impacto ambiental da aplicação de matérias fertilizantes ao solo · 2012. 12. 12. ·...

Impacto ambiental da aplicação de matérias fertilizantes ao solo

Ciclo de Encontros “A Ciência na Prevenção e Mitigação dos Riscos em Portugal” 2º Encontro – Riscos associados ao ambiente e qualidade do ar

Fundação Calouste Gulbenkian, 8 de Novembro de 2012

Pedro Jordão; Cristina Sempiterno; Lídia Farropas; Maria João Nunes; Filipe Pedra; Raquel Dias; Rui Fernandes; Amélia Castelo Branco; Isabel Castro; Paula Fareleira e Fátima Calouro

Da necessidade do uso de fertilizantes na agricultura

De acordo com a FAO:

A fertilização terá sido responsável por 55 % dos acréscimos de produçãoobservados nos últimos 30 anos do século XX.

O aumento da produtividade dos solos, em consequência da utilização defertilizantes, permitiu, no referido período, preservar 230 a 340 milhões dehectares de floresta e pastagens que, na ausência de tais ganhos de produção,teriam sido “convertidas” em terras de cultivo;

2Ciclo de Encontros “A Ciência na Prevenção e Mitigação dos Riscos em Portugal” 2º Encontro – Riscos associados ao ambiente e qualidade do ar


Atualmente, os adubos garantem mais de 40% dos nutrientes anualmenteextraídos pelas culturas em produção no mundo inteiro, prevendo-se que essevalor possa vir a atingir os 84%;

A FAO prevê a necessidade de aumentar a produção de alimentos em cercade 60 a 70% até 2050;

Para tal será necessário incrementar o consumo de adubos minerais,particularmente nos países em desenvolvimento, dada a baixa eficiência dageneralidade dos corretivos orgânicos e a sua dificuldade em suprir, de formaequilibrada, as necessidades das culturas em nutrientes.


Predicted 2005-2050 relative increase in regionalfertilizers demand to meet food requirements

(N+P2O5+K2O)

Sub-Saharan Africa 300%

Near East + North Africa 180%

3

Near East + North Africa 180%

South Asia 88%

East Asia 39%

Latin American & Caribbean 164%

Industrial countries 69%

Fonte: Drescher et al. 2011

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Fertilização desequilibrada em fósforo; solo ácido sem calagem (Programa PROCALFER)



- P e calagem


Maciço calcário da Serra do Sicó: Efeito da aplicação de azoto e fósforo sobre o coberto vegetal (pastagens de sequeiro, 1990)



+ NP


Efeito da fertilização NPK sobre pastagem natural (Mértola: Projeto AGRO 71, 2004)

+ NPK



+ NPK

Riscos associados à fertilização das culturas

No solo

� Os corretivos orgânicos, se aplicados de forma controlada, contribuem paraa melhoria da estrutura do solo, tal como os corretivos minerais alcalinizantese o gesso, indicado para a recuperação de solos salinos.

� Alguns fertilizantes poderão promover a acidificação do solo, o que seráparticularmente negativo em solos ácidos, de fraco poder tampão, como é ocaso dos solos de textura ligeira e pobres em matéria orgânica. Pelo contrário,

Impacto da aplicação de fertilizantes ao solo



caso dos solos de textura ligeira e pobres em matéria orgânica. Pelo contrário,em solos alcalinos, o efeito acidificante de alguns adubos poderá trazervantagens do ponto de vista disponibilização de nutrientes para as plantascultivadas.

� A aplicação de fertilizantes pode provocar alterações nas populaçõesmicrobianas do solo, o que se poderá traduzir na alteração da dinâmica deprocessos fundamentais de que depende, em larga medida, a fertilidade e aprodutividade do próprio solo.


Na água

� Os fertilizantes contêm nutrientes facilmente solúveis que no solo ficamsujeitos ao arrastamento pela água das chuvas ou da rega que se escoamsuperficialmente ou se infiltram em profundidade;

� Em consequência, pode verificar-se a eutrofização e a poluiçãoprogressiva de cursos de água e lençóis freáticos, conduzindo aodesequilíbrio e degradação de ecossistemas aquáticos e a inutilização de




desequilíbrio e degradação de ecossistemas aquáticos e a inutilização deaquíferos para o abastecimento de água potável.

� Tal é o caso do azoto que, sob a forma de nitrato, é muito solúvel na água,não sendo o ião nitrato retido no complexo de adsorção do solo, nemsuscetível de reagir com outros constituintes para dar origem a compostosinsolúveis ou de solubilidade reduzida.

� É facilmente arrastado para as camadas mais profundas do solo pelaságuas de percolação ou para os cursos de água pelas águas de escoamentosuperficial.


Na água

� O fósforo fica retido no solo mesmo se presente nos fertilizantes emformas facilmente solúveis, sendo diminutas as quantidades que se podemperder através das águas de infiltração ou de escoamento superficial.

� Pode ser arrastado para os cursos de água através das partículas de terraque se encontram em suspensão nas águas de escoamento superficial.




que se encontram em suspensão nas águas de escoamento superficial.

� Este fenómeno é sobretudo gravoso nos solos sujeitos a acentuadaerosão hídrica;

� Relativamente ao contributo do fósforo proveniente da aplicação defertilizantes, para a eutrofização das águas doces superficiais (naturalmentepobres em fósforo), estima-se que não ultrapasse 5 a 10% do total (SoveralDias, 2002).


Valorização agronómica de resíduos e subprodutos de origem diversa, dadas asquantidades relativamente elevadas de matéria orgânica e de nutrientes que veiculam eque justificam o interesse da sua aplicação ao solo como matéria fertilizante;

Existe o risco de veicularem para o solo metais pesados (As, Cd, Cr, Hg, Ni, Zn) que,ficando disponíveis, podem afetar negativamente a produtividade das culturas e, aoentrarem na cadeia alimentar, prejudicar de forma mais ou menos grave a saúde humana;

O solo como sistema de eliminação de resíduos e de subprodutos de origem diversa



É o caso da aplicação continuada ao solo de compostados de RSU e de lamas de ETARurbana dadas as elevadas quantidades habitualmente aplicadas e os teores relativamenteelevados de alguns metais pesados por vezes contidos nesses produtos;

Devido à sua origem, certas lamas de depuração e compostados de RSU podem contermicrorganismos patogénicos de origem fecal, tais como bactérias, vírus e parasitas, peloque a sua utilização na agricultura pode constituir um risco potencial de contaminação dosolo, de ambientes aquáticos ou da própria cadeia alimentar.




Efeito tóxico do Crómio sobre o rabanete

Prevenção dos riscos ambientais associados à fertilização

Alguns marcos históricos

Em meados do século XIX, na Estação Experimental de Rothamsted, início do trabalhoexperimental de suporte científico à utilização racional dos fertilizantes na agricultura;

Noutros países, o mesmo tipo de estudos foi sendo progressivamente realizado emdiversas estações experimentais;

Em Portugal, a experimentação com adubos terá começado na segunda metade doséculo XIX, por iniciativa de entidades oficiais, após a introdução do nitrato do Chile, do



século XIX, por iniciativa de entidades oficiais, após a introdução do nitrato do Chile, doguano do Perú e, mais tarde, do superfosfato de cal e de outros adubos no país;

Seguiu-se, nos anos 50 e 60 do século passado, a realização de estudos de fertilizaçãono âmbito dos diversos Planos de Fomento, com a realização de centenas de ensaios defertilização em todo o Continente e também na Ilha da Madeira;

Entre 1981 e 1987, com o apoio do governo dos Estados Unidos, desenvolvimento doPrograma PROCALFER (Programa de Correção, Fertilização e Forragens);

Continuação dos estudos de fertilização, financiados por diversas entidades eprogramas: PIDDAC – Investigação, PAMAF, AGRO 8.1, FCT, UE, Entidades privadas, …


Realização de estudos conducentes à definição da fertilização racional dasprincipais culturas inseridas nos sistemas de produção agrícola de PortugalContinental

Instalação de uma rede nacional de ensaios de fertilização a nível nacional;

Realização de ensaios em vaso;

Avaliação da resposta das produções à aplicação de N, P e K (e de outros nutrientes)em diferentes condições edafoclimáticas;

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Definição de valores de referência nacionais para interpretação dos resultados daanálise foliar (fruteiras, olival e vinha);

Calibração de métodos analíticos;

Instalação de campos de demonstração;

Elaboração de tabelas de fertilização para a generalidade das culturas nacionais;

Informatização do serviço de recomendações de fertilização com base nosresultados da análise de terra.



Realização de estudos no âmbito da redução da lixiviação denitratos de origem agrícola

Início dos estudos na década de 90;

Estudos de eficiência da fertilização azotada em diversas culturas e

condições edafoclimáticas;

Estudos de eficiência do azoto veiculado através de adubos

azotados de libertação controlada.

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azotados de libertação controlada.



Realização de estudos enquadrados numa estratégia comum dirigida àprevenção dos riscos associados à utilização de subprodutos e resíduoscomo matérias fertilizantes

Início dos estudos na década de 80;

Avaliação do valor fertilizante dos subprodutos e resíduos (capacidade parafornecer nutrientes às culturas;

Avaliação do efeito da sua aplicação sobre as características físico-químicas do

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Avaliação do efeito da sua aplicação sobre as características físico-químicas dosolo;

Avaliação do efeito da sua aplicação sobre o estado de nutrição das culturas e daqualidade dos produtos obtidos;

Definição de doses máximas de aplicação;

Calibração de métodos analíticos.



Avaliação agronómica de bagaços e águas ruças provenientes da extração do azeite

Em 2011 foram produzidas, no país, maisde 400.000 t de bagaço e de 140.000 m3 deágua-ruça (INE, 2011);

Estes produtos apresentam quantidadesrelativamente elevadas de matéria orgânicae de nutrientes, pelo que se justifica a sua



e de nutrientes, pelo que se justifica a suaeliminação através da aplicação ao solo, emcondições controladas.

No caso das águas ruças, a sua aplicaçãoao solo poderá suprir necessidades de águade rega.


Avaliação agronómica de bagaços e águas ruças provenientes da extração do azeite

As águas ruças são um produto ácido, rico em potássio (1,0 a 4,0 g/L);

Essencialmente constituídas por água (mais de 90% da sua constituição);

A presença de compostos fenólicos confere às águas-ruças um carácterbactericida e fito-tóxico.

Sendo um produto com elevado grau de salinidade, importa esclarecer em que



Os bagaços dos lagares de 2 fases são ricos em K e matéria orgânica, para alémde serem praticamente isentos de contaminação microbiana e de metais pesados.

Sendo um produto com elevado grau de salinidade, importa esclarecer em quemedida é que esta característica pode provocar danos no solo e nas plantascultivadas;


Efeito sobre o pH do solo: Nas primeiras 24 horasapós a aplicação da água ruça, verifica-se umdecréscimo no valor do pH do solo que, no entanto,não é permanente.

A aplicação de águas ruças ao solo permite reduzire, para algumas culturas, evitar o uso de adubospotássicos.

A redução do teor de nitratos induzida pela

Águas Ruças



aplicação da água ruça, mostra a necessidade deaplicar azoto mineral que permita compensar aimobilização temporária do azoto.

(Sempiterno, C. e Soveral Dias, J.C, 2004; Sempiterno C. , Fernandes, R. 2009 Fernandes1 & João Reis Mendes2009)


A aplicação de bagaços ao solo promove aumento dos níveis de Corgânico, do N total e da razão C/N e não altera os valores do pH e dacondutividade elétrica;

Os bagaços promovem o aumento do potássio extraível e de troca, damatéria orgânica e de alguns micronutrientes e o decréscimo acentuadodos teores de nitratos.

(Sempiterno, C. e Fernandes, R. 2008; Sempiterno, C., Fernandes, R, & Calouro, F. 2004)




Projeto PT0041 Rural Value – “Desenvolvimento sustentável para sistemas deagricultura extensiva ameaçados”

Abrangeu cerca de 100 ha, na região de Castro Verde

Foram injetadas lamas de depuração no solo. Todas as lamas observavam oscritérios de qualidade previstos na lei;

Alguns resultados:



Do ponto de vista da contaminação do solo com metais pesados, os teores observados no final do projetos eram, em todas as explorações, inferiores aos limites máximos referidos na legislação em vigor (DL 276/2009);


Projeto PT0041 Rural Value – “Desenvolvimentosustentável para sistemas de agricultura extensivaameaçados”

Após um ano de injeção de lamas, verificou-seum incremento da biodiversidade florística, emparticular das Asteraceae (Compostas) e Fabaceae

(Leguminosas) em detrimento das Poaceae

(Gramíneas);



(Gramíneas);

A injeção de lamas aumentou a atividade microbiológica no solo e conduziu aum melhor equilíbrio das quantidades de C e N presentes na biomassa microbiana,situações normalmente associadas a um aumento da fertilidade do solo.

A injeção das lamas resultou num melhor equilíbrio da razão C/N da biomassamicrobiana, favorecendo a reciclagem de azoto no solo e tornando menosprovável a sua perda para a atmosfera.


Avaliação do efeito da aplicação ao solo de compostados de RSU

Sobre o valor de alguns parâmetros químicos do solo recetor;

No controlo de microrganismos patogénicos do solo;

Sobre a absorção de metais pesados pelas culturas (grão e culturas edíveis);

(Gonçalves, M.S.; Costa, A.V.; Sempiterno, C.; Calouro, F. 1996, 2002)




Avaliação agronómica de lamas provenientes deestações de tratamento de água (ETAs) paraconsumo humano

Valor neutralizante idêntico ao do corretivo padrão(CaCO3), com interesse na correção dos valores de pHem solos ácidos, podendo contribuir para apreciáveisaumentos de produção;



As quantidades a aplicar devem ser determinadascaso a caso, com base na análise de terra da parcela abeneficiar, da cultura a instalar e do valorneutralizante da lama a utilizar;

(Costa, A.V.; Sempiterno, C.; Melo, L.R.P.; Gomes, C.J. 1999)


Estimar a quantidade máxima a aplicar sem riscosde perdas de N e P ao longo do perfil do solo;

Permite a acumulação de P no solo e a suadisponibilidade ao longo de vários ciclos culturais;

Quantidade máxima de aplicação ao solo

Avaliação do valor fertilizante de resíduos de matadouro: Potencial fornecedor de N e P



Quantidade máxima de aplicação ao soloaconselhada: 6 t ha-1;

Quantidades superiores podem originar perdasde P no solo e eutrofização de águas superficiais.

(Fernandes, R.; Sempiterno, C.; Calouro, F. 2010)


Fixação biológica de azoto pelas leguminosas

Avaliação da produtividade e da fixação biológica do azoto em pastagens naturais doAlentejo :

� Reduzida produção de leguminosas

� Reduzida fixação biológica do azoto (variando entre 0,1 kg ha-1 e 28,6 kg ha-1

Os valores da fixação biológica do azoto podem ser aumentados através:

� Da introdução de pastagens permanentes biodiversas ricas em leguminosas;



� Da introdução de pastagens permanentes biodiversas ricas em leguminosas;

� Melhoria do maneio do gado;

� Fertilização mineral adequada, à basede fósforo, potássio e calagem.

(Castro, I.V. e Ferreira, E. 2001, 2003)


Desenvolvimento de biofertilizantes fixadores de azoto em espécies não leguminosas

Desenvolvimento de um biofertilizante fixador deazoto para o azevém anual (Lolium multiflorum) atravésde:

� Caracterização/seleção, até à obtenção de umconjunto de isolados bacterianos com boacapacidade colonizadora e de promoção docrescimento da planta;



crescimento da planta;

� Isolamento de bactérias fixadoras de azotonativas de ecossistemas representativos demontado típicos de áreas pouco produtivas do sulde Portugal;

Pretende-se conseguir com uma redução tangível dos requisitos da planta em azotoexterno.

A seleção de estirpes que também desempenhem múltiplas funções relacionadas com apromoção do crescimento das plantas (solubilização de fosfatos ou produção de fito-hormonas) aumentará a probabilidade de obter melhores níveis de produção.

(Fareleira, P. e Castro, I.V. 2012)

Transferência de conhecimento para o setor

Publicações técnicas e de divulgação

Recomendações de fertilização

Formação profissional

Emissão de pareceres



Apoio à Tutela

Participação em Grupos de Trabalho institucionais;

Apoio especializado à elaboração de legislação de caráter agroambiental;

Suporte especializado à legislação sobre fertilizantes:

Emissão de pareceres.



Perspetivas futuras

Continuação dos estudos com o objetivo de prevenir os riscos ambientais e para asaúde humana da fertilização, promovendo um uso mais eficiente dos nutrientes e afertilização racional das culturas agrícolas, com vista a aumentar a produçãosalvaguardando a qualidade do solo, da água e do ar.

Para o que será necessário continuar a apresentar candidaturas às diversas Fontes deFinanciamento disponíveis, de acordo com as seguintes linhas de orientação:

� Atualização das Tabelas de Recomendações de Fertilização: As alterações introduzidas nossistemas de produção (novas culturas e variedades nas rotações culturais tradicionais)



sistemas de produção (novas culturas e variedades nas rotações culturais tradicionais)impõem a instalação de novas redes de ensaios de fertilização nas regiões produtoras, demodo a otimizar a fertilização, conciliando a necessidade de obtenção de produções unitáriasmais elevadas com a devida proteção ambiental do solo e da água;

� Estabelecimento de valores de referência para interpretação dos resultados da análisefoliar (para apoio à recomendação de fertilização), em fruteiras de interesse regional mas queconstituem nichos de mercado com elevado interesse para o setor produtivo;

� Estudo da fertilização de culturas aromáticas e medicinais para as quais não foi aindaestudada a fertilização mais adequada e o seu efeito na qualidade do produto final (extraçãode óleos, p.ex.);

Perspetivas futuras (cont.)

� Estudo da aplicação de fertilizantes orgânicos ao solo, designadamente compostados deRSU e de outras origens, com vista, entre outros, a confirmar os níveis de metais pesadosintroduzidos no solo e atualmente autorizados na legislação nacional, bem como a suaabsorção pelas culturas edíveis;

� Continuação da avaliação de métodos laboratoriais para extração de metais pesados dosolo e aperfeiçoamento dos modelos estatísticos para sua a estimação a partir dos teorestotais presentes no solo;

� Estabelecimento de valores de referência para os teores de metais pesados em solos



� Estabelecimento de valores de referência para os teores de metais pesados em solosagrícolas nacionais não poluídos;

� Estudo de biofertilizantes, melhor adaptadas a condições de stress hídrico, associados aespécies e variedades de interesse cultural com vista à diminuição das fertilizações azotadas.

A informação adquirida permitirá atualizar o serviço de recomendações de fertilizaçãoproporcionado aos utentes do INIAV, I.P. e facultar à Administração bases técnico-científicas mais sólidas que fundamentem as exigências de caráter ambiental inscritas nalegislação ligada ao setor agroflorestal.

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