INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 150 – JUNHO/2015 3

Solo e SeGUrAnçA AlIMentAr

Terry L. Roberts1

John Ryan2

No século passado, inovações na ciência agrícola e na tecnologia amenizaram as preocupações

da sociedade em relação à capacidade da agricultura global de alimentar e vestir a crescente população mundial. No entanto, com a previsão de que a população mundial deverá aumentar dos atuais 7 bilhões para 9 bilhões, ou mais, em meados do século, têm-se questionado se a humanidade poderá responder aos desafios inerentes a tais mudan-ças demográficas. Considerando o aumento da demanda de alimento nos países em desenvol-vimento, em especial a demanda por carne, a produção mundial de alimentos terá que duplicar até 2050. O desafio de atender esse objetivo é ainda mais difícil, uma vez que ele terá que ser alcançado em terras aráveis com disponibilidade per capita cada vez menor, agravada pela urbanização e degradação do solo, além do aumento exagerado do uso de água e energia (LAL e STEwArT, 2010). A agricultura tem que competir com outros usos do solo. Garantir a capacidade de produzir suprimento adequado de alimentos para a humanidade nunca foi tão assustador (GOdFrAy et al., 2010). Enquanto a redução no desperdício de alimentos, a mudança na dieta e a expansão da aquicultura podem ajudar a satisfazer a demanda de alimentos, o aumento da produtividade das culturas e a redução do déficit de rendimento entre agricultores eficientes e agricultores de subsistência são os principais objetivos. A segurança alimentar é mais do que a produção de alimentos no nível de exploração, ela é influenciada por fatores econômicos, sociais, políticos e admi-nistrativos que afetam a estabilidade, o acesso e a segurança do abastecimento de alimentos no mundo. Em termos mais simples, a segurança alimentar garante que todas as pessoas tenham acesso à alimentação suficiente, segura e nutritiva para que possam manter uma vida saudável e ativa. Solos saudáveis sustentam plantas, animais e seres humanos e funcionam como um ecossistema vivo, mantendo uma comunidade diversificada de organismos do solo que não só melhoram a produção agrícola, mas também promo-vem a qualidade do ar e da água (FAO, 2008). Embora os solos saudáveis estejam associados principalmente a bons rendimentos das culturas, mais atenção tem sido dada à qualidade nutricional de tais rendimentos, embora o benefício econômico deste aspecto da nutrição das culturas seja difícil de ser avaliado.

A composição química da planta reflete a composição do solo; se os teores de nutrientes estão baixos no solo, as concentrações

desses nutrientes estarão baixas ou deficientes no tecido da planta. Por outro lado, quando os nutrientes ou outros minerais estão em excesso no solo, podem ocorrer efeitos tóxicos para os seres huma-nos ou animais que consomem as plantas cultivadas nesses solos (BrEvIk e BUrGESS, 2012). O uso de fertilizantes pode melhorar a qualidade nutricional das culturas (BrUULSEMA et al., 2012). Por exemplo, o N pode aumentar o teor de proteína vegetal, depen-dendo da dose de aplicação, enquanto os fertilizantes fosfatados aumentam o teor de P no produto da colheita e os micronutrientes, tais como Zn e Se, podem ser aumentados pela adubação. Antes do uso generalizado dos fertilizantes fosfatados, a deficiência de P era comum em animais e humanos. Atualmente, a deficiência de Zn em seres humanos encontra-se generalizada globalmente.

devido à estreita relação entre os nutrientes e o crescimento da cultura, sua disponibilidade no solo têm sido intensamente estudada. A fertilidade, ou o fornecimento de nutrientes disponíveis para as plantas, é um componente essencial de um solo saudável e produtivo. Ela integra os processos físicos (textura, estrutura, água e ar), biológicos (microrganismos e matéria orgânica) e químicos (minerais e nutrientes) do fornecimento de nutrientes essenciais às plantas. Um solo produtivo é sempre um solo fértil, mas o estado nutricional por si só não garante a produtividade do solo. Umidade, temperatura, drenagem, condições físicas, acidez, salinidade,

Abreviações: K = potássio; N = nitrogênio; P = fósforo; S = enxofre; Mn = manganês; MOS = matéria orgânica do solo; Se = selênio; Zn = zinco.

1 Presidente do IPNI, Peachtree Corners, GA, Estados Unidos; e-mail: troberts@ipni.net2 Professor de Ciência do Solo, Consultor, Carrigataha, Irlanda; e-mail: ryanjohn1944@gmail.com

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Solos terraceados suportam a produção intensiva de arroz em Mu Cang Chai, Yen Bai, Vietnã.

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estresses bióticos (ervas daninhas, insetos, doenças) e outros fatores podem reduzir a produtividade até mesmo de solos mais férteis.

Enquanto as propriedades físicas do solo são relativamente estáveis, a fertilidade do solo é dinâmica ou sujeita a alterações no tempo e no espaço. Os nutrientes são constantemente removidos do solo por meio da colheita dos produtos vegetais, são perdidos pela lixiviação, erosão e outros processos naturais, ou são fixados pelas argilas e minerais do solo. Os organismos do solo imobili-zam os nutrientes e, em seguida, os liberam, sendo estes, então, incorporados na matéria orgânica do solo (MOS). Os nutrientes das plantas estão em ciclo contínuo, mas o sistema não é fechado; além da remoção pelas plantas, alguns nutrientes se perdem do sistema, reduzindo a sua eficiência e aumentando o impacto no ambiente.

Embora os diferentes tipos de solo no mundo variem quanto à fertilidade, nenhum deles tem capacidade ilimitada para sustentar a produtividade das culturas indefinidamente. Antes da era moderna da adubação química, a qual se firmou em meados do século passado, a produção agrícola e a produtividade das culturas eram dependentes da fertilidade natural do solo. Quando os nutrientes são removidos do sistema pela colheita dos produtos vegetais e animais ou perdidos através de outros processos, devem ser repostos para que se mantenha a fertilidade e a produtividade do solo. Se a remoção de nutrientes excede continuamente a sua entrada, o solo torna-se degradado.

A matéria orgânica é um componente vital dos solos saudáveis (JOhNSTON et al., 2009), e quando ela se esgota, a estrutura do solo tende a desagregar-se, tornando-o mais suscetível à erosão e, por fim, incapaz de sustentar um sistema agrícola produtivo. Os nutrientes das plantas devem ser devolvidos ao sistema com a aplicação de fontes de nutrientes minerais ou orgânicas, e outras medidas de conservação devem ser implementadas a fim de permitir que os níveis de matéria orgânica sejam restabelecidos até que o potencial produtivo e a saúde do solo sejam restaurados.

O advento da era dos fertilizantes minerais foi, juntamente com os progressos na medicina, o principal fator que sustentou a expansão da população mundial desde o início do século 20. Jun-tamente com a mecanização e o desenvolvimento de variedades melhoradas, os fertilizantes têm sido o principal fator de apoio no aumento do rendimento das culturas. Os fertilizantes minerais têm sido a principal via de adição de nutrientes ao solo e têm desempe-nhado um papel decisivo no acesso da humanidade à alimentação.

Não obstante as preocupações despropositadas da sociedade moderna e as reservas dos ambientalistas quanto ao uso de fertili-zantes minerais, evidências esmagadoras mostram claramente que a produção mundial de alimentos é largamente dependente do uso dos fertilizantes químicos. de fato, o falecido Norman Borlaug, pai da Revolução Verde, há algumas décadas afirmou que o mundo sem fertilizantes minerais poderia manter não mais do que um sexto da população mundial. Com base em numerosos estudos de longo prazo desenvolvidos em todo o mundo, Stewart et al. (2005) atribuíram mais de 50% da produtividade das culturas ao uso de fertilizantes minerais; os autores sugerem que a dependência será ainda maior com o aumento da produtividade das culturas no futuro.

A relação entre fertilizantes e segurança alimentar é mais clara-mente mostrada no caso do N – o nutriente dominante, em termos de utilização global. Erisman et al. (2008) estimaram que o fertilizante nitrogenado foi responsável pela alimentação de 48% da população mundial desde 1908. Embora fatores como fertilidade natural do solo, condições climáticas, sistemas de cultivo, melhoramento de plantas, modificações genéticas e manejo agronômico tornem difícil a quan-tificação exata da população mundial que depende dos fertilizantes

para a produção de alimentos, as estimativas sugerem que 40% a 60% da produção mundial de cereais se devem aos fertilizantes (rOBErTS e TASISTrO, 2012). dada a divergência no uso de fertilizantes nos países desenvolvidos e em desenvolvimento, aliada à diversidade de culturas para consumo humano, bem como ao prazo a ser considerado, tal variação de resposta não é esperada. Alguns dados são pertinentes para indicar o significado agrícola dos fertilizantes.

Como o N domina o uso de fertilizantes comerciais, é relevante examinar seu impacto na produção de cereais nos Estados Unidos (Tabela 1). A omissão do fertilizante nitrogenado reduziu os rendi-mentos de milho, arroz, cevada e trigo de 16% a 41%. Os fertilizantes contendo P e k, bem como os nutrientes secundários e os micronu-trientes, são igualmente importantes para garantir uma dieta equili-brada de nutrientes. Os nutrientes orgânicos também são importantes. Embora a importância relativa dos fertilizantes orgânicos como fator de produção na agricultura dos países desenvolvidos tenha diminuído em relação ao uso dos fertilizantes minerais, a eliminação do estrume animal excedente tornou-se uma ameaça ambiental. No entanto, muitos agricultores de subsistência nos países em desenvolvimento dependem em grande parte dos fertilizantes produzidos localmente.

Tabela 2. Efeito do fertilizante e do esterco animal na produtividade e na estabi-lidade da produção de milho durante nove anos em Bangalore, Índia.

Tratamento anual

Produtividade média de grãos

(t ha-1)

Número de anos nos quais a produtividade média (t ha-1) foi:

< 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5

Testemunha 1,51 9 0 0 0Esterco 2,55 1 6 2 0NPk 2,94 0 5 4 0Esterco (10 t ha-1) + NPk* 3,57 0 1 5 3

*Fertilizante 50-50-25 (kg ha-1 N-P2O5-k2O)Fonte: roberts e Tasistro (2012).

Fertilizantes minerais e orgânicos são complementares; frequentemente, os melhores rendimentos só são alcançados quando aplicados em conjunto. dados de um estudo de campo de 9 anos na Índia mostraram que os maiores rendimentos foram obtidos quando o fertilizante foi aplicado em combinação com o esterco de animais (Tabela 2).

Tabela 1. Efeito estimado da omissão de fertilizante nitrogenado na pro-dução de cereais nos Estados Unidos.

CulturaProdutividade estimada (t ha-1) Redução pela

falta de N (%)Produtividade base Sem N

Milho 7,65 4,52 41Arroz 6,16 4,48 27Cevada 2,53 2,04 19Trigo 2,15 1,81 16

Fonte: Stewart et al. (2005).

Juntos, nutrientes orgânicos e inorgânicos produziram pelo menos 3 t ha-1 de grãos em 8 dos 9 anos de estudo. Isso é mais evidente em solos exauridos ou onde o esgotamento de nutrien-tes ao longo dos anos (a saída de nutrientes excedeu em muito a entrada) provocou a degradação do solo até o ponto em que a resposta à adubação mineral só é obtida quando esterco ou outros materiais orgânicos são utilizados em conjunto. Por exemplo, os

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solos degradados na África Subsaariana respondem melhor quando o fertilizante é usado junto com o esterco. vantagens adicionais dos fertilizantes orgânicos em tais situações são o aumento da matéria orgânica (MOS) e a melhora das propriedades físicas dos solos, que por sua vez facilitam o crescimento das culturas por melhorar o estado microbiano, o arejamento e as relações hídricas. rusinamhodzi et al. (2014) relataram, em um estudo de 9 anos no Zimbábue, com pequenos produtores, que os rendimentos de milho em solos pobres em nutrientes aumentaram apenas marginalmente com o uso de fertilizantes minerais e diminuíram quando o N foi aplicado sozinho, mas aumentaram quando esterco bovino foi usado em conjunto com fertilizantes nitrogenados (Figura 1). A resposta do milho a fertilizantes e estercos variou de acordo com a textura do solo e o estado de fertilidade do solo. Esta é apenas uma ilustração da necessidade de se adequar as práticas de manejo da fertilidade às características do solo que afetam o crescimento (por exemplo, profundidade do solo, camadas de subsolo, acidez).

Embora o uso de fertilizantes minerais, especialmente de N, promova o crescimento das culturas, alguns diriam que seu uso a longo prazo prejudicaria a biologia do solo e reduziria a capaci-dade do solo de tornar os nutrientes nativos disponíveis para as plantas. Não há nenhuma base para este equívoco popular, o qual é refutado por extensos estudos de campo. Uma recente meta- análise de 64 ensaios de adubação de culturas a longo prazo, a partir de 107 conjuntos de dados coletados em várias partes do mundo, mostraram que o uso da adubação nitrogenada aumentou a biomassa microbiana em 15% e o carbono orgânico do solo em 13% (GEISSELEr e SCOw, 2014). Um ensaio sobre rotação de culturas plurianual, com aplicação localizada de fertilizantes, ava-liando vários fatores agronômicos em um local semi-árido no norte da Síria, com baixo teor de MO, mostrou que os níveis globais de carbono no solo aumentaram consistentemente com o aumento das taxas de aplicação de N e P (ryAN et al., 2008).

Figura 1. Produtividade inicial e final de milho e respostas da produção à aplicação de esterco e de fertilizantes minerais a longo prazo, em condições variáveis de fertilidade do solo, no Zimbábue. As barras representam o erro padrão das médias. 1Nutrientes = 30 kg ha-1 de P + 25 kg ha-1 S + 20 kg ha-1 Ca + 5 kg ha-1 Mn + 5 kg ha-1 Zn.

Fonte: rusinamhodzi et al. (2014).

a) Solo arenoso empobrecido

c) Solo argiloso empobrecido

b) Solo arenoso

d) Solo argiloso

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ha-1)

Pro

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Pro

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Pro

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idad

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milh

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ha-1)

Testemunha 100 N 100 N + nutrientes1 100 N + 15 t (t ha-1) esterco

Testemunha 100 N 100 N + nutrientes1 100 N + 15 t (t ha-1) esterco

Testemunha 100 N 100 N + nutrientes1 100 N + 15 t (t ha-1) esterco

Testemunha 100 N 100 N + nutrientes1 100 N + 15 t (t ha-1) esterco

Em resumo, a agricultura moderna está relacionada à qualidade do solo e depende da utilização de fertilizantes minerais; estes mantém a alta produtividade atual e, assim, garantem a segurança alimentar para a crescente população mundial. Os fertilizantes podem também con-tribuir para melhorar a qualidade biológica e física dos solos e, assim, influenciar o ambiente por meio do sequestro de carbono, resultante do crescimento radicular reforçado. O benefício secundário do uso de fertilizantes é a contribuição indireta para a melhoria da nutrição humana e animal através do enriquecimento de nutrientes na produção das culturas. A chave para maximizar o potencial produtivo dos solos e explorar os efeitos benéficos diretos e indiretos dos fertilizantes, além de minimizar os efeitos ambientais potencialmente prejudiciais, é a adoção das melhores práticas de manejo comprovadas cientificamente.

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