XVIII (1770)
- Séc. XIX guerras Napoleônicas (Inglaterra)
- 1842: apenas adubação orgânica;
- Justus von Liebig: teoria mineralista
- Nutrição exclusiva mineral, não necessitando de
MO para subsistência.
4
DINÁMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA
• MOS – Resultante da deposição de resíduos de
origem animal e vegetal.
• decomposição: microrganismos.
• Parte do carbono retorna a atmosfera como
CO2;
• O restante passa a fazer parte do solo;
• Solos sem aplicações de resíduos de onde
vem o Carbono Orgânico - CO?
• Como é perdido o CO no solo?
5
dC/dt = - K2 C + A K1
dC/dt - Variação dos conteúdos de CO (t/ha/ano)
C - conteúdo de CO do solo (t/ha)
K2 - taxa de perda de CO por ano
A - taxa de aplicação de CO (t/ha/ano)
K1 - fração do C adicionado (que efetivamente
permanece após 1 ano)
DINÂMICA DA MATÉRIA ORGÂNICA
TAXAS DE PERDA DA MO: Preparo do solo: intensidade de
revolvimento
Temperatura; Umidade; Ruptura de agregados; Aeração; fracionamento e incorporação de resíduos e cobertura do solo.
TAXAS DE ADIÇÃO DA MO;-implantação de pastagens;
- redução do revolvimento do solo (CM, PD);
- adoção de sistemas de rotação/sucessão de cultura
com espécies com alta produção de biomassa;
- Retornos dos resíduos que voltam ao solo;
7
dC/dt= K2.C+A.K1 monocultura
(Vegetação natural)
8
Sistemas de manejo e conteúdo de matéria orgânica
9
PRESERVAÇÃO DA MO:
COMBINAÇÃO DE TÉCNICAS: Adubação mineral; Conservação do solo e da água; Adubação verde; Rotação de Culturas; Consorciação de culturas; Manejo adequado dos restos culturais; Cultivo mínimo e/ou plantio direto; Adubação orgânica.
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EFEITOS DA MATÉRIA
ORGÂNICA NAS
PROPRIEDADES DO SOLO
PRODUTIVIDADE = F + F1 + F2
CONDIÇÕES CLIMÁTICAS FATORES PRIMÁRIOS
CONDIÇÕES FÍSICASFATORES SECUNDÁRIOS
CONDIÇÕES QUÍMICASFATORES TERCIÁRIOS
PRODUTI-VIDADE
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Atingir o patamar de produtividade alcançado com uso de fertilizantes minerais via adubação orgânica: uma expectativa irreal?
Admitindo: Esterco de curral (+ comum):Brasil: 207 milhões de cabeças - 24 kg/dia/cabeça
Ex: Adubação mineral (Brasil,
2006)
2.428.300 t de N
3.350.000 t de P2O5
3.464.800 t de K2O
9.243.300t (N + P2O5 + K2O)
0,55% de N
0,25% de P2O5
0,60% de K2O
ESTERCOU = 80%
12
Portanto: 2,7 x 108 cabeças x 0,024 t x 365 dias = 2,3652 x 109
toneladas → 2,4 bilhões t de esterco/ano.
→ 2,4 x 109 x 0,0055 N = 1,32 x 107 t de N
→ 2,4 x 109 x 0,0025 P2O5 = 6 x 106 t de P2O5
→ 2,4 x 109 x 0,0060 K2O = 1,44 x 107 t de K2O OR
GÂ
NIC
A
2,4 x 106 t de N
3,4 x 106 t de P2O5
3,5 x 106 t de K2O MIN
ER
AL
Uso anual
13
Apenas 5% dos animais disponíveis:
→ 207.000.000 cabeças x 0,05 = 13.500.000 cabeças
626.340 t N 284.700 t P2O5 683.280 t K2O 1.594.320 t
2.428.300 t de N3.350.000 t de P2O5
3.464.800 t de K2O9.243.300 tQ
UÍM
ICO
OR
GÂ
NIC 25%
08%19%17%
Os estercos forneceriam
14
Orgânicos: Baixo teor de nutrientes;
10 – 20% dos nutrientes – Ad. Químico
Alta dosagem --- 5 a 10 > Ad. químico;
Efeitos de amplo espectro, indo muito além
da ação puramente química dos Adubos
Químicos.
Adubos orgânicos x mineral
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Custos: Altos preços/unidade de elemento (N, P, K,
etc.) foram sendo substituídos pelos adubos químicos;
Torta de algodão: uso alimento para animais.
Tempo de aplicação deve ser feita a longo prazo pois nunca
manifestam de uma hora para outra.
Adubos orgânicos x mineral
16
EFEITOS NAS
PROPRIEDADES
FÍSICAS DO SOLO
17
EFEITOS NAS PROPRIEDADES FÍSICAS
ESTRUTURAÇÃO
DENSIDADE DO SOLO
AERAÇÃO E DRENAGEM
RETENÇÃO DE ÁGUA
CONSISTÊNCIA
OUTRAS INFLUÊNCIAS
Classificação do solo; cor do solo,
temperatura do solo, controle da erosão.
18
Principais fatores que influenciam a agregação do solo.Principais fatores que influenciam a agregação do solo.
19
Microrganismos e Agregação do Solo
Modelo esquemático de microagregado resultantes da ação de materiais Modelo esquemático de microagregado resultantes da ação de materiais orgânicos, vegetais, microbianos e inorgânicos.orgânicos, vegetais, microbianos e inorgânicos.
Doses de esterco e sua influência na densidade aparente do solo (Hafez, 1989)
galinha
bovino
eqüino
Esterco % adicionado
Da (
g/c
m3)
DENSIDADE APARENTE
21
22
EFEITOS NAS
PROPRIEDADES
QUÍMICAS
23
FORNECIMENTO DE NUTRIENTES
Macronutrientes e micronutrientes
Todos encontrados na matéria orgânica
MO: Importante reserva de M no solo
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NUTRIENTES DO SOLO
Fertilizantes Orgânicos
Fertilizantes Minerais
Corretivos (minerais)
Minerais do solo
Águas de irrigação
Remoção pelas
colheitas
Perdaspor
lavagem
Imobilizadoou
fixado
Perdaspor
erosão
Perdas por
volatilização
perdas
ganhos
Figura 2.8. Ganhos e perdas de nutrientes no solo
CONTEÚDO DE NUTRIENTES NOS SOLOS
25
NITROGÊNIO Armazenamento de N no solo; N na MO vegetal
Forma de proteínas;Nucleoproteínas;Aminoácidos;Polipeptídios;Enzimas;Outros (pequenas quantidades).
FONTE DE MACRONUTRIENTES
26
NITROGÊNIO
Formas e quantidades de N no solo:
N orgânico
N mineral
1 - 10%
90 - 99%
27
FÓSFORO
Na MO: 15 – 85% de P Fósforo orgânico
Fontes: corpo de animais; produtos da decomposição destes
organismos; Fitina: (26 – 35%) - derivados: 11-14% Nucleoproteínas Compostos de ácido nucléico
28
FÓSFORO
29
POTÁSSIO
ENXOFRE
CALCIO E MAGNÉSIO
30
Principais fontes de micronutrientes:
Minerais e MO;
Pouco solúveis ausência de húmus
sintomas de deficiência
Húmus retenção (complexação ou
quelação)
FONTE DE MICRONUTRIENTES
31
FERRO
COBRE
MANGANÊS
ZINCO
BORO
MOLIBDÊNIO
CLORO
FONTE DE MICRONUTRIENTES
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CORREÇÃO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICAS
ÍNDICES DE pH
PODER TAMPÃO
33
EFEITOS SOBRE AS
PROPRIEDADES
FÍSICO-QUÍMICAS
34
EFEITOS SOBRE AS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
ADSORÇÃO DE NUTRIENTES
Figura 1: Micela coloidal húmica e a adsorção de cátions.
35
EFEITOS SOBRE AS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Tabela 1. Capacidade de troca catiônica do húmus e de outros constituintes do solo.
Capacidade de troca catiônica (CTC)
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Solos Argilosos: 30 a 40% da CTC total
Solos Arenosos: 50 a 60% da CTC total
Origem da CTC da M.O
R – COOH R – COO- + H+
R – OH R – O- + H+
Capacidade de troca catiônica (CTC)
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Superfície Específica (SE)
• M.O eleva a superfície específica do solo
• Caulinita 5 a 10 m2/g, Húmus 700 m2/g
•M.O: SE adsorção de nutrientes CTC
38
Efeitos nas
propriedades
biológicas
39
Efeitos sobre as propriedades biológicas
M.O: fonte de C, energia e nutrientes para
macrorganismos (formigas, minhocas, besouros
e lesmas etc) e microrganismos (bactérias,
vírus, protozoários e actniomicetos)
Promovem a decomposição
Mineralização e imobilização: simultaneamente,
microrganismos, dependentes da relação C/N
do substrato
Estruturação do solo
40
Tabela 2: Generalizações sobre as relações por unidade de N, P e S na matéria orgânica e disponibilidade de nutrientes no solo (Stevenson, 1986)
Materiais incorporados ao solo promovera déficit de N (5 a 20 kg
de N por tonelada de resíduo)
a) Incorporar os resíduos até 60 dias antes do plantio;
b) Plantio imediatamente após a aplicação de N, adicionar fertilizantes
N para que os microrganismos os utilize e depois os libere (1 ou +
meses);
c) Fazer compostagem do material.
41
CONCEITOS IMPORTANTES
Matéria Orgânica substância ou material de origem vegetal ou animal existente no solo independente do seu grau de decomposição.
Húmusfração da matéria orgânica em seu mais alto grau de transformação
42
Legislação brasileira:
Os produtos de origem animal ou vegetal assim classificados:
Fertilizante orgânico simples:
Fertilizante de origem vegetal ou animal contendo um ou mas nutrientes das plantas;
Fertilizante orgânico-mineral:
Fertilizantes procedente da mistura ou combinação de fertilizantes minerais e orgânicos;
43
Legislação brasileira:
Fertilizante composto:
Fertilizante obtido por processo
bioquímico, natural ou controlado com
mistura de resíduos de origem vegetal
ou animal.
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PRINCIPAIS
FONTES
45
ESTERCOS
• excrementos sólidos, líquidos, misturados ou não a palhadas,
• adubo orgânico mais utilizado,
• bons fornecedores de N, tendo P e K praticamente disponíveis
A composição química varia:
• espécie;
• idade;
46
• alimentação consumida
(90% esterco de gado conf.= ração);
• tipo de cama; teor de água;
• cuidados na maturação;
• local de armazenamento, recuperação do chorume;
• condições de clima.
• aplicação no campo: sólida ou líquida.
• Inconveniente: sementes de ervas daninhas
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Quantidades utilizadas em área total
Esterco de curral e Composto: 20 a 40 t/haEsterco de Galinha: 2 a 5 t/haChorume: 30 a 900 m3/ha
Doses de estercos para aplicação localizada e em cova
Esterco Localizada Cova
Grão Hortaliça
Curral 10 - 20 t/ha
30 - 50 t/ha 10 - 20 l/cova
Galinha 2 - 3 t/ha 5 - 10 t/ha 5 - 10 l/cova
48
49
COMPOSTOS
Definição: Composto é o produto
homogêneo obtido através de processo
biológico, pelo qual a matéria orgânica
existente nos resíduos é convertida em outra,
mais estável, pela ação principalmente de
microrganismos já presentes no próprio
resíduo, ou adicionados por meio de
inoculantes.
50
MATÉRIAS PRIMAS PARA COMPOSTAGEM
Podem ser restos agrícolas, esterco ou
resíduos domiciliares ou provenientes de
industrias de alimentos, separadamente ou
combinados.
51
Figura 9.1 – Alterações no material orgânico cru (p.e. lixo) decorrentes da ação de microrganismos, até a formação de húmus ou composto (adaptado de Hirscheysdt et al., 1982).Fonte:TEDESCO et al. (1999).
OXIGÊNIOOXIGÊNIO MICRORGANISMOMICRORGANISMOSS
UMIDADEUMIDADE
52
Pode ser empregado em contato direto com as raízes e os brotos mais delicados, sem perigo de queimá-los, pois é um produto estável;
Promove elevação do nível de cálcio, fazendo a correção do solo;
Corrige a toxidez do solo em até 70%;
HÚMUS DE MINHOCA
53
Atuação permanente, duradoura e imediata após sua utilização;
Retém melhor seus elementos, liberando-os dosadamente, tornando a adubação mais eficaz e duradoura;
HÚMUS DE MINHOCA
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Recomendação
É preferível utilizar doses menores e constantes a
aplicações pesadas e espaçadas;
Nas atividades agrícolas, utiliza-se em média, 30
t/ha, a lanço. Quando em cova, essas
quantidades variam de 4 a 5 L por cultura.
HÚMUS DE MINHOCA
55
LIXO URBANOLixo Separação (1)
Matéria orgânica (2) Rejeitos aterros sanitários
(1) 5 - 15% matéria prima para novos produtos (latas,metais, vidros, papel)
(2) Compostagem
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LIXO URBANO
Estima-se que a produção diária de lixo seja da ordem de 400 a 600 gramas em cidades de pequeno e médio porte e chegue a 1500 em grandes cidades.
Em 1995 em São Paulo:
• 60% do lixo foram dispostos em lixões;• 25% em aterros sanitários;• 13% aterros controlados;• 0,5% foram incinerados;• 1,5% processados em usinas de
Reciclagem
57
58
59
60
61
62
gomas
urucumResíduo de laranja
63
Pó de café
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
TORTAS DE ORIGEM VEGETAL
ALGODÃO, SOJA, MAMONA, CANA-DE-AÇUCAR, ...
Composição muito variável:
- celulósicos, lenhosos - N (5 a 20g / kg),
- protéicos – N (30 a 50 g / kg);
- P e K invariáveis (5 a 20 g / kg)
• Industrialização da cana:
bagaço – bagacilho – torta de filtro (40 kg/t de cana
moída)
• Oleaginosas (algodão, soja, mamona, girassol, amendoim)
• Competição: adubo x ração
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A vinhaça, conhecido líquido poluente e corrosivo,
sempre foi um problema nas destilarias de álcool,
contudo dado a sua riqueza em potássio e
matéria orgânica, passou a ser aplicada na
lavoura, com grande sucesso econômico;
A vinhaça é produzida e utilizada durante toda a
safra canavieira, que em geral vai de maio a
dezembro;
VINHAÇA
78
VINHAÇA
É um subproduto do álcool ou da aguardente; 1 ton de cana moída: 800 L de vinhaça; pH 4,0 a 5,0; Apresenta bom teores de de K e N, mas é pobre em
P; É aplicada em grandes quantidades, antes do
plantio e é necessário alguns meses até que a fermentação se complete;
Área total: 50 a 400 m3/ha;
79
Tabela 9.1 – Características quali-quantitativas de vinhaças procedentes de mostos de melaço, de caldo e misto, segundo vários autores (adaptado de Centurion et al., s.d.)
Fonte:TEDESCO et al. (1999
80
Tabela 9.5 – Equivalência entre a composição química do metro cúbico de diferentes tipos de vinhaça e fertilizantes minerais (adaptado de Glória, 1976).
•Trabalhos demonstram a utilidade como fertilizante,
corretivo e condicionador do solo;
81
• Distribuição na lavoura: Forma pura ou diluída na
com água de lavagem e outras águas servidas (2:1)
ou (3:1), através da fertirrigação ou por veículo-
tanque:
• Fertirrigação por gravidade
• Fertirrigação por sulcos
• Fertirrigação por aspersão (pura ou diluída)
• Impactos da distribuição no campo: compactação,
erosão, corrosão);
VINHAÇA
82
83
RESÍDUO DE CURTUME
• são gerados 7,5 L de lodo adensado por pele (25
a 30% de sólidos);
• 270 mil t ano-1, sendo 150 mil t ano-1 (RS);
• Matéria orgânica de origem animal (pêlos, raspas
de pele, etc), misturados com sais inorgânicos
(processamento das peles);
• N é o principal nutriente predominam formas
orgânicas de N (proteínas);
• N protéico NH4+ NO3
-
84
RESÍDUO DE CURTUME
• Presença de cromo (III): complexos de alta
estabilidade com as proteínas da pele;
• P: 0,2 a 1%
• K: < 0,2%
• S: alto conteúdo na forma de sulfeto (depilação)
e sulfato (acidificação das peles),
• sulfeto a sulfato: liberação de H2SO4,
acidificante;
• Ca e Mg: hidróxidos e carbonatos,
85
FARINHAS E RESÍDUOS FRIGORÍFICOS
• Resíduos de origem animal: frigoríficos, matadouros
e abatedouros bovinos, suínos, aves, peixes e
outros animais;• Comércio: fina granulometria (farinha);• Aproveitamento: ração animal (composição pratica
e de nutrientes – Ca e P);• Resíduos:
- Sangue: Farinha de sangue dessecado
- Carne: Farinhas de carne e peixes: N- Cascos e Chifres: Farinha de cascos e
chifres: N na forma de queratina, 12 - 15% de N.
86
Utilização agrícola
- farinha de sangue: aplicação na pilha de
composto;
- farinha de carne e peixes: ração animal
- farinha de cascos e chifres: fertilizante
nitrogenado, fosfatado (0,25-2% de P2O5);
- farinha de ossos: tradicional (plástico);
- conteúdos intestinais de aves: C:N
87
LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)
•Apresentam uma composição bastante variável
• Elevado teor de MO e a presença de elementos químicos
possibilitam a sua utilização como condicionador das
propriedades físicas do solo e fonte de nutrientes para as
culturas;
• pH próximo a neutralidade: 6,0 a 7,0
• Altos teores de N, P e S aos estercos;≃
• K baixa concentração
• Ca e Mg: quantidades encontradas nos compostos;≃
88
LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)
• Conteúdo de Na: considerados altos problemas de ⇨
salinidade ;
• Confere altas concentrações de micronutrientes e
podem apresentar problemas com metais pesados;
• altas variações no conteúdo dos micronutrientes em
função da procedência;
• adições de P normalmente excedem a necessidade
da planta (↑P disponível).
89
90
91
LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)
• Aplicação:
Riscos de poluição do ambiente: metais pesados e
substâncias orgânicas;
transmissão de doenças ao homem e animais:
organismos patogênicos presentes no lodo.
92
LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)
• Índice de disponibilidade de N orgânico
• Utilizado para cálculo de dosagens agronômicas ambientalmente
seguras de lodos de esgoto, quando este no possui outros fatores
mais limitantes;
• Incubação de lodo + solo (Doses x tempo)
• análise de regressões: determinação do N mineralizável em
cada período.
• Taxa agronômica de aplicação: função da adubação
N, considerando os teores de N mineral no lodo com sua
umidade natural obtidos na análise química e a fração de
mineralização de N orgânico.
93
Exemplo: Doses: 3 – 6 - 12 e 24 t/ha + solo → incubadas
• Avaliação periódica de N mineral ( dias)
• N orgânico potencialmente mineralizável
• RL: fração de mineralização = 34% (34% do N mineraliza durante
o ciclo da cultura)
LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE)
y = 4,15x + 11
R2 = 0,911
0
25
50
75
0 5 10 15
Periodo (meses)
% d
e N
min
era
lizá
ve
l
94Fonte:TEDESCO et al. (1999).
Tabela 9.3 – Características e procedência de lodo de estação de tratamento de efluentes (adaptado de Vidor, 1999).
1 Cassol (1987); 2 Fuller & Warrick (1985); 3 Não fornecido
95
A turfa é uma substância fóssil geológica
relativamente recente, resultado da decomposição
de vegetais de pequeno porte que crescem e se
desenvolvem em meios líquidos.
Origem: Três fatores: sedimentação da areia,
argila e silte oriundos do terreno a montante, a
deposição de vegetais que crescem emergindo ou
sobrenadando a água e a contribuição das plantas
existentes nos bordos da região alagada.
TURFA
Fonte: Kiehl (1985)
97
TURFA
Utilização agrícola
- solo agrícola
- fertilizante orgânico simples
- fertilizante organomineral
- matéria prima para compostos
- cama animal
- veículo de microrganismos inoculantes
98
OUTRAS FONTES
LINHITO;
RESÍDUO DA FERMENTAÇÃO GLUTÂMICA;
RESÍDUOS DE MADEIRA;
BIOFERTILIZANTE;
RESTOS VEGETAIS
99
100
FERTILIZANTES ORGANO-MINERAIS
Enriquecimento de adubos orgânicos com
fertilizantes minerais, permite um balanceamento
dos nutrientes N – P – K, enriquecendo o fertilizante
orgânico nos nutrientes que se apresentam em
menores teores.
Fertilizantes orgânicos simples → P K < N (1,0 a ≃
2,0% N → 0,5 a 1,0% P e K
Conteúdo de N de 2 a 4 vezes maior que o
conteúdo de P e K;
101
Vantagens:
Facilidade de aplicação e menor custo ????
Menor custo de transporte ??????
Permite mistura de fertilizantes minerais
considerados incompatíveis
FERTILIZANTES ORGANO-MINERAIS
102
CÁLCULO DAS MISTURAS
Quantidades de fertilizante minerais
Quantidades de fertilizantes orgânicos
Teores de matéria orgânica do produto final
Umidade do produto final
Aritmeticamente ou estimados por tabelas
103
Tabela 5.2. Especificações dos fertilizantes organomineral e “composto”.
Fonte: Kiehl (1985)
104
• METAIS PESADOS NOS SOLOS
EFEITOS INDESEJAVEIS DA ADUBAÇÃO ORGANICA
105
106
Uso contínuo deve-se, ficar atento a determinados cuidados quanto a:
Fonte
Origem
Qualidade
Quantidade usada
107
OUTROS EFEITOS
• Disseminar plantas invasoras;
• Disseminação de agentes patogênicos;
• Promover efeito salino e mesmo toxidez de
amônio;
• Excesso de N – compromete qualidade de
determinadas espécies vegetais e em café o fruto;
• Fonte desbalanceada:esterco de gaiola (Ca
Mg/K;
• Acúmulo de K e Na: estruturação do solo;
108
OUTROS EFEITOS
- Resíduos de herbicidas – esterco bovino;
- Acúmulo de metais pesados;
- Acúmulo de P no solo (recomendação da
quantidade de esterco pela quantidade de N) –
uso continuo – eutrofização das águas.
109
“ “ É DEVER DE TODOS É DEVER DE TODOS PROTEGER E CONSERVAR O PROTEGER E CONSERVAR O
MAIOR PATRIMÔNIO MAIOR PATRIMÔNIO NACIONAL, POIS A NAÇÃO NACIONAL, POIS A NAÇÃO QUE DESTRÓI O SEU SOLO QUE DESTRÓI O SEU SOLO
DESTRÓI A SI MESMA”.DESTRÓI A SI MESMA”.
Flanklin Delano RooseveltFlanklin Delano Roosevelt
