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unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

Ps-Graduao em Agronomia

Manejo do nitrognio no feijoeiro de inverno em sucesso a milho e Brachiaria em

sistema plantio direto

Autor:

Flvio Ferreira da Silva Binotti

Orientador:

Orivaldo Arf

Co-orientador:

Salatier Buzetti

Ilha Solteira SP

13/08/2009

Campus de Ilha Solteira

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM AGRONOMIA

Manejo do nitrognio no feijoeiro de inverno em sucesso a milho e Brachiaria em sistema plantio direto

FLVIO FERREIRA DA SILVA BINOTTI

Orientador: Prof. Dr. Orivaldo Arf Co-orientador: Prof. Dr. Salatier Buzetti

Tese apresentada Faculdade de

Engenharia - UNESP Campus de Ilha

Solteira, para obteno do ttulo de Doutor

em Agronomia.

Especialidade: Sistemas de Produo

Ilha Solteira SP Agosto/2009

FICHA CATALOGRFICA

Elaborada pela Seo Tcnica de Aquisio e Tratamento da Informao

Servio Tcnico de Biblioteca e Documentao da UNESP - Ilha Solteira.

Binotti, Flvio Ferreira da Silva.

B614m Manejo do nitrognio no feijoeiro de inverno em sucesso a milho e

Brachiaria em sistema plantio direto / Flvio Ferreira da Silva Binotti. --

Ilha Solteira : [s.n.], 2009.

178 f. : il. (algumas color.)

Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia

de Ilha Solteira. Especialidade: Sistemas de Produo, 2009

Orientador: Orivaldo Arf

Co-orientador: Salatier Buzetti

Bibliografia: p. 137-152

l. Plantas Efeito do nitrognio. 2. Feijo irrigado. 3. Plantio direto.

4. Nitrognio na agricultura. 5. Uria.

Ofereo

A Deus e aos meus pais, pela oportunidade de mais uma conquista

Josefa Ferreira da Silva

Carlos Binotti Filho

Minha homenagem e eterna gratido

A todos os meus ex-professores, especialmente queles mediadores da minha

formao em Agronomia, da Faculdade de Engenharia, Unesp Campus de Ilha

Solteira.

Dedico

Minha Noiva

Eliana Duarte Cardoso

Agradecimentos Especiais

A Deus, pela vida e oportunidades que tem me proporcionado, aos meus pais, exemplos de

honestidade e dignidade, pelo sacrifcio, amor e dedicao durante minha vida e minha noiva Eliana Duarte

Cardoso pela dedicao, apoio, compreenso e auxlio; que contriburam muito por essa conquista, pois esteve

ao meu lado nos momentos difceis, que me fortalecem a cada dia.

Ao meu primo Eng. Agr. Eduardo Urbonas, tia Aparecida Silva Urbonas e tio Joo Urbonas (in

memoriam), pela ajuda direta e indireta em todos os aspectos da minha vida.

A Wilson Alves Cardoso, Aparecida Duarte Cardoso, Luiz Gabriel Cardoso Novais e Cristiane

Duarte Cardoso Novais, pela amizade, carinho, cortesia e pelas acomodaes nos ltimos meses do

Doutorado.

Ao professor Dr. Orivaldo Arf pela valiosa orientao acadmica dedicada nos ltimos anos que

trabalhamos juntos, que me revelou autntica demonstrao de profissionalismo, competncia, humildade,

confiana e companheirismo a minha pessoa, os quais me fizeram amadurecer e me desenvolver

profissionalmente, aprendendo tanto com o seu trabalho quanto pela oportunidade de observar sua forma de

pensar e agir, a quem considero no s como um amigo, mas como um exemplo de vida.

Ao professor Dr. Salatier Buzetti pela valiosa orientao acadmica, ateno, auxlio prestado,

pela amizade e cortesia durante o Doutorado.

Aos professores Dr. Marco Estquio de S e Dra. Kuniko Iwamoto Haga pela ateno, auxlio

prestado, principalmente pela amizade e confiana dedicados a minha pessoa durante o Doutorado.

Agradecimentos

Ao professor Dr. Marco Estquio de S, Dra. Kuniko Iwamoto Haga, Dra. Neli Cristina Belmiro

dos Santos e professor Dr. Leandro Borges Lemos pela participao da avaliao deste trabalho,

contribuindo amplamente para torn-lo mais completo, atravs de suas sugestes e crticas.

A Selma Maria Buzetti de Moraes pelos valiosos auxlios nas anlises de laboratrio.

A Gilberto Rosa Filho, Rildo Santana do Nascimento, Jean Fernando dos Santos Sousa e Talles

Eduardo Borges dos Santos pelo auxlio e amizade durante os tempos bons e difceis na conduo do

trabalho em campo, contribuindo direta ou indiretamente para a realizao deste trabalho.

Aos funcionrios da Fazenda de Ensino e Pesquisa.

Aos funcionrios da Seo de Ps-Graduao.

Aos bibliotecrios pela dedicao e ateno dispensadas.

Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior (CAPES), pela concesso da bolsa

e Fundao de Amparo a Pesquisa do Estado de So Paulo (FAPESP), pelo financiamento do projeto de

pesquisa.

Aos colegas de mestrado e Doutorado Engenheiros Agrnomos Gilberto Rosa Filho, Danilo

Marcelo Aires dos Santos, Fernando Miqueletti, Samuel Ferrari, Ronaldo Cintra Lima, Ana Paula da Silva

de Campos; Fabiana da Silva de Campos; Ednamar Gabriela Pal e Dbora Cristiane Nogueira.

Enfim, agradeo a todos que me ajudaram a ser hoje uma pessoa melhor em todos os aspectos e

aqueles que at neste momento no foram lembrados, porm, jamais esquecidos.

Reflexo

A maior glria no est em nunca ter cado, mas em levantar todas as vezes que cai.

Evitamos muitos erros quando temos a humildade de aprender com a experincia dos outros.

Os verdadeiros mestres de um homem nem sempre so os seus professores, mas todos aqueles

de quem, nos acasos da vida, recebe exemplo e lio.

A nica derrota em nossa vida desanimar diante das dificuldades.

Com organizao e tempo, encontra-se o segredo de fazer tudo e de faz-lo bem feito.

Mesmo para um grande sbio, no vergonha alguma aprender sempre mais, inclusive a

mudar de opinio.

preciso escolher um caminho que no tenha fim, mas ainda assim, caminhar sempre na

expectativa de encontr-lo.

Aquele que no evita o vcio far dele o seu suplcio.

O preconceito filho da ignorncia.

A boa educao moeda de ouro, em toda parte tem valor.

Eng. Agr. FLVIO FERREIRA DA SILVA BINOTTI concluiu o Ensino Mdio em dezembro de 1999 no

Colgio XV de Abril, Brasil. Em maro de 2000 iniciou o curso de Agronomia na Unesp Campus de Ilha Solteira.

Como aluno de graduao foi estagirio em Sistemas de produo arroz e feijo e, Beneficiamento e Tecnologia de

Sementes, sendo por 35 meses bolsistas, dos quais 30 meses bolsista da Fundao de Amparo Pesquisa do Estado

de So Paulo FAPESP e 5 meses monitor bolsista na disciplina de Fisiologia Vegetal I e II do curso de

Agronomia e Biologia. Participou tambm de cinco congressos brasileiros e quatro de iniciao cientfica dentre o

qual foi premiado como Jovem Talento Cientfico do curso de Agronomia - tendo desenvolvido o Trabalho Manejo

do solo e da adubao nitrogenada na cultura do feijo, XI Reunio de Iniciao Cientfica da Unesp - Campus de

Ilha Solteira em 2003. Concluiu o curso de graduao em dezembro de 2004 com Honra ao mrito - Melhor aluno

da turma de concluintes 2004 (Agronomia), com os prmios CREA-SP de formao profissional de 2004 e Instituto

de Engenharia. Ficou Classificado em primeiro lugar no processo seletivo do programa de Ps-graduao ao nvel de

Mestrado em Agronomia Especialidade em Sistemas de Produo, na Unesp Campus de Ilha Solteira, onde em

maro de 2005 iniciou o curso. Foi bolsista da Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior

CAPES, concluindo o mesmo em Julho de 2006. Nessa mesma instituio foi classificado (1 lugar no processo

seletivo) e iniciou em maro de 2007 a Ps-graduao ao nvel de Doutorado em Agronomia Especialidade em

Sistemas de Produo , onde obteve o ttulo de Doutor em agosto de 2009.

Ministrou aulas no Centro Estadual de Educao Tecnolgica Paula Souza (CEETEPS)

para os cursos tcnicos de Alimentos, Agroindstria, Agricultura, Gesto da Empresa

Rural e Produo Agropecuria. Atuou como Assistente Agropecurio I na coordenadoria

de Defesa Agropecuria da Secretaria de Agricultura e Abastecimento (SP). Possui

habilitao para emisso de certificado fitossanitrio de Origem (CFO/CFOC).

Atualmente membro do grupo de pesquisa arroz irrigado por

asperso/feijo de inverno (UNESP/FEIS), possui vinte e oito resumos, trinta

e nove resumo expandido em anais de eventos, nove artigo cientfico publicado

em peridico, oito participao de banca examinadora de trabalho de concluso

de curso de graduao e vinte e uma participaes em eventos.

BINOTTI, F. F. S. Manejo do nitrognio no feijoeiro de inverno em sucesso a milho e Brachiaria em sistema plantio direto. 2009. 178f. Tese (Doutorado) - Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista-UNESP, Ilha Solteira, 2009.

Autor: Eng. Agr. Flvio Ferreira da Silva Binotti

Orientador: Prof. Dr. Orivaldo Arf

Co-orientador: Prof. Dr. Salatier Buzetti

Resumo O nitrognio um nutriente que pode propiciar efeitos benficos na

produtividade, na qualidade qumica e fisiolgica das sementes de feijo. Assim,

de fundamental importncia saber qual o momento adequado para sua aplicao e a

fonte de N a ser utilizada, alm da interao com a prtica da inoculao de

sementes com Rhizobium spp., em sistema plantio direto. O objetivo do trabalho foi

o de estudar o efeito da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de

nitrognio no desenvolvimento, produtividade, qualidade qumica e fisiolgica de

sementes do feijoeiro de inverno no sistema plantio direto em sucesso a milho e

Brachiaria. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados em esquema

fatorial 2x2x8, com quatro repeties. O trabalho foi desenvolvido em Latossolo

Vermelho Distrfico argiloso, Selvria (MS) em dois anos (2006 e 2007) e os

tratamentos foram constitudos pela combinao de inoculao de sementes

(presena e ausncia) com Rhizobium tropici (estirpes SEMIA 4077 + SEMIA 4080),

fontes de nitrognio (uria 45% de N e Entec 26 - 26 % de N + 13% de S +

inibidor da nitrificao) e modos de aplicao de nitrognio (testemunha sem N, 30

dias antes da semeadura DAS, 15 DAS, semeadura, 15 dias aps semeadura no

estdio V2 DASe, 30 DASe no estdio V4, 1/3 Semeadura + 2/3 15 DASe, 1/3

Semeadura + 2/3 30 DASe) na dose de 90 kg ha-1. A uria o adubo nitrogenado

recomendado para feijoeiro de inverno irrigado, podendo ser aplicado

antecipadamente aos 15 DAS ou na semeadura e/ou cobertura. A inoculao

propiciou maior teor de carboidratos (acares livres e amido) nas sementes, porm,

no tem influencia diretamente na qualidade fisiolgica e produtividade.

Palavras - chave: Phaseolus vulgaris, Rhizobium tropici, inoculao de sementes, fonte de nitrognio, modo de aplicao e antecipao do N.

BINOTTI, F. F. S. Management of nitrogen in the winter common bean in succession to corn and Brachiaria in no tillage system. 2009. 178f. Thesis (Doctor) - Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista-UNESP, Ilha Solteira, 2009.

Author: Eng. Agr. Flvio Ferreira da Silva Binotti

Adviser: Prof. Dr. Orivaldo Arf

Co-Adviser: Prof. Dr. Salatier Buzetti

Abstract Nitrogen is a nutrient that may provide beneficial effects on yield,

physiological and chemical quality of common bean seeds. So, it is fundamental

importance to know what the right time for its application and the source of N to be

used in addition to interaction with the practice of seed inoculation with Rhizobium

spp. in no tillage system. The objective of the work was to study the effect of seed

inoculation, nitrogen sources and split in the growth, yield, physiological and chemical

quality of the common bean seeds in the winter in no tillage system over graminea, in

a dystrophic clayey Latosol Haplustox, MS. The work was carried out in two years

(2006 and 2007) in a randomized blocks design using a factorial scheme 2x2x8 and

4 repetitions, constituted by seed inoculation with Rhizobium tropici (presence and

absence), two sources of nitrogen (urea - 45% nitrogen and Entec 26 - 26 % de N +

13% de S + DMPP molecules aiming to inhibit nitrification) and eight stadia of

nitrogen application (control without N application, 30 days before sowing DBS, 15

DBS, at sowing S, 15 days after sowing DBSe, 30 DBSe, 1/3 S + 2/3 15 DBSe,

1/3 S + 2/3 30 DBSe) at 90 kg ha-1. The urea nitrogen is recommended for irrigated

winter common bean and can be applied in advance at 15 DBS or at sowing and/at

sidedressing. The inoculation provided higher content of carbohydrates (free sugars

and starch) in seeds however, does not directly influence the physiological quality

and yield.

Words key: Phaseolus vulgaris, Rhizobium tropici, seed inoculation, nitrogen source,

application way and anticipation of N.

Lista de figuras

Figura 1 - Culturas que representam a produo de gros no territrio nacional e suas contribuies em porcentagem no cenrio graneleiro nacional no ano de 2008. ______________________________________________ 22

Figura 2- Ciclo bioqumico do nitrognio nos agroecossistemas. ______________ 29 Figura 3 - Ciclo do nitrognio. O nitrognio da atmosfera varia desde a forma gasosa

de ons reduzidos, antes de ser incorporado a compostos orgnicos nos organismos vivos. Algumas etapas envolvidas no ciclo do nitrognio esto representadas._____________________________________________ 30

Figura 4 - Representao hipottica do efeito da aplicao de N na semeadura +

cobertura (A), ou antes da semeadura + semeadura (B) do milho e alteraes no contedo de NO3

- e da biomassa microbiana do solo, no sistema plantio direto. _______________________________________ 33

Figura 5 - Nitrificao potencial em solos extrados da rizosfera de quatro espcies

de Brachiaria. _____________________________________________ 36 Figura 6 - Nitrificao de N-NH4 de diferentes fontes de nitrognio. ____________ 36 Figura 7 - Desnitrificao potencial em solos extrados da rizosfera de quatro

espcies de Brachiaria. ______________________________________ 38 Figura 8 - Desnitrificao potencial de solos sob sistema plantio direto e

convencional. ____________________________________________ 38 Figura 9 - Fontes de nitrognio e perdas por lixiviao (ESN= uria revestida). ___ 43 Figura 10 - Emisses de N2O em cultura de milho aps trigo (PC = plantio

convencional; PD = plantio direto; CM = cultivo mnimo). ____________ 44 Figura 11 - Produtividade de milho irrigado e recuperao aparente de nitrognio de

diferentes fontes (SA = sulfato de amnio; IN = inibidor da nitrificao; ESN = uria revestida). ______________________________________ 44

Figura 12 - Relao entre uma tonelada de uria e a quantidade necessria de

outros adubos nitrogenados para se obter a mesma quantidade de nitrognio. ________________________________________________ 46

Figura 13 - Distribuio do consumo brasileiro de adubos nitrogenados. ________ 46 Figura 14 - Perspectivas de crescimento do mercado brasileiro de uria. Taxa de

crescimento do mercado (2008-2020) de 3,4% ao ano. _____________ 47

Figura 15 - Efeito do pH do solo sobre a volatilizao da uria e do sulfato de

amnio. __________________________________________________ 48 Figura 16 - Volatilizao da amnia aps 15 dias da aplicao. _______________ 49 Figura 17 - Imagem IKONOS da rea do experimento. ______________________ 80 Figura 18 - Esquema cronolgico das diferentes etapas durante a conduo do

experimento em campo, Selvria (MS), 2006. _____________________ 85 Figura 19 - Esquema cronolgico das diferentes etapas durante a conduo do

experimento em campo, Selvria (MS), 2007. _____________________ 86 Figura 20 - Teores de nutrientes da fitomassa da cultura antecessora, Selvria (MS),

2006 e 2007. _____________________________________________ 100 Figura 21 - Retorno potencial de nutrientes da cultura antecessora, Selvria (MS),

2006 e 2007. _____________________________________________ 100

Lista de tabelas

Tabela 1 - Resultados da anlise qumica do solo na profundidade de 0-0,20 m.

Selvria (MS), 2006 e 2007. ___________________________________ 81

Tabela 2 - Principais caractersticas das espcies de Rhizobium nodulantes do gnero Phaseolus (SANTOS, 2009). ____________________________ 88

Tabela 3 - Populao inicial e final em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. ______________________________________________ 102

Tabela 4 - Nmero de ndulos por planta e massa seca de planta em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. _______________ 104

Tabela 5 - Teores de nitrognio e enxofre foliares em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. ___________________________________ 106

Tabela 6 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente ao teor de enxofre foliar em feijoeiro de inverno em funo de inoculao de sementes e fontes de nitrognio. Selvria (MS), 2007. ___ 107

Tabela 7 - Nmero de vagens e sementes planta-1 em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. ___________________________________ 108

Tabela 8 - Nmero de sementes vagem-1 e massa de 100 sementes em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. _______________ 110

Tabela 9 - Produtividade em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. ____________________________________________________ 111

Tabela 10 - Desdobramento da interao significativo da anlise de varincia referente produtividade em feijoeiro de inverno em funo de fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006. ____________ 112

Tabela 11 - Teores de nitrognio e aminocidos nas sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007._______________________________ 117

Tabela 12 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente ao teor de aminocidos em sementes de feijo em funo de inoculao de sementes e fontes de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006. _______________________________________________________ 118

Tabela 13 - Teores de protena bruta e solvel nas sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007. __________________________________ 119

Tabela 14 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente ao teor de protena solvel em semente de feijo em funo de inoculao de sementes e fontes de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006. _______________________________________________________ 120

Tabela 15 - Rendimento de protena bruta e solvel em feijoeiro de inverno em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006 e 2007. _________________________ 122

Tabela 16 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente ao rendimento de protena bruta em feijoeiro de inverno em funo de fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006. _______________________________________________________ 123

Tabela 17 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente ao rendimento de protena solvel em feijoeiro de inverno em funo de fontes e modos de aplicao de nitrognio. Selvria (MS), 2006. _______________________________________________________ 123

Tabela 18 - Teores de acares livres (AL) e polissacardeos solveis em gua (WSP) nas sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007. ___________________________________________________ 125

Tabela 19 - Teores de amido e carboidrato total nas sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007._______________________________ 127

Tabela 20 - Primeira contagem de germinao (5 dias) e germinao total (9 dias) de sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007. ___ 129

Tabela 21 - Primeira contagem de germinao (5 dias) e ndice de velocidade de germinao de sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007. ___________________________________________________ 130

Tabela 22 - Desdobramento da interao significativa da anlise de varincia referente primeira contagem de germinao em sementes de feijo em funo de inoculao de sementes e fontes de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006. ______________________________________________ 131

Tabela 23 - Envelhecimento acelerado e condutividade eltrica de sementes de feijo em funo da inoculao de sementes, fontes e modos de aplicao de nitrognio. Ilha Solteira (SP), 2006 e 2007. ___________ 132

Lista de grficos

Grfico 1 - Precipitao (mm), umidade relativa mdia (%) e temperatura mdia

(C), durante a conduo do experimento, Selvria (MS), 2006. Dias antes da 1a adubao (DAA), dias aps emergncia de plntulas (DAEP), dias antes da semeadura (DAS) e dias aps semeadura (DASe). _________ 82

Grfico 2 - Precipitao (mm), umidade relativa mdia (%) e temperatura mdia (C), durante a conduo do experimento, Selvria (MS), 2007. Dias antes da 1a adubao (DAA), dias aps emergncia de plntulas (DAEP), dias antes da semeadura (DAS) e dias aps semeadura (DASe). __________ 83

Grfico 3 - Precipitao (mm), umidade relativa mdia (%) e temperatura mdia (C), no perodo de 4 de abril de 2006 at 8 de agosto de 2007, Selvria (MS). ____________________________________________________ 84

Lista de abreviaturas

AL - Acares livres

B. - Brachiaria

DAA - Dias antes 1 adubao antecipada

DAEP - Dias antes da emergncia das plntulas

DAM Dias aps o manejo da fitomassa

DAPEP - Dias aps da emergncia das plntulas

DAS - Dias antes da semeadura

DASe - Dias aps semeadura

DMPP - 3,4 dimetilpirazol-fosfato

FA - Farinha (sementes de feijo com casca modas em moinho tipo Wiley)

FAQ - Fase aquosa

MCW - Metanol, clorofrmio e gua, na proporo 12:5:3

MS - Massa Seca

N - Nitrognio

PCA - cido perclrico

R. - Rhizobium

R1 - Resduo 1

R2 - Resduo 2

R3 - Resduo 3

S - Enxofre

S1 - Sobrenadante 1

S2 - Sobrenadante 2

S2 - Sobrenadante 3

SPD - Sistema Plantio Direto

TCA - cido tricloroactico

WSP - Polissacardeos solveis em gua

Lista de siglas

ANDA - Associao Nacional para Difuso de Adubos

AOAC - Association of Official Analytical Chemists

CONAB - Companhia Nacional de Abastecimento

EMBRAPA - Empresa de Pesquisa Agropecuria

FEBRAPDP - Federao Brasileira de Plantio Direto na Palha

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

IEA - Instituto de Economia Agrcola

MAPA - Ministrio da Agricultura, Pecuria e do Abastecimento

UNESP - Universidade Estadual Paulista

Sumrio

1. Introduo ______________________________________________________ 20

2. Reviso Bibliogrfica _____________________________________________ 22

2.1. Informaes sobre a cultura do feijo ___________________________________ 22

2.2. Nitrognio __________________________________________________________ 24 2.2.1. Ciclo bioqumico do nitrognio _______________________________________________________ 28 2.2.2. Mineralizao e Imobilizao de nitrognio _____________________________________________ 31 2.2.3. Nitrificaro e desnitrificao do nitrognio ______________________________________________ 34 2.2.4. Perdas de nitrognio por volatilizao, lixiviao e eroso _________________________________ 39 2.2.5. Fixao simbitica do nitrognio ______________________________________________________ 39 2.2.6. Fontes de nitrognio ________________________________________________________________ 42

2.2.6.1. Uria ____________________________________________________________________________ 45 2.2.6.2. Entec 26

(sulfonitrato de amnio) _____________________________________________________ 50

2.3. Sistema plantio direto X Planta de cobertura X Microrganismos X Nitrognio __ 51

2.4. Qualidade qumica e fisiolgica de sementes _____________________________ 60

2.5. A adubao nitrogenada para o feijoeiro _________________________________ 66 2.5.1. Interferncia do manejo do nitrognio sobre o desenvolvimento e produtividade do feijoeiro ____ 68 2.7.2. Interferncia do manejo do nitrognio na composio qumica e fisiolgica das sementes de feijo _______________________________________________________________________________________ 74

3. Material e Mtodos _______________________________________________ 80

3.1. Caractersticas do local _______________________________________________ 80

3.2. Delineamento experimental e tratamentos utilizados _______________________ 81

3.3. Histrico e manejo da rea experimental _________________________________ 87

3.4. Instalao e conduo do experimento __________________________________ 87

3.5. Avaliaes realizadas _________________________________________________ 89 3.5.1. Desenvolvimento e produtividade _____________________________________________________ 89

3.5.1.1. Determinao do teor e retorno potencial de nutrientes da fitomassa seca da cultura de cobertura. ___ 89 3.5.1.2. Percentual de cobertura do solo _______________________________________________________ 90 3.5.1.3. Populao de plantas inicial e final _____________________________________________________ 90 3.5.1.4. Nmero de ndulos por planta ________________________________________________________ 90 3.5.1.5. Massa seca da planta _______________________________________________________________ 91 3.5.1.6. Teor de nitrognio e enxofre na folha ___________________________________________________ 91 3.5.1.7. Componentes de produo ___________________________________________________________ 91 3.5.1.8. Produtividade _____________________________________________________________________ 91 3.5.2. Qualidade qumica das sementes _____________________________________________________ 92

3.5.2.1. Teor de nitrognio das sementes ______________________________________________________ 92 3.5.2.2. Teor de protena bruta das sementes ___________________________________________________ 92 3.5.2.3. Teor de protena solvel das sementes _________________________________________________ 93

3.5.2.3.1. Extrao da protena solvel ________________________________________________________ 93

3.5.2.3.2. Quantificao da protena solvel ____________________________________________________ 93

3.5.2.4. Rendimento de protena bruta e solvel por hectare _______________________________________ 94 3.5.2.5. Teor de aminocidos e carboidratos das sementes ________________________________________ 94

3.5.2.5.1. Extrao de aminocidos e carboidratos das sementes ___________________________________ 94 3.5.2.5.2. Quantificao ____________________________________________________________________ 95

3.5.2.5.2.1. Aminocidos________________________________________________________________________________ 95 3.5.2.5.2.2. Carboidratos________________________________________________________________________________ 95

3.5.3. Qualidade fisiolgica das sementes ___________________________________________________ 96

3.5.3.1. Determinao do grau de umidade _____________________________________________________ 96 3.5.3.2. Teste de germinao _______________________________________________________________ 96 3.5.3.3. Primeira contagem de germinao _____________________________________________________ 96 3.5.3.4. ndice de velocidade de germinao ____________________________________________________ 97 3.5.3.4. Envelhecimento Acelerado ___________________________________________________________ 97 3.5.3.6. Condutividade eltrica_______________________________________________________________ 97

3.6. Anlise estatstica ___________________________________________________ 98

4. Resultados e Discusso __________________________________________ 99

5. Consideraes finais ____________________________________________ 134

6. Concluses ____________________________________________________ 136

Referncias ______________________________________________________ 137

20

1. Introduo

O Brasil o maior produtor de feijo comum (Phaseolus vulgaris L.), sendo

um produto de destacada importncia nutricional (protenas e carboidratos),

econmica e social. O cultivo de inverno contribui com 22 % da produo nacional,

sendo que a regio centro sul tem uma participao de 50 % dessa produo, com

produtividade mdia de 2.164 kg ha-1 (COMPANHIA NACIONAL DE

ABASTECIMENTO- CONAB, 2009).

O cultivo do feijo de inverno em sistema plantio direto (SPD) uma realidade

brasileira, com viabilidade dentro de um esquema de sucesso e/ou rotao de

culturas, pelo seu ciclo curto, fixao de nitrognio, adaptaes edafoclimticas e

alto potencial produtivo. A escolha da planta de cobertura fundamental para a

viabilidade do sistema e as gramneas so as mais indicadas para o SPD nas

regies tropicais. O milho, por exemplo, muito utilizado, por ser uma espcie com

gros comercializveis e as Brachiarias se destacam por seus efeitos benficos para

o feijoeiro. O consrcio entre culturas de gros com forrageiras, denominado de

Sistema Santa F, propicia palhada com alta quantidade e qualidade (alto teor de

lignina, polifenis e relao C/N) para o SPD, entretanto, podem causar dificuldades

durante a implantao da cultura do feijo.

Com o aumento dos preos dos fertilizantes nitrogenados, muitas vezes no

refletindo o aumento do preo de venda da produo, torna-se de extrema

importncia o aprimoramento de prticas que promovam a maximizao do

aproveitamento do nitrognio mineral, melhoria na fixao biolgica do nitrognio e

sua disponibilidade para as plantas em momentos de maior absoro pela cultura,

visando assim, a sustentabilidade do sistema de produo da cultura do feijo

Um questionamento muito freqente em SPD refere-se poca mais

adequada de aplicao do nitrognio durante o ciclo da cultura e a necessidade de

seu parcelamento (BARBOSA FILHO; SILVA, 2001). Neste sistema, os processos

de mineralizao e imobilizao so muito importantes porque alteram as respostas

das culturas aplicao de nitrognio. Nessas condies h tendncia de se

antecipar a aplicao de nitrognio em relao semeadura para que no ocorra o

comprometimento da adequada disponibilidade de N s plantas em momentos de

21

maior exigncia, em vista da eventual imobilizao do nitrognio pela microbiota do

solo, evitando, assim, a diminuio da disponibilidade de N-mineral para a cultura

seguinte (BARBOSA FILHO et al., 2005a).

A uria uma das fontes de N de maior utilizao pelos agricultores,

entretanto, um dos inconvenientes da uria a perda do N por volatilizao da

amnia. Visando maior eficincia dos adubos nitrogenados, recentemente foi

lanado no mercado brasileiro o adubo ntrico amoniacal denominado Entec 26

[sulfonitrato de amnio que possui 26% de N total e 12% de enxofre, na sua maior

parte na forma amoniacal (18,5% amoniacal e 7,5% na forma ntrica)], que apresenta

em sua composio molculas DMPP (3,4 dimetilpirazol-fosfato), que promove a

inibio temporria das bactrias Nitrosomonas, do solo. Dessa forma, interfere no

processo de nitrificao, tendo por um tempo varivel maior quantidade de nitrognio

amoniacal do adubo no solo e, conseqentemente, menores perdas de N por

lixiviao e desnitrificao, alm de menores riscos de contaminao ambiental. A

reduo na transformao do nitrognio da forma N-amoniacal para a forma N-

ntrica so caminhos que podem modificar a dinmica do N nos sistemas de

produo.

O feijoeiro apresenta condies de beneficiar-se da simbiose com rizbio, por

ser uma leguminosa. Porm, h necessidade de estudos para avaliar o efeito da

inoculao com estirpes eficientes selecionadas, como do Rhizobium tropici,

verificando, seus efeitos benficos na melhoria de produtividade e/ou economia de

adubo mineral. Para obteno de altas produtividades de feijo necessria a

aplicao de fertilizantes nitrogenados, pois, o feijoeiro um hospedeiro que pode

nodular com espcies de rizbios nativos do solo, que tem baixa eficincia na

fixao de N, mas competem pelos stios de infeco. Para otimizao do processo

simbitico, necessrio conhecer as interaes da simbiose com o manejo da

adubao nitrogenada para cada sistema de cultivo.

O objetivo desse trabalho foi avaliar a ausncia ou presena da inoculao de

sementes com estirpes de Rhizobium tropici, fontes e modos de aplicao de

nitrognio no desenvolvimento, produtividade, qualidade qumica e fisiolgica de

sementes do feijoeiro de inverno no sistema plantio direto em sucesso a milho e

Brachiaria.

22

2. Reviso Bibliogrfica

2.1. Informaes sobre a cultura do feijo

O Brasil o segundo produtor mundial de feijoeiros do gnero Phaseolus e o

primeiro da espcie Phaseolus vulgaris. A importncia dessa produo deve-se ao

fato do feijo, alm de se constituir um dos alimentos bsicos da populao

brasileira, um dos principais produtos fornecedores de protena na dieta alimentar

das classes sociais, economicamente dos menos favorecidos. No Brasil, a mdia

atual de consumo de feijo de cerca de 12,7 kg hab-1 ano-1, existindo preferncias

de cor, tipo de gro e qualidade culinria em algumas regies do Pas (EMPRESA

BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECURIA- EMBRAPA, 2009).

As culturas que ocuparam as maiores participaes na produo nacional de

gros em 2008 foram a soja, com 41,2 %, o milho com 40,3 %, o arroz com 8,3 %,

trigo 4,1 % e o feijo aparece em quinto lugar com 2,3 % da participao (Figura 1).

Figura 1 - Culturas que representam a produo de gros no territrio nacional e suas contribuies

em porcentagem no cenrio graneleiro nacional no ano de 2008. Fonte: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica- IBGE (2009)

23

A produo total brasileira estimada de feijo para safra de 2008/09 foi de

3.763.600 toneladas, com uma rea plantada de 4.087.800, 3.993.000 e 4.183.300

hectares e com produtividades mdias de 817, 882 e 900 kg ha-1 nas safras de

2006/07, 2007/08 e 2008/09, respectivamente (CONAB, 2009). A produtividade

mdia da cultura do feijo no Brasil, no entanto, considerada baixa, uma vez que,

utilizando tcnicas mais adequadas de cultivo, existe possibilidade, em curto prazo,

de duplicar ou mesmo triplicar a produtividade obtida com essa cultura.

A comercializao do feijo no mercado interno muito instvel devido a sua

rpida perda de qualidade e grande influncia que exercem os "atravessadores" na

formao do preo final do produto. O preo mdio recebidos pelos agricultores por

saca de 60 kg de feijo foi de R$ 132, R$ 110, R$ 81 e R$ 78 reais, para os meses

de janeiro, fevereiro, maro e abril de 2009, respectivamente. Verifica-se uma

variao nos preos, com valores de R$ 216 reais por saca, para dezembro de 2007,

at valores de R$ 28 reais por saca, para maro de 2000, evidenciando os maiores

preos para todo o ano de 2008 e final de 2007 (INTITUTO DE ECONOMIA

AGRCOLA- IEA, 2009).

O feijo tem uma ampla adaptao edafoclimtica que permite seu cultivo,

durante todo o ano, em quase todos os estados da federao, sendo possvel

explorar a cultura em trs pocas diferentes, no mesmo ano: a safra "das guas",

cujo cultivo feito de agosto a novembro, com predominncia na Regio Sul; a safra

"da seca" realizado de janeiro a maro, abrangendo a maioria dos estados

produtores e a safra "de inverno", de abril a julho. O advento da 3 safra contribuiu

para um grande avano tecnolgico da cultura, que implica, para uma boa produo,

a utilizao de alta tecnologia e a administrao da lavoura em moldes empresariais.

A produo de feijo de inverno no sistema irrigado por asperso, com

predominncia do piv central, est concentrada nas Regies Centro-Oeste e

Sudeste, nos Estados de Minas Gerais, Gois e So Paulo (EMBRAPA, 2009).

A rea plantada com feijo da terceira safra foi de 824, 813 e 780 mil

hectares, com produtividades mdias de 941, 1.024 e 969 kg ha-1 nas safras de

2006/07, 2007/08 e 2008/09, respectivamente, tendo o estado do Mato Grosso do

Sul uma produtividade mdia de 1.100, 1.510 e 1.333 kg ha-1 nas safras de 2006/07,

2007/08 e 2008/09, respectivamente, para o feijoeiro de inverno (CONAB, 2009).

24

O feijoeiro exigente em nutrientes devido, principalmente, do seu sistema

radicular superficial, alm de seu ciclo curto (ROSOLEM; MARUBAYASHI, 1994).

Atravs dos principais indicadores do setor de fertilizantes brasileiro verificou-

se, um consumo, produo e importao 22.429.232 t, 8.875.905 t e 15.411.586 t de

fertilizantes em 2008, sendo 8,8 %, 9,6 % e 12,1 % menor que em 2007,

respectivamente. A quantidade de produto agrcola, saca de feijo de 60 kg

necessrio para adquirir 1 tonelada de fertilizantes foi de 6,2 para o ano de 2008

(ANDA ,2009).

Pela ordem crescente de absoro, os nutrientes mais absorvidos pelo

feijoeiro so: macronutrientes: N>K>Ca>Mg>S>P nitrognio >potssio >clcio

>magnsio >enxofre >fsforo. micronutrientes: Fe>Mn>Zn>B>Cu>Mo ferro

>mangans >zinco >boro >cobre >molibdnio. As quantidades mdias de

macronutrientes exportadas por tonelada de gros de feijo so: 32,2 kg de N, 3,7

kg de P, 18,6 kg de K, 3,2 kg de Ca, 3,1 kg de Mg e 9,2 kg de S. As quantidades

mdias de micronutrientes exportadas por tonelada de gros so: 7,5 g de B, 3 g de

Cu, 20 g de Fe, 6 g de Mn, 0,75 g de Mo e 15 g de Zn (OLIVEIRA; FAGERIA, 2003).

Os teores adequados de nutrientes nas folhas do feijoeiro (em %), na poca do

florescimento so, para macronutrientes: N (2,8-6,0), P (0,25-0,50), K (1,8-2,5), Ca

(0,8-3,0), Mg (0,25-0,70) e S (0,20-0,25). Os teores adequados dos micronutrientes,

em mg/kg, so: B (30-60), Cu (10-20), Fe (100-450), Mn (30-300) e Zn (20-100),

segundo Oliveira e Fageria (2003).

O fornecimento de nutrientes ao feijoeiro de fundamental importncia,

principalmente o nitrognio, que em geral o exigido em maiores quantidades

(MALAVOLTA, 1979).

2.2. Nitrognio

O nitrognio um nutriente absorvido em quantidades mais elevadas pela

maior parte das culturas. Entre as deficincias nutricionais que ocorrem nas culturas,

a de nitrognio a mais freqente. Alm disso, em condies adversas,

principalmente as relacionadas ao teor de matria orgnica, umidade e textura do

25

solo, poca e mtodo de aplicao do fertilizante, o nitrognio um elemento que se

perde facilmente por lixiviao, volatilizao e desnitrificao no solo. Em

decorrncia disso, a eficincia de sua utilizao pelas plantas baixa, de 50 a 60%.

O N que pode ser disponibilizado s plantas e que define o potencial produtivo das

culturas provm do ar atmosfrico, no caso da maioria das leguminosas, da matria

orgnica do solo, da reciclagem dos resduos de culturas anteriores e dos

fertilizantes nitrogenados de origem mineral ou orgnica (KLUTHCOUSKI et al.,

2005).

As plantas superiores so capazes de absorver o nitrognio sob diferentes

formas: aminocidos, uria, amnio e, predominantemente, sob a forma de nitrato.

As leguminosas, indiretamente, atravs de fixao biolgica, podem aproveitar o

nitrognio molecular do ar, assimilado a partir de amidas ou uredios. Quando se

utiliza o adubo na forma amoniacal, alm da acidez gerada na reao de nitrificao,

a prpria absoro do on amnio libera prtons H+ no meio, provocando um

abaixamento do pH. A absoro do nitrato pelas plantas provoca um aumento de

concentrao de cidos orgnicos, como cido mlico, funcionando como um

mecanismo de neutralizao. O nitrognio protico a maior frao existente no

tecido vegetal, correspondendo em torno de 80 a 85% do N total (FLOSS, 2008).

Em cada 100g de protena h 16,5% de nitrognio. Assim, sementes com

altos teores de protena so grandes exportadores de nitrognio. Alm de ser

constituinte dos aminocidos proticos e livres, o nitrognio est presente em outros

compostos nitrogenados importantes. Destaque-se a formao de bases

nitrogenadas (purinas e pirimidinas), constituintes dos cidos nuclicos (DNA e

RNA), perfazendo em torno de 10% (FLOSS, 2008).

A assimilao de nutriente em particular do nitrognio requer uma srie

complexa de reaes bioqumicas, que esto entre as reaes de maior demanda

energtica dos organismos vivos. Na assimilao do nitrato (NO3-), o nitrognio

desse composto convertido em uma forma mais energtica, o nitrito (NO2-) e,

ento, em uma forma ainda mais energtica, o amnio (NH4+), e finalmente em

nitrognio-amida da glutamina. Plantas como as leguminosas, por exemplo,

estabelecem uma relao simbionte com bactrias fixadoras de nitrognio, para

converter o nitrognio molecular (N2) em amnia (NH3), que o primeiro produto

26

estvel no processo natural de fixao; entretanto, em pH fisiolgico, a amnia

protonada para formar o on amnio - NH4+ (TAIZ; ZEIGER, 2004).

ASSIMILAO DO NITRATO (TAIZ; ZEIGER, 2004)

As plantas assimilam a maioria do nitrato absorvido por suas razes em

compostos orgnicos nitrogenados. A primeira etapa do processo a reduo do

nitrato em nitrito no citoplasma. A enzima nitrato redutase catalisa a reao:

NO3- + NAD(P)H + H+ + 2e- NO2

- + NAD(P)+ + H2O

onde NAD(P)H indica NADH ou NADPH.

Nitrato redutase a principal protena contendo molibdnio encontrada nos

tecidos vegetativos em um dos sintomas da deficincia do molibdnio o acmulo

de nitrato, devido a diminuio da atividade da nitrato redutase.

O nitrito (NO2-) um on altamente reativo e potencialmente txico. As clulas

vegetais transportam rapidamente o nitrito originado pela reduo do nitrato do

citosol para o interior dos cloroplastos nas folhas e nos plastdios das razes. Nessas

organelas, a enzima nitrito redutase reduz o nitrito a amnio de acordo com a

seguinte reao geral:

NO2- + 6 Fdred + 8H

+ + 6e- NH4+ + 6 Fdox + 2H2O

onde a Fd representa a ferredoxina e os smbolos subscritos red e ox, so forma

reduzida e oxidada, respectivamente.

ASSIMILAO DO AMNIO (TAIZ; ZEIGER, 2004)

As clulas vegetais evitam a toxicidade do amnio pela rpida converso do

amnio gerado a partir da assimilao do nitrato ou da fotorrespirao em

aminocidos. A principal via para esta converso envolve a ao seqencial da

27

glutamina sintetase e da glutamato sintase. A glutamina sintetase (GS) combina o

amnio com o glutamato para formar a glutamina:

Glutamato + NH4+ + ATP glutamina + ADP + PI

As plantas possuem duas classes de GS, uma no citosol e a outra nos

plastdios das razes ou nos cloroplastos das partes areas. As formas citoslicas

so expressas durante a germinao de sementes ou no feixe vascular das razes e

partes areas, produzindo glutamina para o transporte do nitrognio intracelular. A

GS nos plastdios das razes forma o nitrognio amida que consumido localmente,

enquanto que a GS dos cloroplastos das partes areas reassimila o NH4+ da

fotorrespirao. Os nveis elevados de glutamina nos plastdios estimulam a

atividade da glutamato sintase (GOGAT). Essa enzima transfere o grupo amida da

glutamina para o 2-oxoglutarato, produzindo duas molculas de glutamato. As

plantas possuem dois tipos de GOGAT (um recebe eltron do NADH e, o outro,

eltrons da ferredoxina Fd).

A enzima do tipo NADH (NADH-GOGAT) esta localizada nos plastdios de

tecidos no-fotossintetizantes como razes e feixes vasculares de folhas em

desenvolvimento. Nas razes a NADH-GOGAT esta envolvida na assimilao do

NH4+ absorvido da rizosfera, enquanto que, nos feixes vasculares de folhas em

desenvolvimento, a NADH-GOGAT assimila a glutamina translocada das razes ou

das folhas senescentes.

A glutamato sintase do tipo ferrodoxina-dependente (Fd-GOGAT)

encontrada nos cloroplastos e age no metabolismo fotorrespiratrio do nitrognio.

Tanto a quantidade da protena quanto a sua atividade aumentam com os nveis de

luz. As razes, em particular naquelas sob nutrio com nitrato, tem Fd-GOGAT nos

plastdios. Provavelmente, a finalidade da Fd-GOGAT das razes seja incorporar a

glutamina gerada durante a assimilao do nitrato.

A glutamato desidrogenase (GDH) catalisa uma reao reversvel que

sintetiza ou desamina o glutamato:

2-Oxoglutarate + NH4+ + NAD(P)H glutamato + H2O + NAD(P)+

28

Uma forma NADH-dependente do GDH encontrada nas mitocndrias e uma

forma NAD(P)H-dependente ocorre nos cloroplastos de rgos fotossintticos.

Embora ambas as formas sejam relativamente abundantes, elas no podem

substituir a rota da GS-GOGAT para a assimilao do amnio, tendo como funo

principal desanimar o glutamato.

Uma vez assimilado em glutamina e glutamato, o nitrognio incorporado em

outros aminocidos por meio de reaes de transaminao.

2.2.1. Ciclo bioqumico do nitrognio

O nitrognio esta presente em diversas formas na biosfera. A atmosfera

contm uma vasta quantidade (cerca de 78% por volume) de nitrognio (N2). Porm,

esse grande reservatrio de nitrognio no esta diretamente disponvel para os

organismos vivos. A obteno de nitrognio da atmosfera requer a quebra de uma

ligao tripla covalente de excepcional estabilidade, entre os dois tomos de

nitrognio (NN) para produzir amnia (NH3) ou nitrato (NO3-). Tais reaes,

conhecidas como fixao de nitrognio, podem ser obtidas por processo industrial e

por processo natural (TAIZ; ZEIGER, 2004).

No sistema solo-planta de um agroecossistema (Figura 2) as principais

formas de adio de N podem ser caracterizadas como sais de amnio e nitratos

trazidos pela precipitao pluviomtrica; aplicao de fertilizantes nitrogenados,

obtidos atravs da fixao industrial do N2 atmosfrico pelo homem; aplicao de

fertilizantes orgnicos de origem animal ou vegetal; fixao biolgica do N2,

realizada por microrganismos, de forma simbitica e assimbitica (SILVA, 2005).

29

Figura 2- Ciclo bioqumico do nitrognio nos agroecossistemas. Fonte: (PICCOLO, 2005)

Muitos compostos bioqumicos presentes nas clulas vegetais possuem

nitrognio. Por exemplo, o nitrognio encontrado no nucleosdeo fosfato e nos

aminocidos que formam a estrutura dos cidos nuclicos e das protenas,

respectivamente. Apenas elementos como oxignio, o carbono e o hidrognio so

mais abundantes nas plantas que o nitrognio. A maioria dos ecossistemas naturais

e agrrios apresenta um expressivo ganho na produtividade aps serem fertilizados

com nitrognio inorgnico, atestando a importncia desse elemento. Os processos

naturais fixam nitrognio, por meio dos seguintes processos (TAIZ; ZEIGER, 2004):

- Relmpagos. Os relmpagos so responsveis por aproximadamente 8% do

nitrognio fixado. Convertem o vapor de gua e oxignio em radicais hidroxilas

livres altamente reativos, em tomos de hidrognio livres e em tomos de oxignio

livre, que atacam o nitrognio molecular (N2) para formar o cido ntrico (HNO3).

Posteriormente, esse cido ntrico precipita a Terra junto com a chuva.

30

- Reaes fotoqumicas. Cerca de 2% do nitrognio fixado derivado de reaes

fotoqumicas entre xido ntrico gasoso (NO) e oznio (O3), produzindo o cido

ntrico (HNO3).

- Fixao biolgica do nitrognio. Noventa por cento (90%) do nitrognio restante

resultam da fixao biolgica, nos quais as bactrias ou algas azuis

(cianobactrias) fixam o N2 em amnio (NH4+).

Uma vez fixado o amnio ou o nitrato, o nitrognio entra no ciclo

biogeoqumico, passando por vrias formas orgnicas ou inorgnicas antes de,

eventualmente, retornar a forma de nitrognio molecular (Figura 3).

Figura 3 - Ciclo do nitrognio. O nitrognio da atmosfera varia desde a forma gasosa de ons

reduzidos, antes de ser incorporado a compostos orgnicos nos organismos vivos. Algumas etapas envolvidas no ciclo do nitrognio esto representadas.

Fonte: Taiz e Zeiger (2004).

Os ons amnios (NH4+) e nitrato (NO3

-) gerados pela fixao ou liberados por

decomposio da matria orgnica do solo, tornam-se objetos de intensa

31

competio entre plantas e microrganismos. Para permanecerem competitivos, os

vegetais desenvolveram mecanismos para capturar esses ons, a partir da soluo

do solo, to rpido quanto possvel. Sob as concentraes elevadas no solo, que

ocorrem aps a fertilizao, a absoro do amnio e do nitrato pelas razes pode

exceder a capacidade de uma planta em assimilar esses ons, levando ao seu

acmulo nos tecidos vegetais (TAIZ; ZEIGER, 2004).

2.2.2. Mineralizao e Imobilizao de nitrognio

De acordo com Calegari et al. (1998) a mineralizao da matria orgnica

um processo dinmico caracterizado pela transformao do material orgnico em

substncias orgnicas (como os cidos orgnicos e hmus) ou mineralizadas (como

nitratos, fosfatos, sulfatos, formas amoniacais, gs carbnico, gua, etc). Este

processo ocorre mais intensamente nas regies tropicais e est diretamente ligado

s condies de umidade, temperatura, aos microrganismos e s caractersticas

mineralgicas do solo. A elevada taxa de decomposio dos resduos vegetais nas

regies quentes e midas contribui para a imediata liberao dos nutrientes que

foram absorvidas pelas plantas. Alm disso, a rpida decomposio pode contribuir

para diminuio dos patgenos.

Pela mineralizao, a matria orgnica, especialmente restos orgnicos de

origem mais recente, decomposta, com a liberao de gs carbnico e formam

minerais de nitrognio, bem como enxofre e fsforo. A liberao de nitrognio

mineral da matria orgnica favorecida por valores baixos da relao C/N da

matria orgnica. A mineralizao do nitrognio orgnico processa-se por diversas

etapas e as reaes, promovidas por microrganismos, culminam com a formao de

nitrato (RAIJ, 1991). Para que se estabelea esse processo, necessrio a

ocorrncia da reao de aminao, que a decomposio hidroltica de protenas e

liberao de aminas e aminocidos. Em meio neutro as bactrias so dominantes na

quebra de protenas com o envolvimento de alguns fungos e actinomicetos, mas sob

condies cidas, os fungos prevalecem. A reao de amonificao, representada

32

pelo processo que retoma o nitrognio incorporado para a forma de amnia. Uma

populao muito diversificada de bactrias (aerbicos e anaerbicos), fungos e

actinomicetos so capazes de liberar amnio (HAVLIN et al., 2005, citados por

SANTOS, 2009).

A mineralizao a converso do N orgnico em N mineral (NH4+ e NO3

-),

realizada por microorganismos quimiorganotrficos. Esse processo, nos

agroecossistemas, governado pelas condies edafoclimticas, onde a

temperatura, a umidade, a relao C/N dos resduos vegetais, a textura do solo, o

pH e o tipo de argila so os principais fatores controladores do mesmo. A velocidade

de decomposio/mineralizao e, conseqente utilizao do N contido no adubo

verde, resduos de culturas comerciais e plantas daninhas, depende de suas

caractersticas, principalmente a relao C/N, lignina/N e polifenis/N, teor de N de

lignina e de polifenis. Existem fatores ambientais que tambm afetam a

disponibilidade do N no solo para as plantas, relacionados sua ao sobre a

atividade de microorganismos decompositores, destacando-se a temperatura e a

umidade, o teor e a localizao da matria orgnica do solo e a quantidade de

resduo vegetal deixado ou adicionado ao solo (AMADO et al., 2002).

De acordo com Barber (1995) citado por Santos (2009), aproximadamente 2%

do nitrognio no solo mineralizado a cada ano. Presumindo uma camada de solo

de 0,20m de espessura e densidade de 1,3, isto representa de 10 a 200 kg N anual

liberado do solo. Como a maioria dos solos apresenta um total de N na faixa de 0,05

a 0,1% N, eles liberam de 25 a 50 kg ha-1 N por ano. Normalmente, o teor de N total

da camada de 0 a 0,20m dos solos brasileiros cultivados varia de 0,05 a 0,5% de N,

o que equivale de 1.000 a 10.000 kg ha-1 (MALAVOLTA, 1980). Isto representa

disponibilidade de 20 a 200 kg ha-1 de N.

A imobilizao de nitrognio consiste na incorporao de nitrognio na forma

mineral ao protoplasma dos microrganismos. O processo favorecido em solos com

relao C/N muito acima daquela encontrada em solos cultivados bem drenados,

situada em torno de 10, ou quando so incorporados ao solo restos orgnicos

frescos de relao C/N alta (RAIJ, 1991).

S (1999) verificou efeito da aplicao de nitrognio na semeadura + cobertura

(A), ou antes da semeadura + semeadura (B) do milho, e suas alteraes no

33

contedo de NO3- e da biomassa microbiana do solo, no sistema plantio direto

(Figura 4).

Figura 4 - Representao hipottica do efeito da aplicao de N na semeadura + cobertura (A), ou

antes da semeadura + semeadura (B) do milho e alteraes no contedo de NO3- e da

biomassa microbiana do solo, no sistema plantio direto. Fonte: S (1999).

A imobilizao caracteriza-se no fenmeno oposto a mineralizao,

representando a passagem do N na forma mineral, oriundo dos fertilizantes minerais

ou orgnicos (reimobilizao) para a forma orgnica, entretanto, esse processo alm

de ser promovido por microorganismos quimiorganotrficos, realizado, tambm,

34

pelas plantas atravs da assimilao e incorporao em seus tecidos. Apesar da

reduo drstica do teor de N mineral no solo na presena de resduos de alta

relao C/N (>30:1), a imobilizao no representa uma perda irreversvel de N para

a cultura subseqente, em virtude da populao microbiana no crescer

indefinidamente, comeando a ocorrer progressiva liberao de N a partir do ponto

em que o carbono facilmente oxidvel comea a desaparecer (LOPES et al., 2004).

A maioria dos pesquisadores considera a relao C/N de 25/1 como o ponto de

equilbrio, onde inferior a essa comea a ocorrer liberao de N para o solo.

Ressalta-se, entretanto, que esses processos ocorrem no solo simultaneamente,

podendo ocorrer a reimobilizao e remineralizao do mesmo pool de N. Mas, se

por um lado a biomassa microbiana imobiliza o nitrognio, diminuindo a sua

disponibilidade para as culturas, por outro, pode se constituir em uma fonte de

nitrognio potencialmente mineralizvel. Os nutrientes imobilizados pela comunidade

microbiana podem atingir valores elevados, mas a sua reciclagem e liberao so

mais rpidas do que as de outras fraes da matria orgnica do solo. medida que

ocorre a morte dos microrganismos, estes so rapidamente mineralizados pelos

microrganismos remanescentes, liberando os nutrientes imobilizados no processo

conhecido como remineralizao (MARY et al., 1996). Tal processo pode suprir uma

quantidade significativa de nitrognio para as plantas (BONDE, 1988).

2.2.3. Nitrificaro e desnitrificao do nitrognio

A nitrificao constitui-se na oxidao do N amoniacal (forma mais oxidada do

nitrognio no solo, N2O). Esse processo mediado, predominantemente, por

microrganismos quimiolitotrficos especializados, onde as bactrias do gnero

Nitrosomonas transformam NH4+ a NO2

-, e as do gnero Nitrobacter transformam

NO2- a NO3

-. O processo acidificante para o meio em virtude da liberao de H+

durante as reaes (VICTRIA et al., 1992).

35

NITRIFICAO

Em sistemas agrcolas a nitrificao promove aumento do nitrato o qual o

produto final do processo, sendo que isso provoca aumento do N solvel na soluo

do solo e esse N no adsorvido pelos minerais de argila por ser um nion, portanto

no se acumula no solo e tende a ser lixiviado para os rios, lagos e guas

subterrneas (desfavorvel do ponto de vista da qualidade do meio ambiente)

(PICCOLO, 2005).

A nitrificao um bom indicador da atividade biolgica e fertilidade do solo.

um processo sensvel s alteraes do ambiente, e pode ser medido com razovel

preciso e, por isso, tem sido bastante usado para avaliar os efeitos de vrios

poluentes qumicos na biologia do solo. Deve-se salientar, porm, que uma reduo

na nitrificao no de todo indesejvel, por permitir uma maior manuteno do

nitrognio na superfcie do solo, j que o on amnio pode ser adsorvido por seus

colides (VICTORIA et al., 1992).

Em um trabalho em um solo podzlico Vermelho-Amarelo sob quatro

espcies de Brachiaria, Lpez et al. (1998) observaram (Figura 5), que o potencial

de nitrificao no solo extrado da zona de influncia das razes nos tratamentos

Brachiaria brizantha, Brachiaria radicans e Brachiaria humidicola aumentou

sensivelmente, nesse sentido. Tal fato somente no foi observado para Brachiaria

decumbens que, a taxa de nitrificao neste tratamento, foi praticamente nula. Na

Figura 6 esto apresentados os resultados de nitrificao do N-NH4 de diferentes

fontes de nitrognio

NH4 + 1/2 O2 NO2- + H2O + 2 H

+ + 66 Kcal (Nitrosomonas)

NO2- + 1/2 O2 NO3

- + 18 Kcal (Nitrobacter)

36

Figura 5 - Nitrificao potencial em solos extrados da rizosfera de quatro espcies de Brachiaria. Fonte: (LPEZ et al., 1998).

Figura 6 - Nitrificao de N-NH4 de diferentes fontes de nitrognio. Fonte: Sims (1991) citado por Collamer (2007).

37

A discusso da desnitrificao est intimamente ligada ao destino do NO3- no

solo. Geralmente o NO3- no solo tem 3 destinos (CASSINI, 2009):

Assimilao refere-se a sua assimilao pela biomassa de plantas. Este

processo realizado por enzimas denominadas genericamente de redutases, que

convertem o NO3- em NH4

+, o qual incorporado em carbono orgnico gerando

aminocidos para a sntese protica.

Desassimilao ou volatilizao refere-se ao processo de desnitrificao.

Neste caso os microrganismos heterotrficos utilizam o nitrato como aceptor final de

eltrons e prtons, no processo de respirao anaerbia. As enzimas que realizam

este processo so, tambm, denominadas redutases. As primeiras transformaes

nesta seqncia de eventos so semelhantes ao processo assimilativo (Nitrato

redutase e nitrito redutase).

Lixiviao O nion NO3- tem grande mobilidade no solo, devido a

prevalncia de cargas negativas. Assim, o nitrato presente em horizontes superficiais

do solo pode facilmente ser percolado e acumular em lenis freticos.

O processo de desnitrificao consiste na reduo microbiana de nitrito e

nitrato com a liberao de nitrognio molecular e xido nitroso (N2O). , tambm,

conhecida como desnitrificao enzimtica. Na desnitrificao o N perdido ou

volatilizado para a atmosfera. Ela essencialmente um mecanismo respiratrio em

que o nitrato substitue o oxignio molecular, e por isso , tambm, denominada de

respirao de nitrato.

NO3- NO2

- NO N2O N2

Formas volteis

Em um trabalho em um solo podzlico Vermelho-Amarelo sob quatro

espcies de Brachiaria, Lpez et al. (1998) observaram (Figura 7) que o potencial de

desnitrificao apresentou um comportamento que, no geral, tendeu ao oposto do

observado para o potencial de nitrificao, onde claramente destaca-se a influncia

de B. decumbens com o mais alto potencial de desnitrificao. Para este fato, no se

tem uma explicao clara, mas poderia se pensar que B. decumbens condiciona o

38

desenvolvimento de uma comunidade microbiana desnitrificante. Atravs da

evoluo de N-N2O (em um perodo de 72 horas) observou-se tendncia maior

desnitrificao em solos sob plantio direto (Figura 8).

Figura 7 - Desnitrificao potencial em solos extrados da rizosfera de quatro espcies de Brachiaria. Fonte: (LPEZ et al., 1998).

Figura 8 - Desnitrificao potencial de solos sob sistema plantio direto e convencional. Fonte: (LPEZ et al., 1998).

39

2.2.4. Perdas de nitrognio por volatilizao, lixiviao e eroso

A volatilizao caracteriza-se numa forma de perda gasosa de N como NH3,

que ocorre pela hidrlise enzimtica da uria no solo, condicionada por diversos

fatores como: temperatura do solo, vento, umidade do solo, umidade relativa do ar,

resduos vegetais, teor de matria orgnica do solo, textura do solo e presena da

enzima urease. A diminuio do potencial de perdas ocorre quando esse gs passa

para o on amnio (NH4+), que depende do pH em torno do grnulo da uria e da

umidade do solo.

Outra forma de perda do nitrognio por lixiviao, sendo que a mesma

ocorre em ordem crescente: N-orgnico > NH4+ > NO3

-. Como a maioria dos solos

apresentam cargas negativas, os nions indiferentes com relao carga negativa

do solo, como NO3-, no so retidos e, portanto, tornam-se passveis de

arrastamento pelas guas de percolao (RAIJ, 1991).

As perdas por eroso envolvem todas as formas de N no solo e so

dependentes da declividade da rea, erodibilidade do solo, regime pluviomtrico,

natureza da vegetao e adoo de prticas conservacionistas. No processo de

eroso pelo escorrimento superficial, a principal forma arrastada a matria

orgnica do solo e/ou resduos em fase de decomposio, devido sua menor

densidade e localizao principalmente na superfcie do solo. A remoo pelos

produtos agrcolas de origem vegetal ou animal, necessariamente, no se constitui

em uma perda de N, porque o elemento parte integrante do produto e

indispensvel a sua obteno. Contudo, sob ponto de vista de retirada do solo pode

ser considerada uma perda.

2.2.5. Fixao simbitica do nitrognio

A fixao biolgica representa a forma mais importante de fixar o nitrognio

atmosfrico N2 em amnio, representando, assim, o ponto-chave do ingresso do

40

nitrognio molecular no ciclo biogeoqumico do nitrognio. Certas bactrias podem

converter o nitrognio atmosfrico em amnio. A maior parte desses organismos

procariontes fixadores de nitrognio tem vida livre no solo. Poucos formam

associaes simbiontes com plantas superiores, nas quais o procarionte fornece

diretamente a planta hospedeira o nitrognio fixado em troca de outros nutrientes e

carboidratos. Tais simbioses ocorrem nos ndulos formados nas razes dos vegetais

contendo bactrias fixadoras (TAIZ; ZEIGER, 2004).

A simbiose entre as leguminosas e os rizbios no obrigatria. As plntulas

de leguminosas desenvolvem-se sem qualquer associao com rizbios e podem

permanecer em tal condio durante todo o seu ciclo de vida. Os rizbios, tambm,

ocorrem como organismos de vida livre no solo, entretanto, sob condies limitantes

de nitrognio, os simbiontes procuram uns aos outros, por meio de uma elaborada

troca de sinais. A sinalizao, o processo de infeco e o desenvolvimento de

ndulos fixadores de nitrognio envolvem genes especficos tanto da planta

hospedeira quanto dos simbiontes (TAIZ; ZEIGER, 2004).

Atravs do processo de fixao biolgica do nitrognio algumas bactrias

pertencentes ao gnero Rhizobium conseguem infectar as razes do feijoeiro, formar

ndulos e fixar biologicamente o nitrognio do ar (N2), fornecendo esse nutriente

que, de outro modo, teria que ser adicionado via fertilizante (HUNGRIA, 1994).

Malavolta (1987), Arf (1994) consideram que o feijoeiro, sendo uma leguminosa,

capaz de suprir parte de sua exigncia em nitrognio atravs do processo de fixao

simbitica, conseguindo fixar atravs desse processo de 20 a 30 % do nitrognio

que necessita, contribuindo dessa forma para economia da adubao nitrogenada.

Porm, essa capacidade bastante inferior se comparada cultura da soja que

consegue fixar de 40 a 70% da sua exigncia em nitrognio.

Segundo Rosolem (1996), o feijoeiro por possuir um sistema radicular

pequeno e pouco profundo, deve ser cultivado em solos com pH em H2O na faixa de

6,0 a 6,5, para maior eficincia do aproveitamento da fixao simbitica, evitando a

fitoxicidade de alumnio e de mangans e prevenindo a deficincia de

micronutrientes, sendo ainda, de fundamental importncia, o efeito da calagem no

crescimento radicular, o que torna a planta mais apta a produzir quando as

condies hdricas so adversas.

41

Atualmente buscam-se fontes alternativas de nitrognio que propiciem um

melhor aproveitamento do mesmo por parte da planta ou, em outras palavras, que

propiciem uma liberao desse nutriente de forma gradativa, proporcionando maior

produtividade e rentabilidade. O emprego da inoculao na cultura do feijoeiro com

Rhizobium ssp. vem crescendo em meios aos produtores, uma vez que resultados

experimentais evidenciam que o potencial de fixao de nitrognio do feijoeiro em

campo pode chegar at 110 kg ha-1 por cultivo, embora para maioria das cultivares

utilizados no Brasil, que apresentam boa nodulao e ciclo de 80 a 90 dias, a fixao

de nitrognio pode ficar em torno de 30 kg ha-1 por cultivo, tendo em vista os

padres mdio brasileiros de adubao para cultura do feijoeiro (SANTOS, 2009).

A fixao biolgica do nitrognio nem sempre consegue suprir todo o nitrognio

necessrio para que o feijoeiro tenha altos rendimentos porque, acredita-se que isto

ocorra por causa da falta de carboidratos para suportar altas taxas de fixao de

nitrognio nos ndulos presentes no sistema radicular na fase posterior ao incio da

florao, quando a planta tem maior exigncia de nitrognio para suportar as altas

taxas de crescimento de vagens e gros. Nessa fase, toda a atividade metablica da

planta direcionada para as vagens e os gros em crescimento e, por

conseqncia, no h suprimento adequado de carboidratos para suportar a fixao

biolgica do nitrognio e sua incorporao em esqueletos de carbono, produzindo

aminocidos no sistema radicular (OLIVEIRA; FAGERIA, 2003).

Os organismos procariontes simbiticos fixadores do nitrognio liberam

amnia que, para evitar a toxicidade, deve ser rapidamente convertida em formas

orgnicas nos ndulos da raiz, antes de serem transportadas pelo xilema da parte

area. As leguminosas fixadoras de nitrognio podem ser divididas em exportadoras

de amidas ou exportadoras de uredas, com base na composio da seiva do

xilema. As amidas (principalmente os aminocidos asparagina ou glutamina) so

exportadas por leguminosas de regies temperadas, tais como ervilha (Pisum), trevo

(Trifolium), fava (Vicia) e lentilha (Lens). As uridas so transportadas por

leguminosas de origem tropical, tais como soja (Glycine), o feijo (Phaseolus), o

amendoim (Arachis) e a Vigna (TAIZ; ZEIGER, 2004).

42

2.2.6. Fontes de nitrognio

Os fertilizantes de liberao controlada fazem parte de um grupo maior de

produtos denominados genericamente de fertilizantes de eficincia aprimorada.

Vrios produtos, antigos ou novos, esto sendo vistos com amplo interesse devido a

modificaes recentes no contexto agronmico e ambiental. Estes produtos

possuem diferentes modos de ao, sendo os principais: (a) inibidores ou de

estabilizao, (b) compostos orgnicos sintticos no revestidos, mas de

disponibilidade lenta, e (c) fertilizantes solveis revestidos (BLAYLOCK, 2007).

Inibidores ou de estabilizao

So produtos que reduzem as perdas de N por retardarem a converso das

formas originais do fertilizante em formas que podem ser facilmente perdidas. O

tempo de proteo varia de dias a semanas e o efeito se manifestar se houver

condies reais para as perdas (BLAYLOCK, 2007).

Compostos orgnicos sintticos no revestidos, mas de disponibilidade lenta

Estes produtos protegem o N por adiarem sua disponibilidade atravs da

necessidade de decomposio bioqumica dos compostos. A proteo mais longa

que a do primeiro grupo, variando de semanas a meses. A taxa de liberao do N ir

depender da estrutura qumica, do peso e do grau de polimerizao molecular, e

ainda, das condies ambientais. A liberao lenta, mas no pode ser controlada

(BLAYLOCK, 2007).

Fertilizantes solveis revestidos

So produtos com N na forma tradicional, porm revestidos, o que propicia

uma barreira fsica contra a exposio do nutriente. Enquadram-se basicamente em

dois tipos de recobrimento, com enxofre ou com polmeros. No caso do

43

recobrimento: com enxofre, a disponibilidade do nutriente ocorrer atravs da

destruio da cobertura, o que ir depender basicamente da espessura de

recobrimento e das condies ambientais. Os polmeros utilizados so poliuretanos

e poliolefinas, sendo que, neste caso, a liberao se d atravs da difuso pela

camada de cobertura, determinada pela caracterstica qumica do polmero, da

espessura, do processo de cobertura e da temperatura do meio. Os polmeros

propiciam condies de controle e podem ser produzidos para sincronizar a

liberao do N de acordo com as necessidades nutricionais das plantas ao longo do

ciclo de cultivo (BLAYLOCK, 2007).

Observa-se que os mecanismos de reduo das perdas de N ocorrem

basicamente atravs de dois processos:

Controle das transformaes, visando diminuir as converses do produto em

formas suscetveis de perdas, e

Proteo fsica das formas solveis, visando evitar a exposio do produto aos

mecanismos de perdas. As principais formas de perdas so: lixiviao, emisses na

forma de N2O (desnitrificao) e volatilizao (BLAYLOCK, 2007).

Dentre os inmeros estudos realizados com esses produtos, destacam-se os

que levam diminuio das perdas de N por lixiviao (Figura 9), diminuio na

emisso de N2O (Figura 10) e a maior eficincia de utilizao de N pela cultura do

milho (Figura 11).

Figura 9 - Fontes de nitrognio e perdas por lixiviao (ESN= uria revestida). Fonte: Islam (2003) citado por Blaylock (2007).

44

Figura 10 - Emisses de N2O em cultura de milho aps trigo (PC = plantio convencional; PD = plantio

direto; CM = cultivo mnimo). Fonte: Motavalli (2004) citado por Blaylock (2007).

Figura 11 - Produtividade de milho irrigado e recuperao aparente de nitrognio de diferentes fontes

(SA = sulfato de amnio; IN = inibidor da nitrificao; ESN = uria revestida). Fonte: Blaylock (2007).

45

Em geral, os estudos mostram, ainda, que a produtividade das culturas pode

ser mantida utilizando-se ao redor de 70-80% da dose de N, em relao dose dos

produtos comumente utilizados.

2.2.6.1. Uria

A uria um composto nitrogenado slido, que se apresenta na forma de

grnulos brancos e possui de 45 a 46% de N na forma amdica. o fertilizante

nitrogenado mais utilizado no mundo. Mais de 90% da produo mundial destinada

para uso como fertilizante. A produo de uria a partir de amnia e gs carbnico,

produzidos numa mesma unidade, torna o produto menos oneroso que os demais

fertilizantes nitrogenados, inclusive pelo fato de possuir teor de N bem mais alto,

comparada aos demais produtos, o que proporciona um preo mais atrativo por

tonelada de N. Assim, a uria apresenta o mais baixo custo de transporte e

estocagem por unidade de N contido. A uria aplicada preferencialmente via solo,

no plantio ou em cobertura, e um dos cuidados necessrios para aumentar sua

eficincia incorpor-la ao solo no momento da aplicao, para minimizar as perdas

por volatilizao (FACRE, 2007).

A Figura 12 mostra a relao entre uma tonelada de uria e a quantidade

necessria de outras fontes para se obter a mesma quantidade de nitrognio. A

uria higroscpica e solvel em gua, lcool e benzina.

Em 2006 a participao da uria na matriz de nitrogenados tanto no Brasil

como no mundo alcanou 52% (Figura 13). Neste ano, a produo mundial de uria

alcanou 134,7 milhes de toneladas de produto, concentrando 49% desta produo

na China e na ndia (FACRE, 2007). Na Figura 14 esto apresentados a

perspectivas de crescimento do mercado brasileiro de uria.

Uria - CO(NH2)2

46

Figura 12 - Relao entre uma tonelada de uria e a quantidade necessria de outros adubos

nitrogenados para se obter a mesma quantidade de nitrognio.

Figura 13 - Distribuio do consumo brasileiro de adubos nitrogenados. Fonte: ANDA citado por Facre (2007).

47

Figura 14 - Perspectivas de crescimento do mercado brasileiro de uria. Taxa de crescimento do mercado (2008-2020) de 3,4% ao ano.

Fonte: Facre (2007)

A baixa eficincia de recuperao do N da uria aplicado s culturas tem sido

atribuda, principalmente, s perdas gasosas do elemento (volatilizao e

desnitrificao) associadas ao uso preferencial de uria em aplicaes superficiais

(cobertura) no solo (COLLAMER et al., 2007).

A uria apresenta algumas vantagens, tais como menor preo por unidade de

N, alta concentrao de N (que reduz o custo de transporte e de aplicao), alta

solubilidade, menor corrosividade, compatibilidade com um grande nmero de outros

fertilizantes e defensivos e alta taxa de absoro foliar. J a principal desvantagem

da uria a possibilidade de altas perdas de N por volatilizao de NH3, pois,

quando aplicada ao solo, sofre hidrlise enzimtica, liberando amnia

(CANTARELLA, 2007).

A reao de hidrlise consome prtons (H+) e provoca a elevao do pH ao

redor das partculas, assim, mesmo em solos cidos a uria est sujeita a perdas de

N por volatilizao de NH3. J outros fertilizantes nitrogenados contendo N

amoniacal, como sulfato de amnio e o nitrato de amnio, aplicados nos solos

cidos predominantes no Brasil, tendem a manter a maior parte do N na forma NH4 +,

48

que estvel. Para ilustrar esse fenmeno, pode-se observar na Figura 15 que em

solo cido as perdas por volatilizao com o sulfato de amnio so desprezveis e

com a uria so altas. Quando se utiliza um solo alcalino, as perdas com sulfato de

amnio so at maiores que aquelas observadas com a uria (CANTARELLA,

2007).

A Figura 16 mostra o aumento na eficincia da uria quando associada ao

sulfato de amnio ou ao Agroten, um inibidor da nitrificao. Nota-se que, quando

aplicada isoladamente, a uria sofre grandes perdas de NH3, resultado da

alcalinizao da soluo prxima aos seus grnulos durante a hidrlise. Quando

associada ao sulfato de amnio, as perdas so menores, em virtude, provavelmente,

da reao acidificante do sulfato de amnio prximo aos grnulos da uria,

neutralizando o efeito local da elevao do pH (COLLAMER et al., 2007).

Figura 15 - Efeito do pH do solo sobre a volatilizao da uria e do sulfato de amnio. Fonte: (COLLAMER et al., 2007).

49

Figura 16 - Volatilizao da amnia aps 15 dias da aplicao. Fonte: (COLLAMER, 2007).

Segundo Cantarella (2007) a enzima urease, responsvel pela hidrlise da

uria, comum na natureza e est presente em microrganismos, plantas e animais.

A urease presente nos solos proveniente da sntese realizada por microrganismos

e, provavelmente, tambm, de resduos vegetais. Estima-se que 79% a 89% da

atividade da urase em solos se deva a enzimas extracelulares, adsorvidas aos

colides do solo. A atividade da urease maior em plantas e resduos vegetais do

que em solo e, portanto, solos contendo restos de cultura (plantio direto, reas

manejadas com resduos de plantas na superfcie dos solos) tendem a apresentar

maior atividade de urease. Normalmente, os dados da literatura mostram que depois

de 2 a 4 dias, dependendo da temperatura do solo, a volatilizao da uria atinge a

velocidade mxima.

A atividade da urease dependente, tambm, da umidade do solo. Em solo

seco, a uria pode permanecer estvel, mas a taxa de hidrlise aumenta conforme o

teor de umidade do solo se eleva, at que este atinja 25%. A partir deste ponto a

taxa de hidrlise pouco afetada pelo teor de gua e a aplicao de uria em solo

seco prefervel sua adio em solo mido. No entanto, o orvalho noturno pode

equivaler a uma precipitao de at 0,5 mm e pode desencadear a hidrlise da uria

50

at que o solo seque novamente. A incorporao mecnica a 5 cm ou mais de

profundidade uma maneira eficiente de reduzir as perdas por volatilizao. A

incorporao da uria pode ser feita, tambm, pela gua de chuva ou de irrigao.

Em reas de solo descoberto, 10 a 20 mm so considerados suficientes para

incorporar a uria e reduzir ou mesmo eliminar as perdas de NH3. No entanto, a

presena de palha parece aumentar a exigncia da lmina de gua e uma

explicao para isso que, quando h palha na superfcie, a gua desce por canais

preferenciais formados junto palha e, com isso, no arrasta eficientemente a uria

para o interior do solo (CANTARELLA, 2007).

Segundo Barbosa Filho et al. (2004), a presena das plantas na poca da

aplicao da uria pode reduzir as perdas por volatilizao, que so devidas

arquitetura da planta do feijoeiro que, ao permitir a perfeita cobertura da superfcie

do solo, favorece a absoro do NH3 presente na atmosfera abaixo do dossel das

folhas inferiores das plantas.

Vrias modificaes tm sido feitas em fertilizantes contendo uria a fim de

reduzir as perdas por volatilizao e aumentar a sua eficincia de uso, como, por

exemplo, recobrimento com enxofre elementar e polmeros, adio de cidos e sais

para evitar a formao de amnia e misturas com outros fertilizantes mas,

geralmente, estas opes tm alto custo ou baixa eficincia.

2.2.6.2. Entec 26 (sulfonitrato de amnio)

Entec 26 (sulfonitrato de amnio) - NH4NO3 . (NH4)2SO4

2

51

Com o intuito de melhorar a eficincia dos fertilizantes nitrogenados,

recentemente foi lanado no mercado o adubo ntrico amoniacal sulfonitrato de

amnio (Entec 26) que possui 26% de N total e 13% de enxofre, na sua maior

parte na forma amoniacal (18,5% amoniacal e 7,5% na forma ntrica). Segundo o

fabricante, em condies normais de cultivo, a forma amoniacal do adubo no passa

rapidamente para a ntrica em funo da presena do agente estabilizante DMPP

(3,4 dimetilpirazolfosfato) que originado do grupo dos pirazis. Esse inibidor

temporrio no processo da nitrificao causado pelas bactrias Nitrosomonas,

responsveis pela transformao de NH4+ (amnio) em NO2

- (nitrito) na primeira fase

da nitrificao. Com este procedimento, prolongado o efeito residual do NH4+ por

um perodo de 6-8 semanas sob forma menos lixivivel na camada arvel, com

possibilidade de aumento na absoro de nitrognio pelas razes e conseqente

reduo das perdas por lixiviao para as reas mais profundas, fora do alcance das

razes (TEIXEIRA FILHO, 2008).

DMPP apresenta liberao lenta e gradativa do N, conforme temperatura e

disponibilidade hdrica no solo (International Fertilizer Industry Association- IFA,

2009). Dessa forma, havendo as condies ideais de temperatura e umidade no

solo, a eficincia da adubao nitrogenada pode ser ampliada atravs da aplicao

do Entec 26, com reduo de perdas de N e melhor disponibilizao s plantas.

2.3. Sistema plantio direto X Planta de cobertura X Microrganismos X

Nitrognio

Sistema plantio direto a forma de manejo conservacionista que envolve

todas as tcnicas recomendadas para aumentar a produtividade, conservando ou

melhorando continuamente o ambiente. Fundamenta-se na ausncia de

revolvimento do solo, em sua cobertura permanente e na rotao de culturas.

Pressupe-se, tambm, uma mudana na forma de pensar a atividade agropecuria

a partir de um contexto socioeconmico com preocupaes. O SPD comeou a ser

desenvolvido na dcada de 70 com o surgimento do herbicida Paraquat, que veio

52

substituir o preparo do solo no controle de plantas daninhas. No Brasil, as regies de

Castro e Ponta Grossa, no Paran, foram as que apresentaram maior crescimento

inicial do sistema por iniciativa dos produtores rurais (HERNANI; SALTON, 1998).

Na safra de 2004/05 o Brasil era o segundo Pas em rea cultivada (23.600

mil hectares) em sistema plantio direto s perdendo para os Estados Unidos com

25.304 mil hectares. rea cultivada em SPD no Brasil na safra de 2005/06 foi de

25.501,66 mil hectares (FEDERAO BRASILEIRA DE PLANTIO DIRETO NA

PALHA- FEBRAPDP, 2009).

A maioria das culturas de uma forma ou de outra, beneficiadas pelo SPD.

Os fatores que contribuem para o aumento na produtividade das culturas SPD esto

relacionados melhoria fsica, qumica e biolgica do solo (CALEGARI et al., 1998).

No SPD ocorre incremento no teor de matria orgnica na camada superficial

do solo, que propicia melhoria considervel na capacidade de reteno de nutrientes

pelas partculas minerais e reduzem perda por lixiviao ou eroso. Alm disso, pela

ausncia de revolvimento do solo, os adubos permanecem concentrados na camada

superficial onde so depositados, favorecendo a absoro dos elementos pelas

plantas (KURIHARA et al.,1998).

Com o aumento da matria orgnica, que fonte de energia para os

microrganismos, ocorre tambm aumento da atividade microbiana que, aliada

mineralizao, disponibiliza nutrientes s plantas, induzindo melhoria na

produtividade. Sua presena protetora promove o controle das plantas daninhas,

fato decisivo para ao sucesso do SPD. A palha um fator fundamental para a

cobertura permanente do solo, pois melhorando atributos fsicos, qumicos e

biolgicos do solo, melhora, tambm, a sua qualidade (HECKLER et al., 1998).

Nesse sistema, as bactrias fixadoras de nitrognio encontram melhores

condies de sobrevivncia e realizao do processo biolgico (captao,

transformao e liberao do nitrognio do ar do solo para as plantas) do que no

sistema de manejo convencional. Isso ocorre, principalmente, devido s menores

oscilaes de temperatura e s temperaturas mximas, que so inferiores, as

melhores condies hdricas e maior disponibilidade de carbono, importante fonte

energtica para essas bactrias (BALOTA et al., 1998).

53

De acordo com os processos de mineralizao/imobilizao de N, exercidos

pelos microorganismos quimiorganotrficos no solo sob sistema plantio direto, a

matria orgnica funciona como fonte ou dreno de N, o que na maioria das vezes,

depende do tempo de adoo do SPD. Nos primeiros anos de adoo do sistema,

prevalece o carter dreno, devido ao acmulo de matria orgnica do solo exceder a

decomposio. Aps alguns anos de adoo desse sistema, ocorre estabilizao

das condies e o carter fonte e dreno se equivale. Com o passar dos anos, o

aporte de N via decomposio de resduos ser maior que a quantidade de N

imobilizado pelos microorganismos do solo. A maior lixiviao de N no SPD

comparada ao plantio convencional atribuda maior infiltrao de gua no solo

condicionada pela continuidade de poros e pela rugosidade da superfcie do

mesmo propiciada pela presena de palha (AMADO et al., 2002).

Em solos com altos teores de matria orgnica, a aplicao do N,

exclusivamente em cobertura, pode resultar em maior retardamento na

disponibilizao deste nutriente para as plantas, bem como dos demais nutrientes

que se encontram no complexo orgnico do solo. Isso ocorre porque o N aplicado ,

parcial ou totalmente, seqestrado/absorvido pelos microrganismos do solo para,

aps algumas semanas, ser novamente liberado para a soluo do solo. Esse fato

pode comprometer a nutrio das plantas em tempo hbil. Em muitos casos,

assume-se, ento, que a produtividade das culturas pode estar sendo limitada pela

aplicao insuficiente de N por ocasio da semeadura (KLUTHCOUSKI et al., 2005).

No apenas para o cultivo do feijoeiro, como para qualquer outra cultura. A

palhada de braquiria apresenta inmeras vantagens (MOREIRA, et al., 2003), tais

como:

Maior eficincia na cobertura da superfcie do solo, resultando em maior

conservao de gua e menor variao na temperatura do solo.

Maior longevidade na cobertura do solo, em razo da lenta decomposio de seus

resduos.

Controle/minimizao de doenas como o mofo-branco, podrido-radicular-seca ou

podrido-de-fusario e podrido-de- Rhizoctonia, por ao isolante ou aleloptica

causada pela microflora do solo sobre os patgenos.

54

Maior capacidade de supresso fsica das plantas daninhas, podendo reduzir, ou

at mesmo tornar desnecessrio, o uso de herbicidas ps-emergentes.

Os gros de feijo cultivados em solos cobertos com palhada de braquiria

so mais limpos, pois a palhada de braquiria, por cobrir toda a superfcie do solo,

proporciona melhor qualidade comercial ao feijo, em virtude da maior limpeza dos

gros (MOREIRA, et al., 2003).

Solos sob cultivos contnuos, na intensidade de duas a trs colheitas por ano

agrcola, sob irrigao por asperso, possuem, vi