UFSM Tese de Doutorado DISPONIBILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO S PLANTAS Luciano Colpo Gatiboni

PPGA

Santa Maria, RS, Brasil 2003

DISPONIBILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO S PLANTAS por Luciano Colpo Gatiboni

Tese apresentada ao Programa de PsGraduao em Agronomia, rea de Concentrao em Biodinmica dos Solos, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obteno do grau de Doutor em Agronomia.

PPGA

Santa Maria, RS, Brasil 2003

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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Cincias Rurais Programa de Ps-Graduao em Agronomia A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Tese de Doutorado DISPONIBILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO S PLANTAS elaborada por Luciano Colpo Gatiboni como requisito parcial para obteno do grau de Doutor em Agonomia

Santa Maria, 27 de fevereiro de 2003.

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No h ocupao mais boba e mais desesperanada do que a crtica do utopismo em nome das razes prticas e senso da realidade. (Jerzi Szacki)

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DEDICO minha Tuca, por tudo.

OFEREO aos meus pais, pela educao e apoio.

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AGRADECIMENTOS

Ao professor Joo Kaminski, pela orientao, amizade, clareza nos momentos de confuso e, sobretudo, pelo exemplo de dedicao ao ensino superior do Brasil. Ao professor Danilo Rheinheimer dos Santos, pela amizade, orientao, generosidade em compartilhar conhecimentos e pelo ensinamento de que o censo crtico s pode ser construdo a partir do conhecimento. Ao professor Marcos Rubens Fries (in memorian), pelos ensinamentos, exemplo de pesquisador e pela capacidade administrativa junto chefia do Departamento de Solos, cujo apoio foi fundamental para a realizao deste trabalho. Ao professor Ibanor Anghinoni, pela co-orientao, discusses sobre o tema e imprescindvel ajuda na correo dos manuscritos. Ao professor Igncio Hrnan Salcedo, pela amizade, ensinamentos e pela possibilidade de qualificao deste trabalho junto UFPE. Tambm pela receptividade em sua cidade e em seu ambiente de trabalho. Aos bolsistas do Setor de Qumica e Fertilidade do Solo, em especial a Adair Saggin, Gustavo Brunetto, Joo Paulo Cassol Flores e Delson Horn pelo companheirismo e ajuda na execuo do experimento. colega Elaine Conte, pela ajuda com as anlises laboratoriais.

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Aos colegas de curso, em especial a Vanderlei Rodrigues da Silva, Claudir Basso e Joo Alfredo Braida, pelas discusses, estudos e compartilhamento de aflies durante o curso. Aos professores do Departamento de Solos da UFSM, pelo convvio e ensinamentos. Aos Funcionrios do Departamento de Solos e do PPGA, especialmente a Luiz Francisco Finamor e Tarcsio Uberti, pela ajuda e exemplo de competncia. Aos estudantes do setor de Radioagronomia da UFPE Eduardo, Regina, Fbio, Antnio, Romualdo e Rmulo e aos funcionrios Claudenice, Clarindo, Pedrinho e Gilberto, pela amizade e receptividade em Recife. Ao professor Alex Flores (UFSM) e funcionria Maria Anglica, pelas anlises de RNM. Aos colegas da FUNDACEP, pela cedncia de seus experimentos para coleta dos solos utilizados neste trabalho. CAPES pelo auxlio financeiro. UFSM e ao Departamento de Solos, pela estrutura. Dona Irene e Neca, pelo apoio. Aos meus pais, Higino e Marlena, e irmos, Higino Roberto, Gilda e Ricardo, pelo apoio e incentivo.

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SUMRIO1 INTRODUO ........................................................................................................ 2 CAPTULO I: LABILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO ESTIMADA POR CULTIVOS SUCESSIVOS COM PLANTAS ........................... 2.1 REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................... 2.1.1 Formas de Fsforo no Solo ....................................................... 2.1.2 Estimativa das Formas de Fsforo no Solo ............................... 2.1.3 Dinmica do Fsforo com o Manejo do Solo ............................. 2.2 OBJETO DE ESTUDO E HIPTESES ...................................................... 2.3 OBJETIVOS ESPECFICOS ...................................................................... 2.4 MATERIAL E MTODOS .......................................................................... 2.4.1 Solo Utilizado ............................................................................. 2.4.2 Descrio do Experimento ......................................................... 2.4.3 Anlises Qumicas ..................................................................... 2.4.4 Anlises Estatsticas .................................................................. 2.5 RESULTADOS E DISCUSSO.................................................................. 2.5.1 Produo de Matria Seca e Absoro de Fsforo Pelas Plantas ...................................................................................... 2.5.2 Dinmica das Formas de Fsforo no Solo com os Cultivos ...... 2.5.2.1 Fsforo disponvel ................................................... 2.5.2.2 Comportamento das formas de fsforo do fracionamento de Hedley com os cultivos ............... 2.5.2.3 Contribuio das formas de fsforo na disponibilidade s plantas ....................................... 2.5.2.4 Outras anlises relacionadas disponibilidade de fsforo no solo ......................................................... 2.6 CONCLUSES .......................................................................................... 3 CAPTULO II: MODIFICAES DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO PELOS CULTIVOS ACESSADAS POR RESSONNCIA NUCLEAR MAGNTICA (31P-RNM) .......................................... 3.1 REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................... 3.2 OBJETO DE ESTUDO E HIPTESES ...................................................... 3.3 OBJETIVO ESPECFICO .......................................................................... 3.4 MATERIAL E MTODOS .......................................................................... 3.4.1 Solo Utilizado ............................................................................. 3.4.2 Anlises Qumicas ..................................................................... 3.4.3 Anlises Estatsticas .................................................................. 3.5 RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................. 3.5.1 Anlise Geral dos Espectros de 31P-RNM ................................. 3.5.2 Alteraes nas Formas de Fsforo pela Adio de Fertilizantes 3.5.3 Alteraes das Formas de Fsforo com os cultivos sucessivos 3.6 CONCLUSES .......................................................................................... 4 CAPTULO III: QUANTIFICAO DO FSFORO DISPONVEL E FORMAS EXTRADAS POR EXTRAES SUCESSIVAS COM MTODOS DE ROTINA ........................................................... 4.1 REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................... 4.2 OBJETO DE ESTUDO E HIPTESES ...................................................... 1 4 4 4 11 14 23 25 26 26 27 31 34 35 35 41 41 48 60 69 78

79 79 84 85 86 86 86 87 89 89 95 98 105

106 106 114

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4.3 OBJETIVOS ............................................................................................... 4.4 MATERIAL E MTODOS .......................................................................... 4.4.1 Solo utilizado .............................................................................. 4.4.2 Anlises Qumicas ..................................................................... 4.4.3 Anlises Estatsticas .................................................................. 4.5 RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................. 4.5.1 Fsforo Dessorvido por Extraes Sucessivas .......................... 4.5.2 Formas de Fsforo Acessadas pelos Extratores ....................... 4.5.3 Balano das Formas Dessorvidas pelos Extratores .................. 4.6 CONCLUSES .......................................................................................... 5 CAPTULO IV: USO DA TCNICA DA DILUIO ISOTPICA COM 32P PARA DETERMINAO DO FSFORO DISPONVEL ....................... 5.1 REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................... 5.2 OBJETO DE ESTUDO E HIPTESES ...................................................... 5.3 OBJETIVOS ESPECFICOS ...................................................................... 5.4 MATERIAL E MTODOS .......................................................................... 5.4.1 Descrio dos Experimentos ..................................................... 5.4.1.1 Experimento 1 - Utilizao da diluio isotpica em solos do Rio Grande do Sul .................................... 5.4.1.2 Experimento 2 Eficcia da diluio isotpica no diagnstico da disponibilidade de fsforo em solos cultivados sob SPD e SCC ..................................... 5.4.1.3 Experimento 3 Correlaes entre o fsforo isotopicamente trocvel e o fsforo absorvido pelas plantas em solo submetido a cultivos sucessivos ............................................................... 5.4.2 Anlises Qumicas ..................................................................... 5.4.3 Anlises Estatsticas .................................................................. 5.5 RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................. 5.5.1 Utilizao da diluio isotpica em solos do Rio Grande do Sul 5.5.2 Eficcia da diluio isotpica no diagnstico da disponibilidade de fsforo em solos cultivados sob SPD e SCC ....................... 5.5.3 Correlaes entre o fsforo isotopicamente trocvel e o fsforo absorvido pelas plantas em solo submetido a cultivos sucessivos ................................................................................ 5.6 CONCLUSES .......................................................................................... 6 CONCLUSES GERAIS ..................................................................................... 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... 8 ANEXOS .............................................................................................................. 9 APNDICES ........................................................................................................

115 116 116 116 117 118 118 125 134 142 143 143 149 150 151 151 151 153

154 154 155 156 156 163 166 172 173 174 193 213

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LISTA DE TABELAS

1. 2. 3.

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5. 6.

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CAPTULO I Atributos fsicos e qumicos do solo na camada 0-10 cm do Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico cultivado sob sistema plantio direto ................... Manejo do solo e culturas durante os quinze cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................................ Produo de matria seca, em g vaso-1, da parte area, razes e produo total das plantas submetidas a doses de fsforo, nos quinze cultivos sucessivos realizados em casa de vegetao ................................................. Teores de fsforo acumulado no tecido vegetal, em mg vaso-1, da parte area, razes e absoro total das plantas submetidas a doses de fsforo, nos quinze cultivos sucessivos realizados em casa de vegetao ................. Produo total de matria seca e absoro de fsforo nos quinze cultivos realizados em casa de vegetao ................................................................... Teores de fsforo no solo, em mg kg-1, extrados pelos mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e resina trocadora de nions (RTA), no solo inicial e em amostras coletadas aps cada um dos quinze cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................................ Teores de fsforo absorvido pelas plantas nos quinze cultivos e diferena entre os teores de fsforo no solo original e aquele aps quinze cultivos. Nmeros entre parnteses so os percentuais de diminuio de P disponvel em relao aos originais ................................................................. Coeficientes de correlao linear simples entre os teores de fsforo absorvido pelas plantas e os teores disponveis no solo estimados pelos mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA, nos quinze cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................... Teores de fsforo inorgnico, em mg kg-1, na frao RTA do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ..................................................................................... Teores de fsforo inorgnico e orgnico, em mg kg-1, na frao NaHCO3 do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ...................................................... Teores de fsforo inorgnico e orgnico, em mg kg-1, na frao NaOH 0,1 mol l-1 do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ....................................... Teores de fsforo inorgnico na frao HCl, em mg kg-1, do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ..................................................................................... Teores de fsforo inorgnico e orgnico, em mg kg-1, na frao NaOH 0,5 mol l-1 do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ....................................... Teores de fsforo residual, em mg kg-1, estimados por digesto cida do resduo de solo aps o fracionamento, no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao .............

27 30

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38 40

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20. 21.

Teores de fsforo geoqumico, biolgico e somatrio de todas fraes de fsforo do fracionamento no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ....................................... Fsforo absorvido pelas plantas nos quinze cultivos sucessivos em casa de vegetao e depleo de fsforo detectada pelo fracionamento qumico aps os cultivos ............................................................................................... Teores de fsforo inorgnico e orgnico, em mg kg-1, extrados com NaOH 0,1 mol l-1 de amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................... Coeficientes de correlao linear simples entre os teores de fsforo absorvido pelas plantas nos cultivos em casa de vegetao e os teores no solo estimados por NaOH 0,1 mol l-1 ............................................................... Teores de fsforo total e fsforo orgnico total, em mg kg-1 no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................................ Teores de carbono orgnico total no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao .............................. Relao entre carbono orgnico total e fsforo orgnico total no solo original e em amostras coletadas aps cada trs cultivos realizados em casa de vegetao ........................................................................................................ CAPTULO II Relao entre os percentuais de fsforo inorgnico total e fsforo orgnico total estimados por mtodos qumicos e por 31P-RNM .................................... Distribuio percentual e teores de fsforo dos compostos determinados por 31 P-RNM em amostras de solo com diferentes histricos de adubao, antes dos cultivos sucessivos .................................................................................... Distribuio percentual e concentrao dos compostos de fsforo determinados por 31P-RNM, relao Po monoster/dister e relaes entre carbono orgnico de formas de fsforo orgnico do solo em amostras sem adio prvia de fertilizantes fosfatadas submetidas a quinze cultivos sucessivos ....................................................................................................... Distribuio percentual e concentrao dos compostos de fsforo determinados por 31P-RNM, relao Po monoster/dister e relaes entre carbono orgnico de formas de fsforo orgnico do solo em amostras com adio prvia de 360 kg P2O5 ha-1 submetidas a quinze cultivos sucessivos . Distribuio percentual e concentrao dos compostos de fsforo determinados por 31P-RNM, relao Po monoster/dister e relaes entre carbono orgnico de formas de fsforo orgnico do solo em amostras com adio prvia de 720 kg P2O5 ha-1 submetidas a quinze cultivos sucessivos . CAPTULO III Parmetros obtidos pela anlise do fsforo isotopicamente trocvel nas amostras de solo que receberam 0 e 720 kg ha-1 P2O5, antes e aps seis extraes sucessivas com Mehlich 1, Mehlich 3 ou RTA ................................ Teor de fsforo dessorvido na primeira extrao (), dessoro mxima de fsforo () e taxa de dessoro constante () de um solo com doses de fsforo submetido a treze extraes sucessivas com Mehlich 1, Mehlich 3 ou RTA ..................................................................................................................

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70

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74 75

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22. 23.

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27.

121

28.

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38.

Coeficientes de correlao entre as quantidades de fsforo absorvidas pelas plantas e as extradas por trs ou treze extraes sucessivas com Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA .......................................................................................... Teores de fsforo, em mg kg-1, na frao extrada com RTA em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA .................................................................................................................. Teores de fsforo, em mg kg-1, na frao extrada com NaHCO3 0,5 mol l-1 em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA .............................................................................................. Teores de fsforo, em mg kg-1, na frao extrada com NaOH 0,1 mol l-1 em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA ............................................................................................................ Teores de fsforo, em mg kg-1, na frao extrada com HCl 1 mol l-1 em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA .................................................................................................................. Teores de fsforo, em mg kg-1, na frao extrada com NaOH 0,5 mol l-1 em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA ............................................................................................................ Teores de fsforo na frao residual, em mg kg-1, extrada pela digesto do solo com H2SO4 + H2O2 + MgCl2 saturado em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA ............................... Teores de fsforo geoqumico, fsforo biolgico e somatrio, em mg kg-1, em solo submetido a extraes sucessivas com os mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA .............................................................................................. Depleo de fsforo provocada extraes sucessivas com Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA e mudanas provocadas nos teores totais extrados pelo fracionamento de Hedley ................................................................................. Coeficientes de correlao entre as quantidades de fsforo absorvidas pelas plantas de cada forma do fracionamento e a quantidade de fsforo extrada de cada forma pelas extraes sucessivas com Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA CAPTULO IV Classificao e caractersticas granulomtricas dos solos utilizados .............. Caractersticas qumicas dos solos utilizados ................................................. Fsforo disponvel por Mehlich 1, Mehlich 3, RTA e E1min, fsforo na soluo, valor n e R1/R0 em solos com e sem incubao com doses de fsforo .............................................................................................................. Coeficientes de correlao simples entre os teores de fsforo disponvel pelos mtodos E1min, Mehlich 1, Mehlich 3, RTA e fsforo na soluo nos onze solos do Rio Grande do Sul sem e com incubao com doses de fsforo .............................................................................................................. Fsforo disponvel por Mehlich 1, RTA e E1min, 31Pss, valor n e R1/R0 em solo Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico (LR) e Argissolo Vermelho Distrfico tpico (PE) cultivados sob SPD e SCC ............................................ Fsforo disponvel por Mehlich 1, Mehlich 3, RTA e E1min, 31Pss, valor n e R1/R0 no solo antes e aps trs e seis cultivos sucessivos com plantas em casa de vegetao ........................................................................................... Coeficientes de correlao simples entre os teores de fsforo absorvidos pelas plantas e o disponvel pelos mtodos ....................................................

123

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141

39. 40. 41.

152 152

160

42.

163

43.

165

44.

168 170

45.

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LISTA DE FIGURAS

1. 2. 3.

4.

5.

6.

7.

CAPTULO I O ciclo do fsforo no solo: Seus componentes e correspondncia com as fraes estimadas pelo fracionamento de Hedley et al. (1982). Adaptado de Stewart & Sharpley (1987) ............................................................................... Esquema da tcnica do fracionamento de fsforo proposto por Hedley et al. (1982) com as modificaes de Condron et al. (1985) .................................... Modificaes das formas de fsforo nos tratamentos 0 (a) e 180 kg ha-1 P2O5 (b) aps quinze cultivos sucessivos em casa de vegetao. Os valores so expressos em mg kg-1 e os entre parnteses so os percentuais em relao aos teores originais ............................................................................. Modificaes das formas de fsforo nos tratamentos 360 (a) e 540 kg ha-1 P2O5 (b) aps quinze cultivos sucessivos em casa de vegetao. Os valores so expressos em mg kg-1 e os entre parnteses so os percentuais em relao aos teores originais ............................................................................. Modificaes das formas de fsforo no tratamento 720 kg ha-1 P2O5 aps quinze cultivos sucessivos em casa de vegetao. Os valores so expressos em mg kg-1 e os entre parnteses so os percentuais em relao aos teores originais .......................................................................................... Relao entre os teores de fsforo obtidos pela extrao simples com NaOH 0,1 mol l-1 e os obtidos na frao NaOH 0,1 mol l-1 do fracionamento (a) e relao entre os teores de fsforo obtidos pela extrao simples com NaOH 0,1 mol l-1 e o somatrio dos teores obtidos nas fraes RTA, NaHCO3 e NaOH 0,1 mol l-1 do fracionamento (b) ............................................................ Atividade de fosfatases cidas em um Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico com aplicao de doses de fsforo e submetido a cultivos sucessivos com plantas ...................................................................................................... CAPTULO II Esquema da tcnica para anlise de Ressonncia magntica nuclear de fsforo (Rheinheimer et al., 2002) ................................................................... Espectros de 31P-RNM de amostras de solo sem adio prvia de fsforo, antes (a) e aps seis (b), nove (c) e quinze (d) cultivos sucessivos com plantas ............................................................................................................. Espectros de 31P-RNM de amostras de solo com adio prvia de 360 kg P2O5 ha-1, antes (a) e aps seis (b), nove (c) e quinze (d) cultivos sucessivos com plantas ...................................................................................................... Espectros de 31P-RNM de amostras de solo com adio prvia de 720 kg P2O5 ha-1, antes (a) e aps seis (b), nove (c) e quinze (d) cultivos sucessivos com plantas ...................................................................................................... CAPTULO III Dessoro de fsforo por extraes sucessivas com Mehlich 1 (a), Mehlich 3 (b) e RTA (c) ................................................................................................. Numero de extraes sucessivas necessrias com Mehlich 1 (a) e Mehlich 3 (b) para que seja dessorvido 95% da dessoro mxima obtida por extraes sucessivas com RTA ....................................................................... Modificaes das formas de fsforo nos tratamentos 0 (a) e 720 kg ha-1 P2O5 (b) aps treze extraes sucessivas com Mehlich 1 ............................... Modificaes das formas de fsforo nos tratamentos 0 (a) e 720 kg ha-1 P2O5 (b) aps treze extraes sucessivas com Mehlich 3 ...............................

13 34

61

62

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71 77

8. 9. 10. 11.

88 91 92 93

12. 13. 14. 15.

119 124 136 138

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16.

Modificaes das formas de fsforo nos tratamentos 0 (a) e 720 kg ha-1 P2O5 (b) aps treze extraes sucessivas com RTA ....................................... CAPTULO IV Decrscimo da radioatividade na soluo do solo em funo do tempo da adio de 32P, em solos do RS sem e com incubao por 3 ou 30 dias com doses de fsforo .............................................................................................. Decrscimo da radioatividade na soluo do solo em funo do tempo da adio de 32P, em solos do RS sem e com incubao por 3 ou 30 dias com doses de fsforo .............................................................................................. Capacidade mxima de adsoro de fsforo e fsforo trocvel por RTA e E1min em funo do R1/R0 em solos de onze unidades de mapeamento do Rio Grande do Sul sem incubao com doses de fsforo ............................... Decrscimo da radioatividade na soluo do solo em funo do tempo da adio de 32P, em um Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico (LR) e num Argissolo Vermelho Distrfico tpico (PE), cultivados sob SPD e SCC ........... Decrscimo da radioatividade na soluo do solo em funo do tempo da adio de 32P, em um Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico antes e aps trs e seis cultivos sucessivos com plantas ..................................................... Relao entre os valores de R1/R0 e os teres de fsforo na soluo do solo, nos trs experimentos realizados ....................................................................

140

17. 18. 19. 20. 21. 22.

157 158 162 164 167 171

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RESUMO

Tese de Doutorado Programa de Ps-graduao em Agronomia Universidade Federal de Santa Maria

DISPONIBILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO S PLANTAS

Autor: Luciano Colpo Gatiboni Orientador: Joo Kaminski Co-orientadores: Danilo Rheinheimer dos Santos Santa Maria, 27 de fevereiro de 2003 A disponibilidade do fsforo s plantas depende de um processo dinmico e envolve as suas diferentes formas no solo. Elas diferem quanto ao tipo de adsorbato e a energia de ligao entre eles, o que define sua capacidade de dessoro e reposio do montante absorvido pelas plantas. Por isso, a estimativa deste montante por meio de extratores qumicos, pode no representar a real capacidade do solo em sustentar a absoro pelas plantas. O presente trabalho teve como objetivo estudar a contribuio das diferentes formas de fsforo do solo na disponibilidade s plantas; avaliar o modo de ao dos extratores e sua capacidade de previso da disponibilidade de fsforo. Foram conduzidos quatro estudos: Estudos 1 e 2 para estimativa da contribuio das formas de fsforo para a disponibilidade s plantas e estudos 3 e 4 para avaliao de extratores qumicos como preditores da disponibilidade. O primeiro constou de quinze cultivos sucessivos com plantas em casa de vegetao e fracionamento do fsforo do solo aps cada trs cultivos, utilizando um Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico que havia recebido adubao fosfatada de 0, 180, 360, 540 e 720 kg ha-1 de P2O5 ao longo de seis anos de cultivo a campo. No estudo 2 foram realizadas anlises de 31P-RNM em amostras de solo coletadas durante a execuo do Estudo 1 para identificar e avaliar o comportamento das formas orgnicas de fsforo com os cultivos. No Estudo 3 foi avaliado o modo de ao dos extratores Mehlich 1, Mehlich 3 e resina trocadora de nions (RTA) atravs da realizao de extraes sucessivas com estes e porterior fracionamento do solo, sendo avaliado tambm sua capacidade de predio do fsforo biodisponvel. No Estudo 4 foi avaliada a capacidade de predio da disponibilidade pelo mtodo da diluio isotpica com 32P, utilizando amostras de solo do Estudo 1 e amostras de outros solos sob pastagem natural ou de experimentos sob diferentes sistemas de manejo do solo. Os resultados obtidos mostram que o suprimento de fsforo para as plantas sustentado por formas inorgnicas lbeis e, a medida que elas diminuem, outras formas inorgnicas de menor labilidade passam a suprir a demanda, inclusive o fsforo residual. As formas orgnicas somente so relevantes quando a disponibilidade das inorgnicas muito baixa. Os extratores Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA tm capacidade similar na predio da diponibilidade de fsforo s plantas, embora tenham modos de ao diferentes. A tcnica da diluio isotpica no apresentou melhorias na previsibilidade da disponibilidade de fsforo s plantas em relao aos mtodos Mehlich 1, Mehlich 3 e RTA.

xiv

ABSTRACT

Doctorate Thesis Graduate Program in Agronomy Federal University of Santa Maria

AVAILABILITY OF SOIL PHOSPHORUS FORMS TO PLANTS

Author: Luciano Colpo Gatiboni Adviser: Joo Kaminski Co-Advisers: Danilo Rheinheimer dos Santos Santa Maria, February 27, 2003

The soil phosphorus availability depends on a dynamic process and it involves its different forms in the soil. The bond energy of phosphorus and its ligants drives the desorption phenomenon and lability of the different forms. Therefore, the extractants used to estimate phosphorus availability may not represent all labile forms in soil. Four studies were carried out to evaluate the lability of soil phosphorus forms, the mechanism of action of some soil phosphorus extractants and the capacity of these in predict the availability to plants. Studies 1 and 2 were carried out to estimate the lability of soil phosphorus forms to plants and studies 3 and 4 to evaluate chemical extractors. The Study 1 consisted of fifteen successive croping in greenhouse and fractionation of soil phosphorus after each three cropings. Soil samples of a Rhodic Hapludox that had received 0, 180, 360, 540 and 720 kg ha-1 of P2O5 along six years of cultivation prior this study were used. In the Study 2, analyses of 31P-NMR were done in some soil samples collected from Study 1 to evaluate the behavior of the organic phosphorus forms after croping. In the Study 3, the mechanism of action of the extractants Mehlich 1, Mehlich 3 and Anion Exchange Resin (AER) was evaluated using successive extractions and then fractionation of soil phosphorus. In the Study 4 the evaluation of phosphorus availability was done by isotopic dilution with 32P, using some soil samples from the Study 1, and samples from different soils types under natural pasture or from experiments under different management systems. The results showed that the phosphorus supply to plants is sustained by available inorganic forms and when these decrease, other inorganic forms with smaller lability drives the supply, including recalcitrant forms. The organic forms were important only when inorganic forms remain very low. The extractors Mehlich 1, Mehlich 3 and AER had similar capacity to predict availability, although they had different mechanism of action. The isotopic dilution was not better than Mehlich 1, Mehlich 3 and AER to estimate phosphorus availability in soil.

1 INTRODUO

O fsforo um dos dezessete elementos essenciais para a sobrevivncia das plantas, estando presente em componentes estruturais das clulas, como nos cidos nuclicos e fosfolipdios das biomembranas, e tambm em componentes metablicos mveis armazenadores de energia, como o ATP. O abastecimento de fsforo s plantas se d essencialmente via sistema radicular, estando sua absoro ento na dependncia da capacidade de fornecimento do substrato. Apesar do fsforo ser o dcimo segundo elemento qumico mais abundante na crosta terrestre (Schulze, 1989), o segundo elemento que mais limita a produtividade nos solos tropicais. Esse comportamento conseqncia de sua habilidade em formar compostos de alta energia de ligao com os colides, conferindo-lhe alta estabilidade na fase slida. Assim, mesmo que os teores totais do elemento no solo sejam altos em relao aos necessrios para as plantas, apenas uma pequena frao deste tem baixa energia de ligao que possibilita sua dessoro e disponibilidade s plantas. A frao de fsforo ligada aos colides com baixa energia chamada fator quantidade (Q) e est em equilbrio com o fsforo na soluo do solo, fator intensidade (I), de onde as plantas o absorvem. Quando a capacidade de Q em repor o I insuficiente para sustentar a absoro pelas plantas, a estratgia mais comum para reverter este quadro a adio de fertilizantes fosfatados. O fsforo se redistribui no ambiente pela ao antrpica, sendo retirado das jazidas, onde est concentrado, e depositado, via fertilizante, nos ambientes agrcolas. Quando bem manejados, os solos agrcolas tornam-se o novo nicho de estabilidade do elemento, sendo as sadas decorrentes

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principalmente da exportao dos produtos. No entanto, quando mal manejados, o elemento transferido para os ambientes aquticos, de onde a diluio impede sua recuperao, alm de causar danos ambientais severos. Como as reservas mundiais de fsforo so finitas, a utilizao do nutriente deve obedecer a uma filosofia de maximizao da sua eficincia, com adies mnimas e reduo das perdas. Para isto, o monitoramento do "status" do fsforo no solo fundamental para o manejo adequado da adubao fosfatada. A quantificao da disponibilidade s plantas , geralmente, realizada atravs da utilizao de solues extratoras. Elas estimam a quantidade do elemento adsorvido com fraca energia aos colides do solo e que, potencialmente, podem repor rapidamente a soluo do solo quando da absoro pelas plantas. A recomendao de adubao fosfatada preconizada pela CFS-RS/SC (1994) nos Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina utiliza o teor extrado pelo mtodo Mehlich 1 para estimar a disponibilidade para as plantas. Esta estimativa pode no refletir a dinmica de formas menos lbeis do nutriente, que no so extradas pelo mtodo mas tambm podem contribuir para o suprimento s plantas a mdio e longo prazo. Por essa razo, nem sempre so encontradas boas correlaes entre o teor de fsforo extrado do solo e a produtividade das plantas. Com a adoo do sistema de plantio direto em larga escala no sul do Brasil, a preocupao com a efetividade do Mehlich 1 como preditor do fsforo disponvel tem aumentado, pois o no revolvimento e a diminuio da eroso do solo permitem o acmulo do fsforo na camada superficial, onde os stios de adsoro mais vidos vo sendo gradativamente preenchidos e novas adubaes fosfatadas aumentam as formas mais lbeis. Alm disso, a manuteno do solo constantemente coberto com plantas e/ou seus resduos, cujas taxas de decomposio so mais lentas e constantes, favorecem a atividade microbiana, dando maior relevncia ao fsforo orgnico do solo. Este panorama cria uma nova dinmica da disponibilidade de fsforo, que importante para seu fornecimento para as culturas presentes e as subseqentes. Assim, torna-se necessrio aprofundar o conhecimento sobre a

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dinmica das formas de fsforo do solo e avaliar o modo de ao dos extratores qumicos e suas relaes com a disponibilidade de fsforo para as plantas. O objetivo geral deste trabalho estudar a labilidade de formas de fsforo s plantas e a previsibilidade da biodisponibilidade de fsforo por extratores qumicos.

2 CAPTULO I

LABILIDADE DE FORMAS DE FSFORO DO SOLO ESTIMADA POR CULTIVOS SUCESSIVOS COM PLANTAS

2.1 REVISO BIBLIOGRFICA 2.1.1 Formas de Fsforo no Solo Os minerais fosfatados primrios so a fonte de fsforo nos sistemas naturais. Como seu constituinte estrutural, para ser utilizado pelos organismos vivos, deve haver rompimento da estrutura cristalina para ser liberado. O rompimento desses minerais primrios ocorre mediante intemperizao, que depende dos fatores e processos de formao do solo durante a pedognese. O fsforo ento liberado para a soluo do solo e readsorvido aos colides, mas parte dele absorvido pelos organismos e pelas plantas. Neste estgio de formao do solo, ocorre a maior biodisponibilidade de fsforo, j que os colides inorgnicos so pouco intemperizados e a quantidade de stios adsorventes pequena; por isso, ele retido com baixa energia, facilitando seu retorno soluo do solo. Concomitantemente utilizao de fsforo pelos organismos vivos, seus resduos so depositados no solo e uma nova forma de fsforo acumulada, o fsforo orgnico. Com o avano do intemperismo, os minerais fosfatados vo sendo degradados e sua contribuio no fornecimento de fsforo ao sistema reduzida. Adicionalmente, os minerais do solo tambm sofrem intemperismo, diminuindo sua cristalinidade e aumentando os stios de adsoro aninica. Com isso, a fase slida mineral do solo muda seu carter frente disponibilidade de fsforo, passando de fonte a dreno da soluo, devido formao de complexos de alta energia de difcil reversibilidade, o que diminui a biodisponibilidade do

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nutriente. Em solos desenvolvidos, a mineralizao do fsforo orgnico passa a ser a fonte principal de tamponamento do fsforo, j que os colides inorgnicos atuam principalmente como dreno e competem com as plantas pelo fsforo (Willians & Walker, 1969a; Willians & Walker, 1969b; Smeck, 1973; Walker & Syers, 1976; Smeck, 1985, Sharpley et al., 1987). Assim, o destino do fsforo dos minerais primrios o prprio solo, pois estabiliza-se em compostos inorgnicos e orgnicos de alta energia de ligao, ficando a sua bioutilizao depende da interceptao antes da passagem para formas mais estveis e da mineralizao do fsforo orgnico. Sanches & Logan (1992) estimam que 25% dos solos tropicais e subtropicais, caracterizados pelo alto grau de intemperismo, apresentam deficincia acentuada de fsforo. O aumento dos teores de fsforo orgnico (Po) com o avano do intemperismo dos solos tem sido demonstrado por vrios autores. Cross & Schlesinger (1995) relatam a existncia de valores de 5% do fsforo total em formas orgnicas em Entisolos e 35% em Oxisolos. Duffera & Robarge (1996) encontraram correlao positiva entre o contedo de fsforo orgnico e teores de ferro extrado por ditionito (Fed), mostrando que com o avano do intemperismo os teores de Po aumentam. Esse comportamento tem sido observado em solos tropicais de El Salvador (Dahnke et al., 1964), Venezuela (Westin & Brito, 1969) e Brasil (Neptune et al., 1975). Guerra et al. (1996) relataram que, em solos do Brasil Central, o fsforo orgnico total (Pot) representou valores de 13 a 47% do fsforo total (Pt), sendo crescente com o grau de intemperismo dos solos. Observaram tambm que em solos menos desenvolvidos houve correlao positiva entre os compartimentos Pt e Po lbil e Pot e Po lbil, mas isso no ocorreu nos solos mais intemperizados, possivelmente porque o Po lbil utilizado por organismos e plantas devido carncia de Pi lbil no solo. No Rio Grande do Sul, Machado et al. (1993) no encontraram diferenas nos percentuais de Po em solos da Regio Sul (pouco intemperizados) e do Planalto Riograndense (mais intemperizados), porm o percentual de fsforo inorgnico ativo baixou de 31% para 12% do Pt, respectivamente, indicando que a disponibilidade de fsforo inorgnico diminui em solos intemperizados. A participao das fraes inorgnicas (fsforo

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geoqumico) e orgnicas (fsforo biolgico) na manuteno da disponibilidade de fsforo para as plantas foi demonstrada por Tiessen et al. (1984) em solos com graus de desenvolvimento distintos. Estes autores observaram que em solos pouco desenvolvidos 86% do fsforo extrado por resinas de troca de nions (RTA) foi proveniente das fraes inorgnicas, enquanto em solos mais intemperizados 80% foi proveniente das fraes orgnicas. Guerra et al. (1996) tambm observaram que o Po lbil (extrado por NaHCO3 0,5 mol l-1) correspondeu a mais de 60% da frao lbil em solos intemperizados do Brasil Central. Como visto, o fsforo do solo dividido em dois grandes grupos, fsforo inorgnico e fsforo orgnico, dependendo da natureza do composto a que est ligado. Dentro destes dois grupos, as formas de fsforo so de difcil identificao devido infinidade de reaes que o elemento pode sofrer e seus compostos resultantes. O grupo do fsforo inorgnico pode ser separado em duas partes, o fsforo dos minerais primrios ou estrutural e o fsforo adsorvido, alm do fsforo da soluo do solo, encontrado em pequenas quantidades. A identificao direta dos minerais primrios fosfatados por difratometria de raios X difcil porque perfazem apenas uma pequena parte dos minerais do solo, variando de 0,02 a 0,5% (Lindsay et al., 1989). J o fsforo inorgnico adsorvido pode ocorrer em todos os minerais presentes no solo por causa de sua facilidade em formar complexos de alta energia de ligao. Assim, o fsforo inorgnico do solo pode ser encontrado ligado ao ferro, alumnio e clcio, adsorvido a argilas silicatadas do tipo 1:1, adsorvido matria orgnica do solo atravs de pontes de ctions (compostos ternrios) e, principalmente, adsorvido a oxihidrxidos de ferro e alumnio (Parfitt, 1978), resultando em baixos teores na soluo do solo. As formas precipitadas de fsforo, entre as quais estrengtita (FePO4 . 2H2O), variscita (AlPO4 . 2H2O), fluorapatita (Ca10(PO4)6F2), hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2), fosfato diclcico dihidratado (CaHPO4 . 2H2O) e fosfato octaclcico (Ca8H2(PO4)6 . 5 H2O) mantm os ons H2PO4- e HPO42- na soluo do solo na faixa de pH entre 5,0 e 7,0. Em pH baixo (menor que 5,0), h maior

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ocorrncia do fsforo nos minerais que contm ferro e alumnio, enquanto em pH maiores, isso acontece preferencialmente nos com clcio, sendo que a variao do pH pode promover a dissoluo e formao de outros compostos (Parfitt, 1978, Fixen & Ludwick, 1982). A adsoro do fosfato aos oxihidrxidos de ferro e alumnio ocorre, principalmente, nas formas de baixa cristalinidade e com alto desbalano de cargas (Sanyal & Datta, 1991). Esta adsoro ocorre nos stios cidos de Lewis, onde os grupos OH e OH2+ ligados monocordenadamente ao metal (Fe ou Al) so trocados pelo fosfato, caracterizando o fenmeno conhecido como troca de ligantes (Parfitt, 1978). O fosfato pode ligar-se em formas monodentado, onde um oxignio do fosfato ligado ao metal, bidentado, onde dois oxignios so ligados ao metal, e binucleado, onde dois oxignios do fosfato so ligados a dois tomos do metal (Goldberg & Sposito, 1985; Fixen & Grove, 1990). A energia de ligao crescente para os compostos monodentado, bidentado e binucleado e a possibilidade de dessoro do fosfato aumenta na ordem inversa. Com o passar do tempo pode ocorrer o "envelhecimento" do fsforo adsorvido aos oxihidrxidos de ferro e alumnio, cujas ligaes tendem especificidade, formando compostos binucleados ou ainda a penetrao do fosfato nas imperfeies do cristal (Barow, 1999; Novais & Smyth, 1999). A adsoro do fsforo aos minerais que contm clcio apresenta trs estgios, a) quimiosoro do fosfato ao mineral, quando forma o fosfato de clcio amorfo; b) cristalinizao do mineral e, c) crescimento do cristal pelo acrscimo de novas camadas (Parfitt, 1978). Estes passos caracterizam o "envelhecimento" do fosfato de clcio, reportado tambm por Sanyal & Datta (1991), os quais alertam que o fosfato diclcico pode lentamente transformarse em fosfato octaclcico. Quando fertilizantes fosfatados solveis so adicionados ao solo, aps a entrada de gua no grnulo, uma soluo saturada de fosfato monoclcico liberada e, em menor concentrao, fosfato diclcico e cido fosfrico, que acidificam o solo na regio do grnulo, estabilizando o pH em torno de 1,5. A soluo cida proveniente do grnulo move-se no solo por difuso e, devido ao

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baixo pH, solubiliza os oxihidrxidos de ferro e alumnio na vizinhana do grnulo, provocando a adsoro do fosfato. Se o solo possuir abundncia de clcio, podem ser formados fosfatos de clcio (Sousa & Volkweiss, 1987; Rheinheimer, 2000) que, dependendo do pH, podem ser dissolvidos mais facilmente do que aqueles ligados aos oxihidrxidos. Por outro lado, quando o fertilizante adicionado ao solo for um fosfato natural, a liberao do fsforo depender da degradao do mineral do fertilizante (apatita). Nestas situaes, o baixo pH do solo, baixos teores de fsforo e, principalmente, os baixos teores de clcio promovem melhor dissoluo do fertilizante (Robinson & Syers, 1990; Sanyal & Datta, 1991). Como visto, o fsforo inorgnico do solo pode ocorrer em vrias formas, com diferentes energias de ligao aos ons e colides do solo, dependendo do grau de intemperizao e uso do solo. Como apenas uma pequena parte do fsforo do solo disponibilizada s plantas, a estimativa do fsforo total no informa sobre biodisponibilidade do elemento e se faz necessrio o conhecimento das suas formas predominantes. A avaliao da ocorrncia destas formas e a sua participao na biodisponibilidade tem envolvido vrios pesquisadores nas ltimas seis dcadas. Neste perodo, diversas metodologias de extrao do fsforo do solo foram desenvolvidas, tendo como base terica a tcnica do fracionamento desenvolvida por Chang & Jackson em 1956, que usa o modo de ao de extratores qumicos como agente seletivo para a extrao do fsforo ocorrente em diferentes formas e estados de energia (Fixen & Grove, 1990). O segundo grupo o fsforo orgnico, que pode constituir de 20 a 80% do fsforo total do solo (Dalal, 1977) e extremamente relevante nos solos tropicais, pois atua ativamente na disponibilidade de fsforo s plantas (Walker & Syers, 1976; Tiessen et al., 1984; Cross & Schilesinger, 1995) e deve ser levado em considerao em estudos envolvendo a sua dinmica e a biodisponibilidade. O fsforo orgnico originrio dos resduos vegetais adicionados ao solo, do tecido microbiano e dos produtos de sua decomposio. A grande variedade de compostos orgnicos no solo faz com que mais da metade das formas de fsforo orgnico ainda no tenham sido

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identificadas. As principais formas j identificadas so os fosfatos de inositol, que compem de 10 a 80% do fsforo orgnico total, os fosfolipdios (0,5 a 7%), cidos nuclicos (~ 3%) e outros steres fosfato (> 5%) (Dalal, 1977). A estabilidade destes compostos dependente de sua natureza e de sua interao com a frao mineral, pois estes mesmos compostos so usados como fonte de carbono e eltrons pelos microrganismos, cujo resultado a sua mineralizao e disponibilizao do fsforo. Alguns compostos como cidos nuclicos e fosfolipdios com ligao dister possuem estrutura qumica que facilita sua decomposio, sendo facilmente mineralizveis e, por isso, as quantidades armazenadas no solo so pequenas. J os fosfatos monosteres, como o fosfato inositol, apresentam alta energia de ligao com a estrutura qumica da molcula e alta carga residual, o que lhe confere facilidade de interao com os constituintes inorgnicos do solo. Isso dificulta a mineralizao e favorece o acmulo no solo, sendo de baixas labilidade e disponibilidade s plantas (Dalal, 1977; Tate, 1984; Stewart & Tiessen, 1987). Desta maneira, a maioria do fsforo orgnico do solo encontrada na forma de fosfatos de inositol, seguido dos fosfolipdios e cidos nuclicos (Rheinheimer, 2000). Uma das fraes importantes de fsforo orgnico do solo aquela contida na biomassa microbiana (P microbiano) por sua rpida dinmica. A biomassa microbiana do solo (BMS) utiliza-se dos resduos orgnicos para adquirir carbono, energia, eltrons e nutrientes (Neves, 1992; Tsai et al., 1992), exercendo influncia sobre a dinmica dos nutrientes no solo, podendo provocar mineralizao dos nutrientes da forma orgnica contidos nos resduos ou imobilizao dos nutrientes na forma mineral presentes no solo (Dalal, 1977; McGill & Cole, 1981; Tate, 1984; Smeck, 1985). Para o caso do fsforo, no se pode estabelecer uma relao C:P bsica nos resduos que divida os processos de imobilizao ou mineralizao, porque alm da decomposio biolgica, pode ocorrer a mineralizao bioqumica, que consiste na retirada do fsforo orgnico dos compostos orgnicos sem decomposio da molcula, por intermdio de catlise enzimtica provocada por fosfatases produzidas pelos microrganismos e plantas (McGill & Cole, 1981; Smeck, 1985; Stewart &

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Tiessen, 1987; Bishop et al., 1994). Alm disso, o carbono pode sair do sistema via evoluo de CO2, enquanto que o fsforo estabiliza-se no solo. Assim, os resduos orgnicos tm suas relaes C:P modificadas, justificando a grande variabilidade relatada por pesquisadores. Fosfatase um termo genrico atribudo a um conjunto de enzimas extracelulares de microrganismos e/ou plantas que promovem a desvinculao do fsforo de compostos orgnicos. Sua produo resultado de modificaes bioqumicas a nvel celular desencadeadas pela diminuio da absoro de P pelos organismos (Rhaghothama, 1999) e, por isso, suas quantidades no solo aumentam quando os sistemas tm baixos teores de fsforo disponvel (Trolldenier, 1992; Clarholm, 1993; Oberson et al., 1996; Conte, 2001). A absoro de fsforo pelos microrganismos cria um outro compartimento no solo, o P microbiano, que o fsforo imobilizado pela BMS e pode representar de 2 a 24% do fsforo orgnico do solo (Brookes et al., 1984). Rheinheimer et al. (2000), trabalhando com solos do Rio Grande do Sul, cultivados sob sistema de cultivo convencional (SCC) e plantio direto (SPD), registraram percentuais de 14,2% do Pot na forma de P microbiano na camada de 0-2,5 cm, em solo argiloso, independente do sistema de cultivo. Em solo de textura mdia, foram encontrados percentuais de 9,2 e 16,5%, para os sistemas SCC e SPD e, em solo de textura arenosa, estes percentuais foram de 15,0 e 23,3%. A passagem de fsforo atravs da BMS, na camada de 017,5 cm, foi de 25 e 26 kg ha-1 ano-1 no solo muito argiloso, 11 e 18 kg ha-1 ano1

no solo de textura mdia e 7 a 11 kg ha-1 ano-1 no solo arenoso, para os O P microbiano pode funcionar como um amortecedor dos fenmenos

sistemas SCC e SPD, respectivamente. de adsoro, imobilizando temporariamente o fsforo e evitando assim sua adsoro especfica aos colides inorgnicos do solo (Tate et al., 1991). Conte (2001) observou, em um Latossolo Vermelho distrofrrico do Planalto Riograndense, que a adio de fsforo proporcionou aumento do P microbiano aps a aplicao. Esse aumento independe dos teores iniciais no solo, pois foi semelhante onde no houve aplicao anterior ao com aplicao acumulada de 720 Kg ha-1 de P2O5 nos ltimos seis anos. Isso mostra que o efeito da BMS na

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imobilizao do fsforo adicionado temporrio, mas pode at ser relevante no retardamento da adsoro do fsforo no solo. 2.1.2 Estimativa das Formas de Fsforo no Solo A base terica para a estimativa das formas de fsforo no solo por diferentes extratores foi apresentada por Chang & Jackson (1956), presumindo que a utilizao de diferentes extratores poderiam, devido ao seu modo de ao, extrair seletivamente as diferentes formas de fsforo. Por isso, a utilizao destes extratores de maneira seqencial, do menor para o maior poder de extrao, evitaria a extrao simultnea de vrias formas de fsforo, o que ocorre se cada um deles fosse adicionado em separado em amostras do solo. Esta tcnica de separao do fsforo em diversas fraes, foi denominada e difundida como "fracionamento de fsforo". O mtodo de Chang & Jackson (1956) permite classificar o fsforo do solo em quatro grandes grupos, fosfatos de alumnio, fosfatos de ferro, fosfatos de clcio e fosfatos oclusos (fosfatos precipitados no interior de oxihidrxidos de ferro e alumnio ou incapazes de serem detectados com os extratores usados). Estas formas so identificadas de acordo com o extrator usado, na seqncia NH4Cl + NH4F, NaOH, H2SO4 e Na3C6H5O7 + Na2S2O4. Porm, esta tcnica no identifica separadamente as formas orgnicas e, principalmente, no estima a labilidade das formas extradas. O fracionamento de Chang & Jackson tem mostrado que, com o avano do intemperismo, do solo o fsforo retido com maior energia no solo (Dahnke et al., 1964; Westin & Brito, 1969; Willians & Walker, 1969a; Willians & Walker, 1969b). Assim, em solos do Rio Grande do Sul, Machado et al. (1993), usando o mtodo de Chang & Jackson, relatam que os solos da Regio Sul do Estado, pouco intemperizados, possuem mais fsforo inorgnico ativo que os solos da regio do Planalto Riograndense, os quais apresentam mais fsforo em formas oclusas, de pouca participao na disponibilidade s plantas. A partir do trabalho de Chang & Jackson, foram desevolvidos vrios mtodos de extrao ou fracionamento do fsforo do solo (Fixen & Grove, 1990).

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Um mtodo de fracionamento, que contempla as fraes orgnicas de fsforo e introduz a idia de sua labilidade, foi proposto por Hedley et al. (1982). Nessa tcnica, so adicionados, seqencialmente, extratores de menor maior fora de extrao, os quais removem fsforo inorgnico (Pi) e orgnico (Po), das formas mais disponveis s mais estveis. Os extratores so Resina Trocadora de nions (PiRTA), NaHCO3 0,5 mol l-1 a pH 8,5 (Pibic e Pobic); NaOH 0,1 mol l-1 (Pihid e Pohid); NaOH 0,1 mol l-1 + ultrasonificao (Pison e Poson); HCl 1,0 mol l-1 (PiHCl) e; digesto com H2SO4 + H2O2 (Pidig + Podig). Stewart & Sharpley (1987) montaram um esquema das formas de fsforo no solo, mostrando suas interaes e dinmica, e associou-as com as fraes estimadas pelo fracionamento de Hedley et al. (1982), que pode ser visualizado na Figura 1. Cross & Schlesinger (1995) agruparam as suposies de vrios autores sobre quais formas de fsforo so extradas na seqncia do fracionamento de Hedley. De uma maneira geral, assume-se que a resina trocadora de nions extrai formas lbeis de fsforo inorgnico. O NaHCO3 extrai formas lbeis de fsforo inorgnico e orgnico. Ao NaOH atribudo o poder de extrair o fsforo inorgnico quimiosorvido a xidos de alumnio e ferro, o qual moderadamente lbil. Tambm, com NaOH, extrado o fsforo orgnico moderadamente lbil. A utilizao de ultrasonificao em conjunto com o NaOH extrai o fsforo inorgnico e orgnico qumica e fisicamente protegidos nas superfcies internas dos microagregados. O tratamento do solo com HCl extrai fsforo inorgnico contido nos fosfatos de clcio e fortemente adsorvido, e, finalmente, a digesto do solo com H2SO4 e H2O2 extrai o fsforo residual inorgnico + orgnico do solo, chamado tambm de fsforo recalcitrante. A tcnica do fracionamento proposta por Hedley e seus colaboradores sofreu vrias modificaes, para facilitar sua exeqibilidade e para adequ-la aos aparatos laboratoriais disponveis e necessrios para sua realizao. Dentre elas, na ausncia de aparelho de ultrasom, pode-se substituir a extrao com NaOH 0,1 mol l-1 + ultrasonificao por extrao com NaOH 0,5 mol l-1 (Condron et al., 1985).

Pi LENTOPLANTAS Pi MINERAIS PRIMRIOS (P residual)

Pi e Po RPIDORESDUOS DE PLANTAS

Po LENTO

Fungos

Pi MINERAIS SECUNDRIOS (Pi NaOH) (P residual)

Pi SOLUO DO SOLO

Bactrias Actinomicetos

P MICROBIANOProtozorios Nematides

Po QUIMICA e FISICAMENTE PROTEGIDO (Po NaOH) (P residual)

PI ALTA ENERGIA (P residual) Pi LBIL e MODERADAMENTE LBIL (Pi RTA) (Pi NaHCO3) Po LBIL e MODERADAMENTE LBIL (Po NaHCO3) (Po NaOH)

Figura 1 O ciclo do fsforo no solo: Seus componentes e correspondncia com as fraes estimadas pelo fracionamento de Hedley et al. (1982). Adaptado de Stewart & Sharpley (1987).

As tcnicas de fracionamento visam a identificao das formas preferenciais com que o fsforo retido no solo, sua ocorrncia e magnitude com que contribuem para a capacidade de suprimento de fsforo s plantas. Como sua execuo complexa, mtodos mais simples tm sido preferidos para estimar a disponibilidade de fsforo e prever a necessidade de adubao fosfatada do solo. Estas tcnicas estimam o chamado "fsforo disponvel". So rpidas e, normalmente, de baixo custo, porm sua aplicabilidade restrita a grupos de solos com caractersticas semelhantes, cuja calibrao entre teores extrados pelo mtodo e a absoro pelas plantas indispensvel. Dentre elas encontram-se os extratores Mehlich 1 (Mehlich, 1953), Mehlich 3 (Mehlich, 1984) e resina trocadora de nions em membranas (Amer et al., 1955), as quais so de maior utilizao e interesse no Rio Grande do Sul. Estes mtodos tm sido empregados por diversos pesquisadores buscando de manejo. 2.1.3 Dinmica do Fsforo com o Manejo do Solo Como os teores de fsforo disponvel em solos intemperizados de ecossistemas naturais so baixos, diversos mecanismos so utilizados pelas plantas e organismos adaptados para aumentar a eficincia de absoro de fsforo. Estas estratgias podem ser de carter morfolgico, como o aumento da relao raiz/parte area, as mudanas na morfologia das razes, o aumento de plos radiculares e a associao com fungos micorrzicos. Os mecanismos tambm podem ser bioqumicos ou fisiolgicos, como a reduo do efluxo de fsforo, mobilizao do Pi vacuolar, secreo de cidos orgnicos, aumento da produo de fosfatases e RNases e ativao de genes para mudanas nos carregadores de fsforo, alterando seu Km e Cmin (Rhaghothama, 1999). Por outro lado, as culturas comerciais melhoradas geneticamente para aumentarem a produtividade, acabam por perder caractersticas ligadas eficincia de o entendimento da dinmica do fsforo no solo e sua biodisponibilidade em solos de diferentes graus de intemperismo e condies

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absoro de nutrientes ou no desenvolvem seus mecanismos de maneira satisfatria. Por este motivo, a utilizao dessas plantas em solos intemperizados requer altos investimentos em fertilizantes e corretivos de solo, para aumentar a disponibilidade e o suporte de absoro do fsforo pelas plantas. As fraes orgnicas e inorgnicas de fsforo no solo podem atuar como fonte ou dreno para a soluo do solo, dependendo das suas caractersticas mineralgicas, das condies ambientais, da fertilizao e do manejo do solo (Novais & Smith, 1999). Em ecossistemas naturais, onde no h adio de fsforo, a sua disponibilidade est intimamente relacionada ciclagem das formas orgnicas (Tiessem et al., 1984; Beck & Sanches, 1994; Guggenberger et al., 1996a), sendo que a perturbao do sistema pela introduo de outras espcies vegetais ou pelo aumento da biomassa vegetal e adubao, pode acarretar em aumento na sua mineralizao, devido a incrementos tambm na atividade microbiana (Condron & Goh, 1989; Sanyal & Datta, 1991; Magid et al., 1996; Oberson et al. 1996). Tiessen et al. (1984) observaram que, em solos pouco intemperizados, 86% do Pirta foi tamponado pelas fraes Pibic e Pihid , enquanto em solos altamente intemperizados, 80% do Pirta foi tamponado pelo Pobic. Em rea submetida a 65 anos de cultivo sem fertilizao, Hedley et al. (1982) observaram que todas as formas de fsforo atuaram como fonte de fsforo, reduzindo em 29% o fsforo total do solo, quando comparado pastagem natural. As fraes inorgnicas tiveram uma depleo de 26%, as orgnicas 24% e o fsforo residual 52% dos seus teores originais. Resultados semelhantes foram encontrados por Duffera & Robarge (1996), que constataram diminuio de todas as fraes de fsforo com o cultivo em solos pouco intemperizados da Etipia, sendo que as formas orgnicas diminuram at 27% e as inorgnicas 61%, causando uma diminuio de 59% do fsforo total do solo. Friessen et al. (1997) observaram, em solo altamente intemperizado e sob pastagem natural, que fsforo disponvel foi tamponado pelo Pohid e,

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quando fertilizado, as fraes Pibic e Pihid atuaram como dreno do fsforo aplicado. De forma similar, Linquist et al. (1997) relatam que a adio de fertilizantes fosfatados aumentou os teores de fsforo nas fraes Pirta , Pibic e Pihid, e, quando da supresso da adubao, as formas Pirta , Pibic , Pihid e Pobic atuaram como fonte de fsforo s plantas. Tambm Sharpley & Smith (1985) comentam que, com o cultivo, as fraes de fsforo orgnico mais resistentes diminuiram, enquanto os teores nas fraes mais lbeis no foram modificados, isso porque provavelmente as formas mais resistentes de Po foram tranformadas em fomas mais lbeis. Beck & Sanches (1994), estudando as mudanas nas fraes do fsforo do solo aps 18 anos de cultivo com e sem fertilizao fosfatada, relatam alteraes da dinmica das fraes de fsforo do solo por causa do manejo da adubao fosfatada. Foi observado que, com a fertilizao, todas as fraes, exceto o fsforo residual e fsforo orgnico extrado por NaOH + sonificao, atuaram como dreno do fsforo adicionado e, quando houve diminuio da dose aplicada, a frao Pihid atuou como fonte de fsforo. Onde no houve fertilizao, as fraes Pobic, Pihid e Pohid agiram como fonte, tamponando o fsforo extrado por resinas. Estimaram que na rea fertilizada, 96% do fsforo extrado por resinas foi originrio das fraes inorgnicas, enquanto que onde no foi fertilizado, 44% do fsforo extrado por resinas foi originrio das fraes orgnicas do solo. Os autores acentuaram ainda que a aplicao de calcrio provocou aumento da frao de fsforo extrado por HCl, sugerindo a reao do fsforo com o clcio (neoformao de fosfatos de clcio), resultado tambm observado por Rheinheimer (2000) em latossolos do RS. Tambm Schimidt et al. (1996) constataram que as fraes Pirta, Pibic, Pihid e Pohid atuaram como dreno de fsforo, quando dose aplicada foi maior que a absoro pelas plantas, ou como fonte, quando a dose foi menor que a quantidade consumida. Guo & Yost (1998) e Guo et al. (2000) realizaram experimento em casa de vegetao utilizando solos com moderado e alto grau de intemperismo, nos quais realizaram quatorze cultivos sucessivos de milho ou soja, com prvia

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adio de fsforo para elevar o teor na soluo do solo a 0,2 mg.l-1. Os autores observaram que, nos solos pouco intemperizados, a depleo das formas lbeis de fsforo inorgnico (extrados por resina e NaHCO3) pela absoro pelas plantas foi tamponada pelas fraes menos lbeis (extradas por HCl e fsforo residual). J nos solos altamente intemperizados, o tamponamento foi feito pelas fraes Pobic e Pihid. Esses autores relatam que, a mdio e longo prazo, todas as formas de fsforo do solo so disponveis s plantas, do que se pode inferir que o fsforo adicionado pode ser inteiramente recuperado, mas no garantem que as taxas de absoro sejam suficientes para manter altos rendimentos. Chen et al. (2002) observaram que h depleo das formas inorgnicas lbeis e moderadamente lbeis (PiRTA, Pibic e Pihid) na rizosfera (at 6 mm de distncia da raiz) de plantas de pinus e azevm perene. Constataram tambm que houve pequeno aumento de Pobic e uma uma grande depleo do Pohid na rizosfera de pinus, o que no ocorreu de forma to intensa para o azevm. Este comportamento estaria associado com a alta atividade microbiana e atividade de fosfatases, observada na rizosfera de pinus, o que refora a importncia da biomassa microbiana do solo e a capacidade das plantas em extruir fosfatases para mineralizao e utilizao do fsforo orgnico do solo. Outros autores, como Mckenzie et al. (1992a), Mckenzie et al. (1992b), Arajo et al. (1993a), Ball-Coelho et al. (1993), Richards et al. (1995), Lindo et al. (1995), Schimidt et al. (1996), Friessen et al. (1997) e Zhang & Mckenzie (1997) reportam a atuao das fraes menos lbeis do fsforo do solo como fonte ou dreno do fsforo disponvel, principalmente a frao Pihid, mostrando que ela muito reativa, acumulando fsforo quando aplicado e tamponandoo quando no h aplicao ou h a supresso da adubao fosfatada. Assim, a biodisponibilidade de fsforo parece controlar o carter fonte/dreno das fraes orgnicas e inorgnicas do solo. Como visto, as fraes inorgnicas e orgnicas podem atuar como fonte ou dreno do fsforo disponvel, dependendo do manejo do solo e da fertilizao. Quando o solo no fertilizado e h adies de resduos vegetais,

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a frao orgnica tampona o fsforo da soluo do solo. Por outro lado, quando h fertilizaes ocorre o acmulo de fsforo nas formas inorgnicas, que tamponam a soluo; a frao orgnica utilizada em menor escala, permitindo sua acumulao. Quando da adio de fertilizantes fosfatados, ocorre a redistribuio do fsforo em todas as fraes do solo, porm o acmulo mais pronunciado nas fraes inorgnicas lbeis. Com o tempo, h aumento da energia de adsoro e o fsforo passa gradativamente para formas de menor labilidade, o que caracteriza o processo de "envelhecimento do fsforo" (Barow, 1999; Novais & Smith, 1999). Araujo et al. (1993b) relatam que a fertilizao e o cultivo de um solo por 25 anos provocou aumento nos teores de fsforo orgnico e fsforo inorgnico, comparado a um solo similar sob mata nativa. Contudo, em valores relativos, o fsforo orgnico decresceu de 55,55% do fsforo total no solo de mata para 25,05% no solo cultivado, mostrando que a acumulao do fsforo adicionado ocorre preferencialmente em formas inorgnicas, comportamento tambm observado por Beck & Sanches (1994), Weil et al. (1988) e Sattell & Morris (1992). Quando h a adio de resduos orgnicos ao solo, a decomposio promovida pela BMS faz com que ocorra mineralizao do Po e o acmulo do fsforo se d preferencialmente nas formas inorgnicas. Por outro lado, se o resduo for de difcil decomposio, o fsforo pode permanecer em formas orgnicas (Otabbong et al. 1997). Quando h a adio de estercos ao solo, o acmulo do fsforo tambm mais pronunciado nas formas inorgnicas (Tran & N'dayegamiye, 1995; Rubaek & Sibbesen, 1995; Sui et al., 1999), e devido ao fato de que mais de 60% do fsforo contido nos estercos j se encontrar em formas inorgnicas antes mesmo de sua aplicao (Sui et al., 1999; Cassol et al., 2001). Daroub et al. (2000) cultivaram plantas de soja em soluo nutritiva com33

P e fracionaram seus resduos aps 20 dias de crescimento. O tecido

apresentava 70% do P na forma inorgnica extravel por RTA. Esses resduos foram ento adicionados a diferentes tipos de solo e sendo imediatamente

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detectado aumento de resduos diminuiu o33

33

P extrado por RTA. Aps seis dias da adio dos

P na frao PiRTA e aumentou no P microbiano e nas33

fraes extradas por NaHCO3 e NaOH 0,1 mol l-1. As fraes P microbiano e NaHCO3 apresentaram aumento no teor de declnio do33

P at 18 dias aps a adio dos

resduos, havendo declnio aps este perodo. Concomitantemente com o P nas fraes anteriores, houve aumento deste na frao NaOH, que perdurou at o final do experimento (34 dias de incubao). A frao de P extrada por HCl 1 mol l-1 apresentou aumentos da concentrao de 33P apenas no solo menos intemperizado e a frao de P residual no se modificou. Esses resultados sugerem que as formas de fsforo do solo esto intimamente ligadas e, quando adicionado ao solo, parte dele adsorvida em formas lbeis e parte imobilizada pela biomassa microbiana do solo. Este um fenmeno temporrio, pois o fsforo passa a ser adsorvido com maior energia poucos dias aps a sua adio. Fica claro neste trabalho que a BMS do solo pode atuar como retardador da adsoro do fsforo adicionado, como relatado por Conte (2001), mas o efeito de curta durao. Com a aplicao de adubos fosfatados e conseqente adsoro aos colides, o manejo do solo passa a ter papel importante no prolongamento da sua labilidade, pois algumas prticas podem ser adotadas para diminuir a sua adsoro especfica, como o no revolvimento do solo, controle da eroso e a manuteno da cobertura vegetal do solo. Em solos onde a frao argila composta predominantemente por oxihidrxidos de ferro e de alumnio mais caulinita, como os latossolos do planalto do RS, a capacidade de soro do fsforo alta. Por isso, adies de fertilizante fosfatado onde o solo revolvido, h exposio de novos stios de adsoro, contribuindo para a sua reteno com maior energia, como acontece no sistema de cultivo convencional (SCC), exigindo doses elevadas para manter a alta disponibilidade. Do mesmo modo, a incorporao dos resduos vegetais facilita o ataque de microrganismos, dificultando o acmulo de matria orgnica e de fsforo orgnico. Pela pulverizao do solo e ausncia de cobertura vegetal, a eroso significativa, havendo perdas de nutrientes nos sedimentos transportados. Por isso, em

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sistemas com maior proteo do solo, como o sistema plantio direto, onde no h revolvimento e os resduos permanecem na superfcie, a eficincia da adubao fosfatada melhorada. Atualmente o sistema de cultivo com maior expresso no Rio Grande do Sul o sistema plantio direto (SPD), que j abrangia, em 1999, 63% da rea cultivada no Estado (Ferreira et al., 1999) e, pelo prognstico de expanso pela incorporao de reas cultivadas em SCC e pastagens naturais, hoje o percentual deve ser maior ainda. No SPD, pelo no revolvimento do solo e manuteno da palhada na superfcie, a eroso superficial menor em relao ao SCC, evitando a perda do fsforo adsorvido aos sedimentos transportados. Isto foi constatado por Pavan & Chaves (1996), que observaram aumento das fraes de fsforo lbeis com o controle da eroso do solo proporcionada pelo adensamento de cafeeiros. Tambm, pelo no revolvimento do solo, os fertilizantes fosfatados aplicados acumulam fsforo nas camadas superficiais e o de camadas profundas ciclado pelas plantas para a superfcie (Weil et al.,1988; Selles et al.,1997; Rheinheimer, 2000). Com isso, ocorre primeiramente a saturao dos stios mais vidos e o remanescente redistribudo em fraes retidas com menor energia e, por isso, maior capacidade de dessoro, aumentando a sua disponibilidade s plantas (Barrow et al., 1998; Rheinheimer & Anghinoni, 2001). A deposio de resduos culturais na superfcie do solo diminui a sua superfcie de contato com o solo e, assim, a decomposio pela BMS desacelerada, resultando na mineralizao gradual e parcial desses compostos carbonados, aumentando o contedo de matria orgnica e fsforo orgnico (Rheinheimer, 2000) e de nions orgnicos, e estes podem aumentar a competio pelos stios de adsoro, diminuindo a reteno do fsforo (Hue, 1991). Do mesmo modo, a atividade microbiana nas camadas superficiais do SPD pode proporcionar maior disponibilidade potencial do fsforo s plantas, j que aquele incorporado na biomassa dos microorganismos forma estoque de fsforo microbiano no solo e no adsorvido aos colides (Conte, 2001). Assim, no SPD, no h perdas de fsforo por eroso e, devido localizao da

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adubao fosfatada, do acmulo de matria orgnica e do aumento da BMS, ocorre acumulao do fsforo orgnico. Por isso, a manuteno da cobertura do solo tambm por plantas vivas no SPD impede que o Po mineralizado passe para formas menos lbeis, como alertado por Tiessen et al. (1992). Rheinheimer (2000) estudou as formas de fsforo em solos com diferentes teores de argila submetido aos sistemas de cultivo convencional e plantio direto, cultivados com rotaes de culturas distintas. Observou em todos os solos que no SPD houve aumento de fsforo nas camadas superficiais, principamente nas formas inorgnicas disponveis (PiRTA e Pibic) e moderadamente disponveis (Pihid e PiHCl), permitindo a manuteno de teores de fsforo na soluo do solo mais elevados do que no SCC. As sucesses de cultura estudadas no exerceram influncias significativas sobre as formas inorgnicas de fsforo. Para o solo com maiores teores de argila e Fed+Feo , no houve aumento dos teores de fsforo orgnico sob SPD. Porm, para os solos de textura mais leve, a adoo do SPD, principalmente com utilizao de rotaes de culturas com grande capacidade de produo de resduos, promoveu aumentos dos teores de fsforo orgnico e do P microbiano. Devido a essa estreita relao entre fsforo orgnico do solo e os nveis de fsforo disponveis s plantas, alguns autores, como Adepetu & Corey (1976), Sharpley (1985), Sharpley et al. (1987), Thien & Myers (1992), Guerra et al. (1996) e Maroko et al. (1999) recomendam a incluso deste parmetro nas anlises para estimativa da sua disponibilidade, pois ela melhora a capacidade de previso da necessidade de adubao fosfatada. As informaes sobre a influncia da matria orgnica do solo na disponibilidade de fsforo tm relatos discordantes. H afirmaes que os compostos orgnicos do solo podem adsorver o fosfato inorgnico, formando complexos ternrios, intermediados por pontes de ctions, como o ferro e alumnio (Beldrok et al., 1997). A matria orgnica poderia tambm aumentar a adsoro do fosfato, pelo impedimento da cristalizao dos xidos, aumentando a relao Feo/Fed, o que acarreta em maior superfcie de adsoro (Schwertmann et al., 1986). Outros relatos afirmam que os cidos orgnicos e

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outros compostos intermedirios de carter aninico, provenientes dos resduos vegetais em decomposio, podem competir com o fosfato pelos stios de adsoro dos colides do solo, diminuindo sua adsoro (Sibranda & Young, 1986; Hue, 1991; Mesquita Filho & Torrent, 1993; Iyamuremye et al., 1996; Nziguheba et al., 1998). Pelo exposto, observa-se que as vrias formas de fsforo no solo podem contribuir para a sua disponibilidade s plantas e que a sua dinmica dependente das condies naturais do solo, do ambiente e do manejo adotado. Com isso, em solos intemperizados, a estimativa da disponibilidade do fsforo do solo para manejo da adubao mais difcil e assim se justifica a baixa correlao entre os teores extrados pelos extratores de rotina e a absoro pelas plantas, como observado por Adepetu & Corey (1976), Pires (1983), Anghinoni & Volkweiss (1984), Sharpley (1985), Couto et al. (1985), Sattell & Morris (1992) e Kroth (1998). Porm, possvel que outros extratores, que atuam sobre formas menos lbeis, possam ser usados na estimativa do seu potencial de disponibilidade, ou para avaliao do andamento do processo de construo da fertilidade em solos com problemas de disponibilidade deste nutriente. Assim, se faz necessrio o conhecimento da dinmica da dessoro das formas de fsforo retidas com maior energia e ditas menos disponveis s plantas para inclu-las como parmetros para estimar a disponibilidade de fsforo do solo s plantas.

2.2 OBJETO DE ESTUDO E HIPTESES Como o plantio direto atualmente o principal sistema de cultivo no Estado do Rio Grande do Sul e este proporciona o acmulo de fsforo nas camadas superficiais do solo, de se esperar que os stios mais vidos por fsforo sejam preenchidos e que, a partir deste estgio, o fsforo passe a ser acumulado em formas de maior labilidade. Tambm, pelo aumento de matria orgnica e da atividade microbiana, pode ocorrer o acmulo de fsforo orgnico. Assim, h uma mudana quantitativa e qualitativa das formas de fsforo pela conduo do manejo e da adubao fosfatada nesse sistema. Com isso, a contribuio das formas de fsforo do solo pode ser alterada e aquelas formas aparentemente irrelevantes nos solos sob sistema de cultivo convencional podem participar ativamente na sua disponibilidade, repondo os teores lbeis quando da sua adsoro pelas plantas. Desta maneira, os mtodos de anlise de solo utilizados atualmente no Rio Grande do Sul podem no estimar adequadamente a disponibilidade de fsforo s plantas, pois eles diagnosticam apenas uma situao momentnea e no levam em conta o tamponamento de outras formas menos lbeis. Assim, o conhecimento da labilidade das formas de fsforo do solo s plantas importante para ajustes ou modificaes nas metodologias de diagnose da disponibilidade de fsforo no solo para a compatibilizao das recomendaes de fertilizantes fosfatados para o SPD. Baseado na dinmica das formas de fsforo nos ecossistemas agrcolas e suas modificaes pelo manejo do solo ou as condies proporcionadas pela adoo do sistema de plantio direto, so formuladas para este estudo as seguintes hipteses:

a) As formas inorgnicas lbeis de fsforo acumuladas pela adubao so as principais mantenedoras da soluo do solo. Quando da depleo das formas lbeis, outras formas de fsforo de menor labilidade tamponam as primeiras, prolongando a capacidade do solo em fornecer fsforo para as plantas;

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b) O mtodo de estimativa da disponibilidade de fsforo s plantas utilizado no Rio Grande do Sul e Santa Catarina no adequado para a estimativa do fsforo disponvel a mdio e longo prazo.

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2.3 OBJETIVOS ESPECFICOS

Os objetivos especficos deste trabalho so avaliar, em amostas de solo coletadas sob sistema de plantio direto, a) a participao das formas de fsforo do solo no suprimento de fsforo a uma sucesso de cultivos realizados em casa de vegetao; b) as correlaes entre os teores acumulados pelas plantas e os estimados por extratores qumicos de avaliao de disponibilidade de fsforo.

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2.4 MATERIAL E MTODOS 2.4.1 Solo Utilizado Neste trabalho utilizaram-se amostras de solo coletadas do experimento "Calibrao de doses de fsforo em sistema plantio direto", instalado no Centro de Atividades Agrcolas e Florestais da Cooperativa Tritcola de Santo ngelo (COTRISA), no municpio de Santo ngelo RS (28o18'14" S; 54o15'52" W) e sob responsabilidade da Fundacep-Fecotrigo. O experimento amostrado foi instalado no inverno de 1994, numa rea cultivada sob sistema plantio direto h trs anos, sobre um Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico (EMBRAPA, 1999). O solo recebeu calagem para elevao do pH a 6,0 (estimada pelo ndice SMP) ao incio do SPD. Os tratamentos do experimento, arranjado em blocos ao acaso com parcelas subdivididas, foram cinco doses anuais de fsforo (0, 30, 60, 90 e 120 kg P2O5 ha-1 ano-1) na forma de fosfatos solveis, aplicadas na cultura de inverno e reaplicaes anuais de doses de reposio (0, 1/3, 2/3, 3/3 e 4/3 da dose de reposio recomendada pela Comisso de Fertilidade do Solo - CFS RS/SC, 1994) aplicados na cultura de vero. A dose de reposio utilizada para as culturas do milho e soja foram 70 e 60 kg P2O5 ha-1 (CFS RS/SC, 1994) e as adubaes nitrogenada e potssica seguiram as recomedaes, sendo aplicadas na mesma dose em todos os tratamentos. Cultivaram-se aveia preta (Avena strigosa) na safra 94, soja (Glycine max) na safra 94/95, nabo forrageiro (Raphanus raphanistrum) na safra 95, milho (Zea maiz) na safra 95/96, aveia preta + nabo na safra 96, milho na safra 96/97, aveia na safra 97, soja na safra 97/98, aveia preta + nabo na safra 98, milho na safra 98/99, trigo (Triticum aestivum) na safra 99, e soja na safra 99/00. Para a realizao deste trabalho, foram coletados, em janeiro de 2000, trinta quilogramas de solo da profundidade de 0-10 cm nos tratamentos que receberam as doses de 0, 30, 60, 90 e 120 kg P2O5 ha-1 ano-1 no inverno, sem adubao de reposio no vero (Anexo 1). No momento da coleta do solo, as

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doses de P2O5 acumuladas, aplicadas nos seis anos de conduo do experimento eram 0, 180, 360, 540, e 720 kg P2O5 ha-1. Aps a coleta, o solo foi seco ao ar, modo e tamisado em peneira com malha de 2 mm e acondicionado em sacos de polietileno at sua utilizao. Os atributos qumicos, exceto fsforo, e fsicos mdios do solo coletado so apresentados na Tabela 1.

Tabela 1 Atributos fsicos e qumicos do solo na camada 0-10 cm do Latossolo Vermelho Distrofrrico tpico cultivado sob sistema plantio direto. AtributoArgila, g kg Silte, g kg-1 (1) Areia, g kg-1 (1) Fed ,g kg-1 (2) Feo , g kg-1 (3) Capacidade de campo, ml kg-1 (4) Carbono orgnico, g kg 1 (5) pH H2O (6) ndice SMP (6) Al trocvel, cmolc dm3 (7) Mg trocvel, cmolc dm3 (7) Ca trocvel, cmolc dm3 (7) K disponvel, mg dm3 (8)(1) (2)

Valor-1 (1)

706 223 71 129 70 260 17,2 4,6 5,4 0,85 0,96 2,71 270

Mtodo da pipeta (EMBRAPA, 1997); extrado por ditionito + citrato + bicarbonato (Almeida comunicao (3) (4) (5) extrado por oxalato de amnio (Tedesco et al., 1995); determinado segundo Vettori (1969); pessoal, 2002); (6) (7) determinado por digesto mida (EMBRAPA, 1997); determinado segundo Tesdesco et al. (1995); extrado por -1 (8) KCl 1 mol l (Tedeco et al., 1995); extrado por Mehlich 1 (Tedesco et al., 1995).

2.4.2 Descrio do Experimento O experimento foi conduzido na casa de vegetao do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) no perodo de 21/02/2000 a 25/01/2002. As anlises foram realizadas no Laboratrio de Qumica e Fertilidade do Solo, no Departamento de Solos da UFSM. O experimento constou de quinze cultivos sucessivos com plantas e os tratamentos foram as cinco doses de fsforo provindas do experimento a

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campo. O delineamento experimental utilizado foi o bifatorial inteiramente casualizado (Fator A = 5 doses de P e Fator B = cultivos ou subdivises temporais), com seis repeties. Na casa de vegetao, o solo foi acondicionado em potes com capacidade para dois quilogramas, onde foram realizados quinze cultivos sucessivos com plantas, sendo milheto Pennisetum americanum (cultivo 1), aveia preta Avena strigosa (cultivos 2, 3 e 4), milho Zea maiz (cultivo 5), soja Glycine max (cultivos 6, 7, 8, 9, 13, 14 e 15), crotalria Crotalaria spectabilis (cultivo 10) e centeio Secale cereale (cultivos 11 e 12). Antes do plantio, as sementes foram tratadas com iprodione + thiran (Rovrin), inoculadas com rizbium especfico quando leguminosas e pr-germinadas em laboratrio at a emisso da radcula (Anexo 2). Quando observado ataque de lagartas ou pulges nas plantas durante os cultivos, foi efetuado a aplicao de deltametrina (Decis 25 CE). Ao inicio de cada cultivo, o solo foi umedecido at 80% da capacidade de campo e posteriormente foi adicionado gua destilada duas vezes por dia para manuteno da umidade. A casa de vegetao no possua controle automtico de temperatura, porm foi realizado o controle parcial atravs da ventilao do ambiente e utilizao de nebulizao nos dias mais quentes. Semanalmente, foi realizado o rodzio dos vasos nas mesas da casa de vegetao afim de evitar luminosidade desuniforme nas plantas. Antes do primeiro cultivo, os vasos receberam soluo nutritiva contendo nitrognio (na forma de NH4NO3), potssio (KCl), clcio (CaCO3), magnsio (MgCO3), enxofre (CaSO4), zinco (ZnO) e boro (HBO3), cujas concentraes so apresentadas na Tabela 2. Antes do quinto cultivo, estes nutrientes mais cobre (CuCl2) e molibdnio ([NH4]Mo7O24.4 H2O) foram novamente aplicados. Em todos os cultivos, inclusive os com leguminosas, foi realizada adubao nitrogenada (NH4NO3). As aplicaes foram fracionadas em doses de 30 mg N vaso-1, sendo realizadas aproximadamente aos 10 e 20 dias aps a emergncia (DAE) nas gramneas e aos 10 DAE nas leguminosas.

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As doses de nutrientes aplicadas, o perodo em que foi realizado cada cultivo e outras informaes sobre o manejo e conduo do esperimento so apresentados na Tabela 2. Ao stimo cultivo, foi observado pouco crescimento das plantas, principalmente nos tratamentos 0, 180, 360 e 720 kg ha-1 de P2O5. Foram ralizadas anlises qumicas e constatados altos teores de alumnio trocvel (Anexo 3). Como a saturao com alumnio era varivel com os tratamentos, foram aplicadas doses diferenciadas de carbonato de clcio (CaCO3), calculadas para elevar a saturao com bases a 70% (segundo recomendao da CFS RS/SC, 1994). Assim foram aplicados, ao final do stimo cultivo, doses equivalentes a 4,42, 3,83, 3,35, 4,28 e 5,24 t ha-1 de CaCO3 + MgCO3 (na proporo 2:1) nos tratamentos 0, 180, 360, 540 e 720 kg P2O5 ha-1, respectivamente. Os teores de potssio disponvel, pH em gua e ndice SMP, clcio e magnsio trocveis, alumnio trocvel e saturao com alumnio no solo aps cada um dos quinze cultivos esto apresentados nos Anexos 4, 5, 6 e 7, respectivamente. A colheita das plantas foi realizada aproximadamente aos 30 DAE, quando a velocidade do crescimento vegetativo diminuiu. Na colheita, a parte area das plantas foi cortada rente ao solo e este foi tamisado em malha de 2 mm para separao das razes (Anexo 8). A parte area e as razes das plantas foram secas em estufa a 55 oC at peso constante e pesadas para determinao da matria seca. Aps, as razes foram lavadas com HCl 0,5 mol l-1 e gua destilada para retirada dos resduos de solo e secas em estufa novamente. A parte area e as razes foram modas e determinados os teores de fsforo no tecido vegetal, segundo metodologia descrita por Tedesco et al. (1995).

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Tabela 2 Manejo do solo e culturas durante os quinze cultivos realizados em casa de vegetao.Massa Espcie de solo-1

Cultivo

Perodo

Colheita

Nmero de plantas

Nutrientes adicionados-1

DAE (1) g vaso ----------------- mg vaso ----------------21/02/00 N = 90; K = 100; Ca = 40; Mg = 20; a 1 2000 milheto 31 15 S = 30; Zn = 2; B = 2 06/04/00 07/04/00 N = 30 a 2 1841 aveia 39 15 23/05/00 24/05/00 N = 60 a 3 1800 aveia 38 15 05/07/00 06/07/00 N = 60 a 4 1741 aveia 41 15 29/08/00 30/08/00 N = 60; K = 60; Ca = 60; Mg = 30; a S = 60; Zn = 2; B = 2; Cu = 1; Mo = 5 1632 milho 36 4 15/10/00 0,1 16/10/00 N = 30 a 6 1557 soja 38 7 29/11/00 30/11/00 N = 30; aplicao de calcrio a 7 1550 soja 21(2) 7 29/12/00 30/12/00 N = 30 a 8 1540 soja 32 8 05/02/01 06/02/01 N = 30 a 9 1430 soja 35 8 23/03/01 24/03/01 N = 30 a 10 1402 crotalria 46 4 20/05/01 21/05/01 N = 60 a 11 1368 centeio 61 12 20/07/01 21/07/01 N = 60 a 12 1319 centeio 40 12 15/09/01 16/09/01 N = 30 a 13 1296 soja 36 10 01/11/01 02/11/01 N = 30 a 14 1258 soja 38 10 17/12/01 18/12/01 N = 30 a 15 1212 soja 36 10 25/01/02 (1) (2) DAE = Dias aps a emergncia; colheita antecipada por problemas de toxidez de alumnio.

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Aps a colheita, o solo tamisado foi homogeneizado, acondicionado em caixas de madeira de 50x30x15cm e seco em estufa a 55 oC por, em mdia, quatro dias. Aps isto foram retiradas amostras de aproximadamente 30 gramas para as anlises qumicas e o solo restante pesado e recolocado nos vasos para um novo cultivo. 2.4.3 Anlises Qumicas Nas amostras de solo coletadas antes dos cultivos em casa de vegetao e nas coletadas aps cada cultivo foram analisados o teor de fsforo disponvel pelos extratores de Mehlich 1 (Mehlich, 1953), descrito por Tedesco et al. (1995); Mehlich 3 (Mehlich, 1984) e resina trocadora de nions em lminas (descrito por Miola, 1995). Aps todos os cultivos foram determinados o pH-H2O, ndice SMP, clcio, magnsio e alumnio trocveis e potssio disponvel, segundo metodologias descritas por Tedesco et al. (1995). Nas amostras originais de solo e aquelas coletadas em todas repeties aps o terceiro, sexto, nono, dcimo segundo e dcimo quinto cultivos foi realizado o fracionamento qumico do fsforo de acordo com a metodologia de Hedley et al. (1982) com as modificaes propostas por Condron et al. (1985), descrita a seguir. Amostras de 0,500 g foram extradas, seqencialmente, com resina trocadora de nions (placas AR 103 QDP 434), NaHCO3 0,5 mol l-1, NaOH 0,1 mol l-1, HCl 1,0 mol l-1 e NaOH 0,5 mol l-1. Aps as extraes anteriores, o solo remanescente foi seco em estufa e submetido digesto com H2SO4 + H2O2 + MgCl2 saturado (Brookes & Powson, 1981). O fsforo inorgnico dos extratos alcalinos de NaHCO3 e NaOH foi analisado pelo mtodo de Dick & Tabatabai (1977). Nos extratos alcalinos foi determinado o fsforo total por digesto com persulfato de amnio + cido sulfrico em autoclave (USEPA, 1971), sendo o Po obtido pela diferena entre fsforo total e fsforo inorgnico. O fsforo dos extratos cidos foi determinado segundo a metodologia de Murphy & Riley (1962). O procedimento laboratorial para realizao do fracionamento de Hedley foram esquematizada na Figura 2. Nas amostras originais de solo e naquelas coletadas aps o terceiro, sexto, nono, dcimo segundo e dcimo quinto cultivos, tambm foram

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realizadas anlises de carbono orgnico (EMBRAPA, 1997), fsforo total (modificado de Olsen & Sommers, 1982), fsforo orgnico total (Olsen & Sommers, 1982), fsforo na biomassa microbiana (Rheinheimer, 2000), atividade de fosfatases cidas (Tabatabai & Bremner, 1969) e fsforo inorgnico e fsforo orgnico extraveis por NaOH 0,1 mol l-1 (adaptado de Hedley et al., 1982).

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Extrator- 0,5 g solo - 10 ml H2O - 1 RTA (2,5 x 1 cm)

Procedimento- Agitar 16 horas - Centrifugar - Descartar sobrenadante - Eluir RTA em HCl 0,5 M

frao de fsforo

Pi RTA

- 10 ml NaHCO 3 0,5 M

- Agitar 16 horas - Centrifugar H2SO4 (NH4)2S2O8 Autoclave - Agitar 16 horas - Centrifugar - 10 ml HCl 1 M H2SO4 (NH4)2S2O8 Autoclave - Agitar 16 horas - Centrifugar (Pt Pi) (Pt Pi)

Pi bic Pt bic Po bic

- 10 ml NaOH 0,1 M

Pi hid Pt hid Po hid

Pi HCl

- 10 ml NaOH 0,5 M

- Agitar 16 horas - Centrifugar H2SO4 (NH4)2S2O8 Autoclave (Pt Pi)

Pi hid Pt hid Po hid

secagem do solo

- 0,1 g solo - 1 ml H2SO4 - 2 ml H2O2 - 1 ml MgCl2 sat

Digesto em bloco

P residual

Figura 2 Esquema da tcnica do fracionamento de fsforo proposto por Hedley et al. (1982) com as modificaes de Condron et al. (1985).

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2.4.4 Anlises Estatsticas Os resultados de produo de matria seca das plantas e teores de fsforo no tecido vegetal e no solo foram submetidos anlise de varincia e, quando os ef