MANEJO DO NITROGÊNIO E ENXOFRE NA NUTRIÇÃO E ADUBAÇÃO DA CANA-DE-AÇÚCAR Paulo Cesar Ocheuze Trivelin1 & André Cesar Vitti2 CENA/USP, Piracicaba, SP Página 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................. 01 2. ADUBAÇÃO FOLIAR COM NITROGÊNIO EM CANA-DE-AÇÚCAR ....... 02 3. ADUBAÇÃO FLUIDA DE SOLO COM NITROGÊNIO EM CANA-DE- 07 AÇÚCAR ............................................................................................................ 4. MANEJO DA ADUBAÇÃO COM NITROGÊNIO E ENXOFRE NO 11 SISTEMA “CANA-CRUA” .................................................................... 4.1 Adubação fluida de solo .............................................................................. 11 4.2 Fontes, modo de aplicação e doses de adubos nitrogenados ............. 18 4.3 Efeito residual da adubação nitrogenada e do enxofre no ciclo subseqüente 22 da cultura de cana-de-açúcar ............................................................................... 4.4 Contribuição do nitrogênio da palha na nutrição da cana-de-açúcar .......... 27 5. RESERVA NITROGENADA DE MUDAS DE CANA-DE-AÇÚCAR E O 30 DESENVOLVIMENTO DA CANA-PLANTA ................................................. 6. APROVEITAMENTO DO NITROGÊNIO DE ADUBO VERDE EM 33 CANA-DE-AÇÚCAR ....................................................................................... 7. LIXIVIAÇÃO DE NITROGÊNIO E ENXOFRE EM CANA-PLANTA ........... 33 REFERÊNCIAS ................................................................................................... 38 1 2 E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] 1 MANEJO DO NITROGÊNIO E ENXOFRE NA NUTRIÇÃO E ADUBAÇÃO DA CANA-DE-AÇÚCAR Paulo Cesar Ocheuze Trivelin3 & André Cesar Vitti4 CENA/USP, Piracicaba, SP 1. INTRODUÇÃO As maiores limitações do meio à produtividade agrícola no Brasil, não se relacionam à radiação solar, temperatura e, nem mesmo, à água, mas à disponibilidade de quantidades adequadas de nutrientes minerais nos solos, com destaque ao nitrogênio e o enxofre. Apesar de o nitrogênio (N) contribuir com 1%, em média, na matéria seca da cana-deaçúcar (exigência anual da ordem de 100 a 300 kg ha-1 de N) seu papel é tão importante quanto à do carbono, hidrogênio e oxigênio, que juntos constituem mais de 90% da matéria seca. Na natureza, o N é um elemento muito móvel e possui seis estados de valência ou níveis de oxidação que lhe permitem desempenhar seu complexo papel em processos vitais, sendo: NH3 (valência = -3, amônia); HONH2 (valência = -1; hidroxilamina); N2 (valência = 0; N elementar); HNO (valência = +1; nitroxila); NO2 (valência = +3; nitrito); NO3 (valência = +5; nitrato). O ciclo do N refere-se à cadeia de suas reações de oxirredução, representada por diferentes vias de transferência, entre os compartimentos de um sistema. As principais transformações que o N sofre nos agrossitemas são: amonificação e nitrificação no solo mediada por microrganismos e imobilização pelos microrganismos e vegetais. No estudo do ciclo do nitrogênio em agroecossistemas, além do conhecimento das vias internas de transferência e de suas taxas, deve-se conhecer as formas de entrada (fontes) e saída (drenos) do elemento e a intensidade com que ocorrem. Nos agrossistemas, têm-se como entradas: a fixação biológica do nitrogênio molecular da atmosfera, realizada por microrganismos que vivem livres no solo ou associados às culturas, ou ainda, o N incorporado ao sistema por leguminosas adubos verdes; a adição de fertilizantes minerais obtidos da fixação industrial do N2 atmosférico, que trata de uma das vias mais importantes de adição (reposição) do nutriente no sistema; a fertilização orgânica com resíduos e subprodutos da agroindústria; o nitrato e o amônio contido na água da chuva; a absorção de amônia da atmosfera pela folhagem dos vegetais, importante fonte de adição de nitrogênio nos agrossistemas próximos às indústrias, ou, mesmo, como via de retorno do N-NH3 volatilizado de fertilizantes amídico-amoniacais aplicados ao solo, e também daquele evoluído da folhagem da cultura; o nitrato do lençol freático transportado no perfil do solo pelo movimento ascendente da água, em períodos de estiagem. Como saídas de N, têm-se: a remoção pela colheita; óxidos de nitrogênio (N2O, NO e NO2), a amônia (NH3) e o nitrogênio molecular (N2) lançados à atmosfera com a queima de restos culturais; a lixiviação do nitrato no solo, fora do alcance de exploração do sistema radicular; as perdas gasosas de NO, N2O e N2 do solo, mediada por microrganismos anaeróbios desnitrificadores ou na oxidação aeróbia do NH4+, e pela volatilização da amônia; as perdas gasosas pela folhagem dos vegetais, que ocorrem principalmente em folhas senescentes, através da corrente transpiratória; as perdas por deflúvio superficial nos solos (“run-off”). A imobilização do N no solo, em formas orgânicas de variados graus de resistência à mineralização pelos microrganismos, embora não deva ser considerada como perda do sistema, pode indisponibilizar o nutriente aos vegetais. O enxofre (S) nas plantas encontra-se, em sua maior parte, nas proteínas (cistina e metionina, aminoácidos essenciais, e na cisteína,). Os teores totais variam de 0,1 a 0,5% da 3 4 E-mail: [email protected] E-mail: [email protected] 2 matéria seca, e a necessidade está entre 10 a 50 kg ha–1 de S por ano-safra. São quatro as vias de transformações do S nos agrossitemas: mineralização, imobilização oxidação e redução. A mineralização é a conversão do S da forma orgânica a um estado inorgânico, como resultado da atividade microbiológica. Em solos bem aerados o sulfato é o produto final, estável, da mineralização. Em condições anaeróbias, microrganismos produzem H2S a partir da cisteína, cistina e metionina. A imobilização é a conversão do S-inorgânico para uma forma orgânica no tecido vegetal ou microbiano. Após ser absorvido, o sulfato, por exemplo, é reduzido a sulfidrilo (-SH; valência = -2) antes de ser incorporado a um aminoácido: HSCH2CHNH2COOH (cisteína). O ciclo do S na natureza é representado por 5 níveis oxidação ou de valência: H2S (valência = -2; sulfeto) → S (valência = 0; S elementar) → S2O3 (valência = +2; tiosulfato) → SO32- (valência = +4; sulfito) → SO42- (valência = +6; sulfato). Os compostos de enxofre no solo têm origem natural e antropogênica. Existem quatro formas principais de entrada de S num solo, segundo Krouse et al. (1996): (a) Deposição atmosférica - o S chega ao solo por deposição seca, como SO2, enxofre elementar (So) e sulfato mineral, aerossóis de sulfato, e por deposição pela chuva (úmida) de sulfato (SO4-). A origem pode ser vulcânica, do "spray" marinho, biológica e antrópica, originadas nas combustões de biomassas e de combustíveis fósseis, processamento do gesso e de fundições. Essas deposições podem ser elevadas em locais próximos a áreas industriais (>80kg ha-1 ano-1 de S) e em zonas remotas estimam-se valores de 2-15 kg ha-1 ano-1 de S, quantidade essa que representa menos que 10% do S contido na vegetação e nas camadas superficiais no solo; (b) Intemperização da rocha de origem – é importante com fonte de S em solos jovens e naqueles localizados em áreas remotas e distantes de fontes industriais e antropogênicas. A principal fonte de S na rocha mãe são os minerais contendo pirita (sulfeto de ferro). Nos solos aerados ocorrem minerais contendo sulfato (oxidado) e nos anóxicos predomina a forma de sulfeto (reduzido); (c) Aplicação de fertilizantes e corretivos ao solo - sulfato de amônio que contém 21% de N-amoniacal e 24% de S-sulfato; superfosfato simples (11-12% de S), salitre do chile que possui sulfato de sódio (21% de S), e na aplicação de gesso agrícola ao solo (sulfato de cálcio) para incorporar cálcio em profundidade e solucionar problemas de bloqueio químico no crescimento de raízes das culturas; (d) Resíduos orgânicos, em geral, que contém S como resíduos vegetais como torta de filtro vinhaça, estercos animais e camas de estábulos. Atualmente são reconhecidas três formas principais de perdas de S do solo: lixiviação, remoção pela cultura e emissão gasosa. A intensidade com que ocorrem as diferentes formas de ganhos e perdas de N e S em agrossistemas com cana-de-açúcar pode refletir-se a curto, a médio e a longo prazo na produtividade desses canaviais. Dessa forma, o perfeito entendimento da dinâmica do nitrogênio e do enxofre, nesses sistemas, determina possibilidades de manejo de culturas, em condições variadas do meio, principalmente solo e clima, com o uso de cultivares melhorados que resultem em ganhos de produtividade e na sustentabilidade do agrossistema. Este texto tem por objetivo apresentar de forma sistematizada os resultados de pesquisas desenvolvidas pelo grupo do CENA/USP, Piracicaba, SP, relacionados ao manejo do nitrogênio e enxofre na nutrição e adubação da cana-de-açúcar. 2. ADUBAÇÃO FOLIAR COM NITROGÊNIO EM CANA-DE-AÇÚCAR O início da adubação foliar em cana-de-açúcar, no país, ocorreu em 1976, na Usina São José ZL em Macatuba (SP). A prática foi adotada com o intuito de reduzir custos da adubação, como decorrência da alta dos preços de fertilizantes, verificada a partir de 1974. A fertilização foliar com suspensões, por avião, foi programada para substituir, no início, parte da adubação de solo. A opção pela prática foi justificada com base em resultados de trabalhos 3 no exterior que demonstravam ganho econômico na redução da quantidade de fertilizantes da adubação de solo, que era substituída por menor dose na aplicação foliar (Sangplung & Rasário, 1978). Na safra 76/77, iniciou-se, na Usina São José ZL, o programa de parcelamento da fertilização com emprego de adubo foliar com NPK. Foi planejada a redução das doses de solo, tanto em cana-planta como em soqueiras, as quais receberam complementação foliar na fase de máximo crescimento da cultura (novembro-fevereiro). A prática deveria, em princípio, resultar em vantagem econômica devido à redução dos gastos com fertilizantes, sem causar queda na produtividade dos canaviais. Nos primeiros anos, foram obtidos resultados positivos em produtividade dos canaviais, além da redução no custo com fertilizantes, o que levou a Usina Barra Grande - ZL, de Lençóis Paulista (SP) a implantá-la. Entre 1979 e 1981, a adubação foliar cobria mais de 30.000 ha das duas usinas do Grupo Zillo Lorenzetti. Inicialmente, as formulações de suspensão continham uréia, superfosfato simples e cloreto de potássio, respectivamente, como fontes de N, P e K, além de melaço (10 a 20% em volume nas suspensões) como aditivo. Com o tempo, as fertilizações por via aérea passaram a ser realizadas exclusivamente com nitrogênio. Em áreas com soqueiras, doses de 10 a 17 kg ha-1 de N, por via foliar, complementavam a fertilização de solo de 20 a 50 kg ha-1 de N; 10 a 20 kg ha-1 de N complementavam a adubação de plantio da cana-de-açúcar. Nas aplicações aéreas com pulverizadores rotativos “Micronair”, fazia-se uso da vazão de 50 L ha-1 de solução, definida em ensaios prévios pelas equipes técnicas das usinas (Lorenzetti & Coleti, 1981; Coleti, 1989). A partir de 1981, ocorreu drástica redução no uso da adubação foliar nas citadas usinas. Entre os fatores que contribuíram para tanto, figuraram a introdução dos adubos fluidos na adubação de solo e os resultados experimentais que demonstravam aumento de produtividade da cultura com a elevação das doses de nutrientes no solo, principalmente o nitrogênio. O principal motivo da adoção dos fertilizantes fluidos, com uso de nitrogênio oriundo da amônia anidra, foi a sensível redução de custos. A adubação foliar com solução de uréia fundamentava-se como uma prática complementar à adubação nitrogenada de solo e o custo do nitrogênio da amônia, na primeira metade da década dos oitenta, era 50% inferior ao da fonte amídica. Nessa época, coincidentemente, os custos com a aviação agrícola também se elevaram muito, em decorrência da onda de inflação monetária no país. Por esses motivos, a adubação foliar passou a ser realizada nas usinas do Grupo Zillo Lorenzetti somente em canas-soca que seriam colhidas no início de safra (maio-junho) e uma vez que a aplicação aérea de 15 kg ha-1 de N (50 L ha-1 de solução, com 50% de uréia), na fase de máximo crescimento da cultura, ainda apresentava resposta em produtividade (Coleti, 1989). Com o uso intensivo da adubação foliar nos canaviais das Usinas São José ZL e Barra Grande ZL, no final da década dos anos setentas e na primeira metade dos oitentas, com a prática realizada na estação das águas (novembro-fevereiro), levantaram-se dúvidas quanto a sua eficácia em áreas onde ocorriam chuvas no dia da aplicação. Chuvas logo após as pulverizações foliares poderiam causar a lavagem das folhas, com conseqüente remoção da uréia aplicada. Como a produtividade da cultura dependia do fornecimento complementar do nitrogênio, por meio do fertilizante foliar, ficava difícil para os responsáveis pelas companhias agrícolas das usinas decidirem no tocante à realização ou não de nova pulverização nos canaviais atingidos por chuva. Caso não se efetuasse nova aplicação, a produtividade desses canaviais poderia ficar prejudicada; por outro lado, com uma segunda aplicação aérea, o custo de produção seria maior. Em adição, corria-se o risco de realizar uma aplicação desnecessária, caso a chuva não houvesse removido a uréia da folhagem das plantas. Para melhor interpretar o efeito de chuvas na absorção foliar da uréia pela cana-deaçúcar, seria necessário ter conhecimento da quantidade absorvida com o tempo e as perdas com precipitações ocorrendo em diferentes intervalos de tempo no dia da fertilização. No início dos anos oitentas, a literatura internacional (Wittewer & Teubner, 1959; Humbert, 1960) informava que o tempo requerido para absorção, pela cana-de-açúcar, de 50% 4 do nitrogênio da uréia de pulverização foliar é de 24 horas ou menor. Os trabalhos desenvolvidos no CENA/USP, a partir de então, tiveram por objetivo avaliar a absorção e a perda da uréia aplicada por via foliar, utilizando a técnica isotópica com 15N, em diferentes tempos no dia da fertilização e nos subseqüentes (Trivelin et al., 1984; 1985a; 1988b; Trivelin, 2000). A absorção de 50% da uréia aplicada em pulverização foliar na cana-de-açúcar ocorre no intervalo de uma hora da adubação, não havendo absorção no mesmo dia, após esse tempo. A ocorrência de chuva no dia da adubação, após uma hora, remove o restante da uréia não absorvida e que permaneceu como resíduo desidratado sobre a superfície foliar (Figura 1). Nos dias subseqüentes ao da fertilização, em condições favoráveis de temperatura ambiente e umidade do ar, sobrevindo orvalho ou mesmo chuvas leves, a absorção foliar pode chegar a 65-70% do N-uréia aplicado às folhas, o que se dá após cinco dias da fertilização (Figura 2). A uréia removida das folhas pela água de chuva é levada ao solo, podendo ser absorvida, em parte, pelas raízes da cultura (Figura 3). A uréia aplicada às folhas, após ser absorvida e sofrer hidrólise, pela ação da enzima urease, pode perder-se para a atmosfera como amônia. Parte do nitrogênio da uréia absorvido por via foliar (entre 5 e 15%) é translocado ao sistema radicular da cana-de-açúcar (raízes e rizomas), dependendo essa quantidade do estádio de desenvolvimento da cultura (Figura 4). O nitrogênio translocado ao sistema radicular da canade-açúcar redistribui-se, igualmente, entre a parte aérea e a subterrânea na rebrota da cultura (Figura 5). Desde que sejam observados os fatores inerentes à prática da adubação foliar com solução de uréia, a porcentagem de utilização do nitrogênio pela cultura é o dobro daquela, caso o fertilizante fosse aplicado no solo. Exemplificando, o uso pela cultura, de 15 kg ha-1 de N-uréia em solução aplicada às folhas, é de 10,5 kg ha-1 (equivalente a uma recuperação de 70%), sendo essa quantidade absorvida até cinco dias da aplicação. Para a mesma dose de N aplicada no solo, a utilização seria de 3 a 6 kg ha-1, considerada a eficiência de uso na faixa de 20 a 40% respectivamente (Trivelin et al., 1995, 1996), quantidade essa absorvida em três a seis meses após a adubação. Por extensão, para a cana-de-açúcar absorver 10,5 kg ha-1 do Nfertilizante aplicado ao solo, seria necessário aplicar 26 a 53 kg ha-1 de nitrogênio. No fim dos anos setentas e início dos oitentas, as doses de N aplicadas ao solo dos canaviais eram dessa ordem de grandeza e a cobertura realizada por aplicação foliar com 15 kg ha-1 de N, evidenciava resposta da cultura em produtividade. 95,0 Sem chuva 45,9 Tratamentos Chuva 7 h 42,6 Chuva 4 h F = 5,2 * (CV = 31%) dms = 39,7 (p = 0,10) 50,2 Chuva 2 h 53,3 Chuva 1 h 31,7 Chuva 0,5 h 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Recuperação do N-uréia, % Figura 1. Recuperação porcentual do N-uréia aplicado por via foliar na planta toda de canade-açúcar (Adaptado de Trivelin et al., 1985a por Trivelin, 2000) 5 90 Recuperação, % 80 F = 2,3 ns (CV = 12%) 70 60 68,5 67,9 61,3 59,3 64,5 52,6 50 40 30 20 10 0 6 24 48 72 96 120 Tempo após a adubação, h Figura 2. Recuperação porcentual do N-uréia aplicado por via foliar em função do tempo, em plantas de cana-de-açúcar lavadas na colheita. Média de três repetições (Adaptado de Trivelin et al., 1988b por Trivelin, 2000) Nitrogênio da uréia, % 100 80 72% Tratamentos 59% 60 Com chuva Sem chuva 40 17% 16% 20 17% 7% 8% 4% 0 Folhas Colmos Perfilhos Raízes N translocado, % do N absorvido Figura 3. Distribuição porcentual do N-uréia aplicado por via foliar na cana-de-açúcar, nos tratamentos com e sem simulação de chuva (Fonte: Trivelin et al., 1985a) 6,0 5,0 4,0 F = 17 * (CV = 30%) Flinear = 91* (r = 0,92) 5,52 96 120 3,89 Fquadrático = 47* ( r = 0,93) 3,0 5,37 2,57 2,0 1,11 1,0 0,2 0,0 6 24 48 72 Tempo após a adubação, h Figura 4. Porcentagem do N translocado às raízes (% do N-uréia absorvido) em função do tempo, em plantas de cana-de-açúcar lavadas na colheita (Adaptado de Trivelin et al., 1988b por Trivelin, 2000; médias de 3 repetições) 6 NPPF, mg por parcela 450 (F = 42 *) (F = 46 *) 80 (440 mg) (67,4%) (F = 1,3 ns) (F = 1,3 ns) 400 350 300 70 60 (260 mg) (39,3%) 50 40 250 200 30 150 (70,0 mg) (10,6%) 100 (24,4 mg) (3,7%) (21,3 mg) (3,3%) SC CC CC Sist. Radic. Parte Aérea Sist. Radic. 50 0 20 10 Recuperação de N-uréia, % 500 0 SC 1 CC 2 Parte Aérea Cana-planta 3 4 5 Prim eira rebrota Figura 5. Recuperação do nitrogênio da uréia na parte aérea e sistema radicular da cana-deaçúcar nos tratamentos com (CC) e sem cobertura (SC), nos ciclos de cana-planta e primeira rebrota (Adaptado de Trivelin et al., 1984 por Trivelin, 2000) As doses de N aplicadas no solo em cana-soca são hoje de cerca de 100 kg ha-1 (Espironelo et al., 1996), não se justificando mais o uso rotineiro da fertilização foliar com solução de uréia em cobertura com dose da ordem de 15-20 kg ha-1 de N (50 L de solução por hectare - ultra baixo volume). Na atualidade, esse manejo na cultura da cana-de-açúcar pode ser considerado uma prática alternativa de adubação, podendo realizar-se, nas grandes áreas, com aviões, ou, mesmo, nas médias e pequenas, com pulverizador acoplado a trator de eixo alto. Existe, ainda, a possibilidade do emprego da prática na correção de canaviais deficientes em nitrogênio na fase de máximo crescimento (adubação complementar). A adubação foliar com nitrogênio poderá também ser adotada para retardar a maturação de canaviais, na programação de colheita pelas usinas, numa estratégia oposta ao emprego de “maturadores”, uma vez que a suplementação com N provoca o crescimento vegetativo em detrimento do acúmulo de sacarose ou, ainda, no controle do florescimento de canaviais. Outra alternativa da prática é o uso em áreas destinadas à produção de mudas, uma vez que trabalhos prévios demonstraram respostas à pré-fertilização com nitrogênio, alguns meses antes do corte de colmos destinados ao plantio (Humbert, 1968; Casagrande, 1991; Carneiro et al., 1995). Atualmente, algumas empresas agrícolas estão realizando cobertura nitrogenada em soqueiras com uso de avião, aplicando uréia sólida em dose da ordem de 40 kg ha-1 de N (90 kg ha-1 de uréia). A respeito desse manejo são relatados resultados positivos sem que tenham sido publicados resultados de ensaios que os demonstrem. Nesse caso, considerando-se que a parte aérea da cultura da cana-de-açúcar intercepta 50% da uréia sólida aplicada por via aéra (valor este dependente da arquitetura e estádio de crescimento da cana-de-açúcar), significará que 20 kg ha-1 de N-uréia será colocada nas bainhas de folhas de cana-de-açúcar. Considerando-se também, nesse caso, a mesma absorção determinada para pulverização foliar com solução de uréia e equivalente a uma recuperação de 70% do N-uréia em cinco dias, o aproveitamento pela cultura será da ordem de 14 kg ha-1 de N. Tem-se que considerar que 45 kg ha-1 de uréia não interceptada pelas plantas (50% da quantidade aplicada) irá recobrir o solo. Caso não ocorra perda de amônia por volatilização, situação difícil de não se verificar, especialmente no sistema “cana-cura”, a recuperação pela cultura desse N-uréia será da ordem de 20% e a cana-de-açúcar aproveitará cerca de 4 kg ha-1 desse N em 2-3 meses, o que resultará na absorção de 18 kg ha-1 de N-uréia dos 40 kg ha-1 de N aplicados por via aérea. Para a cana-de-açúcar recuperar essa quantidade de N-uréia, caso todo o adubo fosse aplicado no solo (considerada a recuperação de 20%), a dose necessária seria da ordem de 90 kg ha-1 de N-uréia (200 kg ha-1 de uréia). Destaque-se que essa adubação é complementar a de cultivo de soqueira, normalmente da ordem de 100 kg ha-1 de N. Resta saber a relação custo benefício desse manejo! 7 3. ADUBAÇÃO FLUIDA DE SOLO COM NITROGÊNIO EM CANA-DE-AÇÚCAR Os fertilizantes fluidos foram introduzidos na adubação dos canaviais paulistas em meados da década dos anos setentas, com base em suas vantagens econômicas em relação aos adubos sólidos (Bichara & Azevedo, 1988; Coleti, 1989; Boaretto et al., 1991). No período de 1974 a 1984, uma série de acontecimentos levou as companhias agrícolas de usinas sucroalcooleiras a utilizar a adubação fluida para solo, ou seja: existia oferta de fertilizantes fosfatados e nitrogenados, produzidos no país; a área plantada com a cana-de-açúcar aumentou como decorrência do Programa Nacional do Álcool (PROÁLCOOL); a produção de álcool gerou grande quantidade de vinhaça (subproduto da indústria alcooleira); a vinhaça passou a ser empregada na fertilização de soqueiras de canade-açúcar; as usinas criaram toda a infra-estrutura para armazenamento e aplicação da vinhaça como fertilizante fluido orgânico; em vista da relação N:K da vinhaça, foi necessário fertilização complementar com nitrogênio, que passou a ser realizada em doses 100 kg ha-1 de N; com a liberação de novos cultivares de cana-de-açúcar, a pesquisa agronômica indicava aumento da produtividade de soqueiras, com a elevação das doses de nitrogênio, mesmo em locais em que não se fazia uso de vinhaça; a área com rebrotas representava 75% de toda a área plantada com a cana-de-açúcar e nela se aplicava a maior quantidade de nutrientes nas adubações; as adubações com nitrogênio eram realizadas com adubos sólidos, como a uréia (45% de N), o sulfato de amônio (21% de N) e o nitrato de amônio (32% de N); o custo de fertilizantes nitrogenados sólidos elevava o de produção. Com o suprimento garantido das matérias-primas para a produção de fertilizantes fluidos para P e K, e a amônia anidra (82% de N), como fonte de N, sendo entregue nas usinas, produzia-se a aquamônia (16 a 20% de N), cujo emprego representou uma redução de 30% no custo de produção (Fernandes & Carmello, 1984; Bichara & Azevedo, 1988; Coleti, 1989; Boaretto et al., 1991). Naquela época, as informações da eficiência agronômica de adubos fluidos nitrogenados comparados aos sólidos eram escassas e tinham sido geradas para condições da América do Norte. As poucas informações existentes em nosso meio tratavam da amônia anidra aplicada à cana-deaçúcar e comparada ao nitrato de amônio (Brinholi et al., 1980a,b; Brinholi et al., 1981). Dos resultados dessas pesquisas, esperava-se que a eficiência agronômica da aquamônia fosse, ao menos, equiparada às fontes sólidas. Resultados dos primeiros ensaios de complementação com N em áreas de vinhaça, desenvolvidos pelo Centro de Tecnologia Copersucar - CTC (Penna & Figueiredo, 1984), não evidenciavam diferença de produtividade da cultura adubada com a fonte nitrogenada fluida ou sólida (uréia), desde que os adubos fossem aplicadas em profundidade no solo. Na época da introdução da prática da adubação fluida de solo na cultura da cana-deaçúcar, os experimentos de adubação nitrogenada com uréia em complemento à aplicação da vinhaça, demonstravam respostas na produtividade de soqueiras, com o aumento das doses de N (Serra, 1979; Silva et al., 1980; Espironello et al., 1981). Nesse sentido, Planalsucar (1979) preconizava que, caso o teor de argila do solo fosse inferior a 350 g kg-1, a resposta de soqueiras à complentação nitrogenada da vinhaça seria reduzida. Um número significativo de experimentos de adubação em diferentes solos, realizados pelo CTC, levou à recomendação da dose de 100 kg ha-1 de N, complementando 80 a 120 m3 ha-1 de vinhaça, independentemente do solo (Rodrigues et al., 1984). Outros trabalhos mostravam resultados contraditórios de respostas da cultura à complementação com N, para solos de diferentes texturas e fertilidade (Magro et al., 1981; Gloria et al., 1984; Pereira et al., 1985). Em razão dessa polêmica, houve, no início, resistência das usinas produtoras de canade-açúcar na adoção da dose de 100 kg ha-1 de N complementando a aplicação da vinhaça, como recomendado pelo CTC. Pensava-se, também, que, em determinadas condições, poderia haver perdas do nutriente por lixiviação, volatilização, imobilização química e biológica, o 8 que resultaria em baixo aproveitamento do N-adubo pela cultura. Com a aquamônia, por ser volátil, acreditava-se, também, que as perdas poderiam ser mais expressivas, mesmo se aplicada em profundidade, o que resultaria em queda de produtividade da cana-de-açúcar. Estudos com fertilizantes nitrogenados marcados com o isótopo 15N, desenvolvidos em várias partes do mundo, evidenciaram que o aproveitamento do N de fertilizantes aplicados ao solo pela cultura da cana-de-açúcar poderia variar entre 10 e 50%, dependendo das condições de solo, clima e de manejo da cultura (Takahashi, 1967; 1969; 1970a,b; Ruschel et al., 1978; Wong You Cheong et al., 1980; Salcedo & Sampaio, 1984; Sampaio et al., 1984; Bittencourt et al., 1986; Sampaio & Salcedo;1987). Até 1984, não existiam trabalhos que comparasse a EUF pela cana-de-açúcar do N de adubos sólidos e fluidos. Por algum tempo a seguinte pergunta foi feita: qual fonte de N se deve aplicar na adubação de soqueiras de cana-de-açúcar: aquamônia ou uréia? Em busca de respostas a esta questão foram desenvolvidas pesquisas fazendo uso da técnica isotópica com uréia e aquamônia marcados com 15N por Camargo (1989), Trivelin et al. (1985b; 1986; 1988a; 1995; 1996) e Trivelin (2000). Destaque-se que os resultados a seguir apresentados foram obtidos em canaviais queimados previamente a colheita e os adubos aplicados em profundidade no solo (fundo de sulco). Como resultado dessas pesquisas constatou-se que a cana-soca de início ou de final de safra, fertilizada com aquamônia (90-100 kg ha-1 de N) aplicada em profundidade no solo, utiliza o N da fonte fluida, no mínimo, na mesma quantidade do nitrogênio da uréia, valor esse que pode variar de 10 a 40% da dose aplicada, dependo das condições de solo, clima e estádio da cultura da cana-de-açúcar (Figuras 6 e 7). Da mesma forma, a produtividade final da cana-soca adubada com aquamônia é, no mínimo, a mesma da fertilizada com uréia, com ambas sendo aplicadas em fundo de sulco (Tabela 1 e 2). Durante o crescimento da cultura, a cana-soca adubada com aquamônia apresenta maiores índices de produção que a fertilizada com uréia, podendo ou não resultar em maior produtividade no final, dependendo das condições do meio, como a fertilidade do solo e o regime de chuvas (Tabela 3). As transformações e a dinâmica do N da aquamônia e da uréia aplicadas na fertilização de soqueira são diferentes em solos de textura arenosa. O N do fertilizante fluido não aproveitado pela cultura, fica retido na camada superficial, em sua maior parte (Figura 8), enquanto o N da fonte amídica, se perde do solo por lixiviação (Camargo, 1989), em sua maior parte (Tabela 4). 40 NPPF total, kg ha-1 35 30 25 20 15 10 Aquamônia 5 Uréia 0 2 Figura 6. 3 4 5 6 Tempo após a adubação, meses 7 8 Nitrogênio na cana-soca de final de safra (SP 70-1143) derivado da aquamônia e da uréia (NPPF, kg ha-1) entre o 3o e o 7o mês após a adubação. As barras significam o desviopadrão da média (Adaptado de Trivelin et al., 1995 por Trivelin, 2000) 9 NPPF total , kg ha-1 30 25 20 15 10 5 aquamônia uréia 0 3 4 5 6 7 8 9 Tempo após a adubação, meses 10 11 Figura 7. Nitrogênio na cana-soca de início de safra (SP 70-1143) derivado da aquamônia e da uréia (NPPF, kg ha-1), entre o 4o e o 10o mês após a adubação. As barras significam o desvio padrão da média (Adaptado de Trivelin et al., 1996 por Trivelin, 2000) Tabela 1. Produção de matéria natural e seca e nitrogênio acumulado na parte aérea da cana-soca de final de safra (SP 70-1143) fertilizada com aquamônia e uréia (90 kg ha-1 de N), após dozes meses da adubação1. (Adaptado de Trivelin et al., 1986 e 1995 por Trivelin, 2000) Tratamento Partes da planta Matéria natural __________________ 1 t ha-1 Nitrogênio acumulado ___________________ _ __ g kg-1 ___ __ kg ha-1 ___ Aquamônia Folhas secas Colmo Ponteiro Parte aérea total 23 ± 1 119 ± 9 16 ± 1 159 ± 11 19 ± 1 38 ± 3 5±1 62 ± 4 4,5 ± 0,1 3,5 ± 0,1 9,5 ± 0,2 4,3 ± 0,1 88 ± 4 131 ± 11 48 ± 4 267 ± 15 Uréia Folhas secas Colmo Ponteiro Parte aérea total 23 ± 1 121 ± 8 16 ± 1 160 ± 10 19 ± 1 39 ± 3 5±1 63 ± 4 4,3 ± 0,1 3,3 ± 0,1 9,9 ± 0,3 4,1 ± 0,1 81 ± 5 129 ± 8 51 ± 5 262 ± 14 Média e desvio padrão da média (m ± sm) de 12 repetições. Tabela 2. Produção de matéria natural e seca e nitrogênio acumulado na parte aérea da cana-soca de início de safra (SP 70-1143) fertilizada com aquamônia e uréia (100 kg ha-1 de N), após dozes meses da adubação1. (Adaptado de Trivelin et al., 1996 por Trivelin, 2000) Tratamento Partes da planta Matéria natural ____________________ Aquamônia Uréia 1 Matéria seca Matéria seca t ha-1 _________________ Nitrogênio acumulado ___ g kg-1 ____ __ kg ha-1 ___ Folhas secas Colmo Ponteiro Parte aérea total 7± 1 68 ± 8 15 ± 2 90 ± 11 5,8 ± 0,9 16,6 ± 2,9 3,9 ± 0,5 26,3 ± 3,2 3,2 ± 0,1 2,6 ± 0,1 10,3 ± 0,2 3,9 ± 0,1 19 ± 4 44 ± 5 41 ± 6 103 ± 13 Folhas secas Colmo Ponteiro Parte aérea total 10 ± 1 89 ± 11 17 ± 2 116 ± 14 8,6 ± 1,1 21,9 ± 2,8 4,4 ± 0,5 34,9 ± 4,4 3,2 ± 0,1 2,7 ± 0,1 10,0 ± 0,2 3,7 ± 0,1 28 ± 4 59 ± 8 44 ± 4 131 ± 17 Média e desvio padrão da média (m ± sm) de 12 repetições. 10 Tabela 3. Produção de matéria natural e seca e nitrogênio acumulado na parte aérea da canasoca de final de safra (SP 70-1143), fertilizada com aquamônia e uréia (90 kg ha-1 de N), do 3o ao 8o mês após a adubação1. (Adaptado de Trivelin et al., 1986, 1995 por Trivelin, 2000) Tempo2 Tratamento Matéria natural _________________ meses Matéria seca t ha-1 _________________ Nitrogênio acumulado _____ g kg-1 _____ ____ kg ha-1 ____ 3 Aquamônia Uréia 41 ± 2 39 ± 3 6,9 ± 0,4 6,7 ± 0,5 12,7 ± 0,3 13,1 ± 0,6 87 ± 6 88 ± 8 4 Aquamônia Uréia 64 ± 3 58 ± 3 11,5 ± 0,8 10,2 ± 0,6 8,0 ± 0,2 9,5 ± 0,3 92 ± 7 97 ± 6 5 Aquamônia Uréia 93 ± 5 85 ± 4 21,0 ± 1,1 19,3 ± 0,9 6,7 ± 0,8 6,3 ± 0,3 141 ± 18 122 ± 8 6 Aquamônia Uréia 118 ± 5 111 ± 3 25,8 ± 1,2 24,7 ± 0,9 7,1 ± 0,6 6,8 ± 0,1 183 ± 18 168 ± 7 7 Aquamônia Uréia 112 ± 5 104 ± 3 28,8 ± 1,9 26,1 ± 0,7 4,6 ± 0,1 4,7 ± 0,3 132 ± 9 123 ± 8 8 Aquamônia Uréia 116 ± 4 109 ± 3 29,9 ± 1,1 28,1 ± 1,0 5,9 ± 0,7 5,2 ± 0,1 176 ± 22 146 ± 6 Média3 Aquamônia Uréia 99 a 93 b 26,4 a 24,5 b 7,0 7,1 153 a 139 b Média e desvio padrão da média (m ± sm) de 3 repetições. O desvio-padrão da média foi obtido por propagação de erro. 2 Tempo após a adubação. 3 Médias dos tratamentos com letras distintas diferem entre si pelo teste de Tukey (p = 0,05). 1 Profundidade no solo Uréia 0,00-0,25 m 0,25-0,50 m 0,50-0,75 m 0,75-1,00 m Aquamônia 1,00-1,25 m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 -1 Recuperação do N-fertilizante, kg ha Figura 8. Recuperação, no solo, do nitrogênio da uréia e da aquamônia aplicada em canasoca de final de safra (Adaptado de Camargo, 1989 e Trivelin et al., 1988a por Trivelin, 2000). 11 Tabela 4. Balanço do N da aquamônia e da uréia (100 kg ha-1) no sistema solo-planta após onze meses da adubação, em cana-soca de final de safra. (Adaptado de Camargo, 1989, Trivelin et al., 1988a por Trivelin, 2000) Recuperação do nitrogênio1 Uréia Aquamônia Destino do N-fertilizante _____________________________ A. Acumulado na cultura B. Residual no solo C. Solo-planta D. Perdas3 E. Lixiviação (Camargo, 1989) F. Outras perdas4 1 2 3 4 kg ha-1 ________________________ 14,4 ± 1,4 13,5 ± 1,7 27,9 ± 2,1 2 18,4 ± 1,4 22,8 ± 1,8 41,2 ± 2,3 72,1 28,2 43,9 58,8 7,5 51,3 Média e desvio padrão da média (m ± sm) O desvio padrão da média (sm) foi obtido por propagação de erro. Perdas (D = 100 – C). Outras perdas (F = D – E) Com os adubos fluído e sólido aplicados em profundidade no solo a perda de amônia por volatilização é praticamente desprazível e da ordem de 1-3% do N-fertilizante aplicado (Lara Cabezas et al., 1987; Camargo, 1989). Carnaúba et al. (1989) estudaram as transformações no solo do nitrogênio do sulfato de amônio (15N) aplicado em complementação à vinhaça, obtendo informações à respeito da influência da matéria orgânica do resíduo sobre a imobilização do nutriente aplicado como fertilizante. No estudo, desenvolvido em colunas de solo, foi verificado que a imobilização do N-sulfato de amônio foi mais acentuado para o solo tratado com vinhaça. Em vista desses resultados, pela extensão do sistema radicular da cana-de-açúcar e mobilidade do N da fonte fluida e suas transformações nas camadas superficiais, pode-se recomendar a aplicação da aquamônia, em profundidade e na entrelinha da cultura, por meio de cultivadores de duas hastes. Nesse sistema de cultivo, realizado a uma distância maior da linha de soqueira, comparativamente ao que tradicionalmente se utiliza em canaviais com queima previamente à colheita, minimizam-se os danos ao sistema radicular da cana-soca (físicos e químicos), possibilitando maior facilidade de operação, com redução nos custos. 4. MANEJO DA ADUBAÇÃO COM NITROGÊNIO E ENXOFRE NO SISTEMA “CANA-CRUA” 4.1 Adubação fluida de solo Atualmente, o grande desafio das companhias agrícolas de usinas que há mais 20 anos fazem uso da adubação fluida nitrogenada em canaviais manejados com queima antes da colheita, é o de manter essa forma de adubação em áreas de "cana-crua", considerando-se a dificuldade de aplicação em profundidade dessas fontes em solo coberto com 10-20 t ha-1 de resíduo vegetal (palha). Com esse objetivo, foram sugeridas alternativas que passaram a ser 12 -1 Acidez titulável, mmol.L de H + avaliadas. Trivelin et al. (1997 e 1998) testaram a alternativa de misturar aquamônia à vinhaça. Caso essa mistura fosse estável seria possível aplicá-la diretamente no campo, sobre a palha. Inicialmente, Trivelin et al. (1997) avaliaram quimicamente a mistura (Figura 9 e Tabelas 5 e 6). O valor médio de acidez titulável de uma vinhaça de caldo à pH 7 de 85,5 mmol L-1 de H+ (Figura 9), corresponde a quantidade teórica de 1,20 g L-1 de N-NH3 (120 kg de N-NH3 em 100 m3 de vinhaça), que adicionada à vinhaça passaria à forma de NH4+, elevando o pH. Entretanto, devido à formação do tampão NH4+/NH3 o pH da solução tenderá a ficar abaixo de 7 (Tabela 5). Adições de 1,00 g. L-1 (71,4 mmol L-1) e 0,80 g L-1 (57mmol L-1) de N-NH3 à vinhaça, correspondem às doses de 100 e 80 kg de N-NH3 em 100 m3 de vinhaça respectivamente. Os resultados experimentais (Figura 9) permitiram estimar que o pH da mistura com adição de 1,00 e 0,80 g L-1 de N-NH3 à vinhaça ficaria entre 5,0-5,5 e 4,5-5,0, respectivamente o que se confirmou pelos resultados experimentais (Tabela 5). 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Vinhaça 0dia Vinhaça 3dias 2 3 4 5 6 7 pH Figura 9. Acidez total ou titulável (mmol.L-1 de H+) em função do pH de vinhaça com 0 e 3 dias após a produção (por Trivelin et al., 1997). Tabela 5. Vinhaça pH de misturas de vinhaça com aquamônia após 0, 24 e 48 horas (por Trivelin et al., 1997) Tempo h Vinhaça + 0,8 g.L-1 de N-NH3 Vinhaça + 1,0 g.L-1 de N-NH3 _____________________________________ Vinhaça + 1,2 g.L-1 de N-NH3 pH _____________________________________ 0 dia 0 24 48 4,6 4,5 4.3 5,2 5,1 5.0 6,3 6,1 5.8 3 dias 0 24 48 4,6 4,5 4,5 5,2 5,1 5,0 6,2 6,0 5,9 13 Os resultados de recuperações de N-NH3, em 48 horas, nas misturas (três doses de adição de amônia em vinhaça com 0 e 3 dias após a produção), determinados por digestãodestilação Kjeldahl (N-total) e por destilação com óxido de magnésio (N-NH4+) contam da Tabela 6. Por 48 horas a mistura fluida (aquamônia e vinhaça) com pH<7 não mostrou perda apreciável de amônia. O N-NH3 misturado à vinhaça (pH<7) reagindo com o H+, permaneceu estável em solução, na forma iônica NH4+, não ocorrendo imobilização por ação microbiológica. Em vista da estabilidade química da amônia misturada à vinhaça (pH<7) abriu-se a possibilidade de utilização da mistura na adubação nitrogenada de cana-de-açúcar. Trivelin et al. (1998) avaliaram as perdas de NH3 por volatilização da mistura de vinhaça com aquamônia e de solução de uréia aplicadas ao solo com coletor semi-bertoestático (Lara Cabezas et al., 1999). A recuperação no solo do N das fontes nitrogenadas foi quantificada pela técnica isotópica com 15N em microparcelas, constituídas de cilindros de PVC de 96 mm de diâmetro, enterrados à profundidade de 200 mm. A dose de N aplicada foi de 80 kg ha-1 para ambas as fontes, sendo de 200 e 100 m3 o volume de vinhaça e de solução de uréia aplicados em superfície respectivamente. As soluções nitrogenadas foram aplicadas sobre solo coberto ou não com palhada de cana.. A volatilização de amônia da mistura de aquamônia e vinhaça aplicada em solo coberto ou não com palhada foi de mesma grandeza (5-7% do N aplicado) que a de solução de uréia aplicada superficialmente em solo sem a palhada, e inferiores ao da fonte amídica aplicada sobre a palha (11%) (Tabela 7). Confirmando os resultados de volatilização, verificou-se uma menor recuperação do 15 N no tratamento com solução de uréia aplicada sobre a palhada (57%) comparativamente a do tratamento com aquamônia misturada à vinhaça que evidenciou, nas mesmas condições, maior valor (74,2%) (Figura 10). Estes resultados permitiram recomendar a mistura fluida de aquamônia e vinhaça (pH<7) aplicada superficialmente na fertilização nitrogenada de soqueiras, após a colheita mecanizada da cana sem despalha a fogo. Tabela 6 . Recuperação do N-amônia nas misturas de vinhaça (0 e 3 dias) com aquamônia (78,16; 97,70 e 117,24 mg. parcela-1 de N-NH3), em função do tempo (0, 24 e 48 horas) (por Trivelin et al., 1997) N-NH3 adicionado à vinhaça g.L-1 Vinhaça 0 dia Recuperação do N-NH3 na mistura (média ± desvio padrão da média de três repetições) 0h 24h 48h Média ____________________________________ ___________________________________ % 101,6±0,6 100,3±0,6 96,0±0,2 0,78 98,9 3 dias 99,0±2,7 94,5±1,8 101,7±3,7 0 dia 102,7±1,3 102,6±1,5 96,0±0,6 3 dias 102,5±1,5 98,0±1,5 96,9±1,1 0 dia 98,8±2,0 96,0±0,5 97,0±3,4 3 dias 97,5±1,3 94,9±0,8 93,3±1,3 100,3 97,7 96,8 0,98 99,8 1,17 96,2 Média 14 Tabela 7. Efeito da fonte de nitrogênio (uréia e aquamônia) e da cobertura do solo (com e sem palhada) na volatilização de (% do N-fertilizante aplicado e em kg.ha-1) em diferentes tempo (por Trivelin et al., 1998) Tempo Tratamentos ** V+A P+U P+V+A d.a.a.* 2 5 9 14 U ------------------------------------ % (kg.ha-1) -----------------------------------3,32 (2,95)b 5,50 (4,89)b 6,60 (5,86)b 7,85 (6,98)b 1,80 (1,35)c 4,60 (3,44)bc 5,73 (4,28)bc 7,43(5,55)bc 5,28 (4,28)a 7,74 (6,26)a 9,56 (7,74)a 10,74 (8,69)a 1,72 (1,39)c 3,23 (2,62)c 4,13 (3,34)c 4,97 (4,03)c Recuperação do N aplicado, % *d.a.a. - dias após adubação; **P+V+A - vinhaça + aquamônia sobre palha, V+A - vinhaça + aquamônia em solo nu, P+U – solução de uréia sobre palha, U = uréia em solo nu. Médias seguidas de mesma letra, na horizontal, não diferem significativamente entre si, pelo teste de Duncan a 5% de probabilidade. 80 A prof. 10-20cm AB prof. 5-10cm, 70 C 60 BC prof. 0-5cm 50 40 30 20 10 0 P+V+A V+A P+U U Tratamentos Figura 10. Porcentagem de recuperação do 15N-aquamônia em três profundidades no solo após 14 dias da aplicação das fontes nitrogenadas (tratamentos P+V+A: mistura de vinhaça e aquamônia aplicada sobre a palha, e V+A: mistura de vinhaça e aquamônia aplicada sobre solo descoberto) e do 15N-uréia (tratamentos P+U: solução de uréia aplicada sobre a palha e U: solução de uréia aplicada sobre solo descoberto). Médias seguidas de mesma letra maiúsculas não diferem entre si pelo teste de Duncan (p=0,05) (por Trivelin et al., 1998). Com o objetivo de incorporar a uréia no solo em área coberta com palha a fim de evitar a perda de amônia por volatilização e viabilizar a aplicação da fonte amídica na adubação de áreas com “cana-crua, Gava (1999) e Gava et al. (2001a) desenvolveram um experimento em solo PVA na Usina Iracema S/A no município de Piracicaba, SP, em que se avaliou a aplicação da mistura de uréia (100 kg ha-1 de N) e vinhaça (100 m3 ha-1). O 15 experimento constou de 5 tratamentos com aplicação de vinhaça e uréia (Tabela 8). A vinhaça sem adição de uréia apresentou a seguinte composição química (kg m-3): 0,41 de N; 0,07 de P2O5; 2,72 de K2O; 0,91 de CaO; 0,38 de MgO e pH 4,9. Após adição da uréia a mistura elevou seu teor N para 1,43 kg m-3. Foram avaliadas as perdas de amônia do fertilizante por volatilização com coletor semi-aberto estático (Lara Cabezas et al., 1999). Após 25 dias da aplicação da mistura de uréia e vinhaça, nos tratamentos com e sem palhada as perdas de amônia foram da ordem de 16 e 2% do N aplicado respectivamente (Tabela 8). Esses resultados embora tenham evidenciado maiores perdas de amônia quando se aplicou a mistura de uréia e vinhaça sobre o solo não coberto com palha, deram indicativos que essas perdas não foram tão elevadas comparativamente à aplicação da uréia sólida sobre a palha (Cantarella et a., 1999; Oliveira et al., 1999a; Costa et al., 2003; Vitti et al. 2002b; Vitti, 2003; Trivelin et al., 2005) podendo ser uma alternativa de manejo da adubação nitrogenada em áreas de soqueiras que recebem vinhaça, aplicando-se a mistura com caminhão ou canhão alto-propelido. Gava et al. (2001b) avaliaram o crescimento, o acúmulo de nitrogênio o N na planta proveniente do fertilizante e a recuperação do N-fertilizante, pela técnica da diluição isotópica com 15N, pela soqueira de cana-de-açúcar nas condições dos tratamentos T3 e T5 (Gava et al., 2001a) em que as perdas de amônia por volatilização foram contrastantes (Tabela 9). O desenvolvimento vegetal representado por curvas de acúmulo de massa de material seco e pelos índices fisiológicos de taxa de produção de matéria seca e taxa de crescimento relativo, foram semelhantes nas condições com ou sem palhada de cana-de-açúcar (Figuras 10 a 12). Do nitrogênio total acumulado na parte aérea da soqueira de cana-de-açúcar, 9 a 29% foram absorvidos do fertilizante dependo do estádio de crescimento da cana-de-açúcar. A possível diferença para menor no tratamento T3 (com palha) em relação ao T5 (sem palha) foi atribuída ao regime pluviométrico que influiu negativamente no T3, na estação de verão, pela saturação do solo com água (solo com 600 g kg-1 de argila na camada arável) e à imobilização do nitrogênio no T3 causada pela palha (relação C:N da ordem de 100). Resultados semelhantes aos de Gava et al. (2001b) evidenciando menor produtividade da cana-de-açúcar no sistema “cana-crua”, também em solo argiloso, foram obtidos por Basanta et al. (2003) em Terra Roxa Estruturada, tanto na soca como na ressoca da cultura. Em condições de solo arenoso as pesquisa não tem mostrado diferenças na resposta de produtividade entre o sistema com e sem queima da cana-de-açúcar (Trivelin et al., 2002a,b) existindo casos em que o sistema cana-crua possibilitou, sistematicamente, maior rendimento (Alvarez & Castro, 1999; Urquiaga et al., 1991). A produtividade da cana-de-açúcar no sistema cana-crua é dependente de muitos fatores, destacando-se o tempo de adoção do sistema, as condições climáticas (temperatura e regime de chuvas), o tipo solo, o cultivar de cana-de-açúcar, a sanidade das plantas e o manejo da adubação, especialmente a nitrogenada. Lara Cabezas et al. (1994) estimaram por balanço de 15N as perdas por volatilização do N da uréia e da vinhaça em aplicação conjunta e separada, em LR e PV. Para a uréia foram estimadas perdas de 11 e 16% do N aplicado, no LR, e de 17 e 26% no PV, respectivamente, quando se efetuou a simples incorporação e em complementação a vinhaça. As perdas gasosas de N-vinhaça em complementação mineral foram de 56,8 e 12,7 %, no LR e PV respectivamente. As perdas do N da vinhaça verificadas por Lara Cabezas et al. (1994) foram mais expressivas no solo argiloso, fato esse que pode contribuir para explicar as maiores respostas de soqueiras de cana-de-açúcar nesses solos, quando se aplica a vinhaça e procede-se a complementação nitrogenada com uréia conforme proposto por Planalsucar (1979), Robaina et al. (1984), Pereira et al. (1985) e Sobral et al. (1988). 16 Tabela 8. Perda acumulada de N-NH3 do solo (kg ha-1) (por Gava et al., 2001a) ____________________ Tratamentos T11 T2 T3 T4 T5 CV(%) Tempo em dias após a adubação ___________________ 2-4 2-8 2 - 11 2 - 16 2 - 25 01,80 b 01,19 b 12,58 a 01,69 b 00,31 b 30 03,34 b 02,72 b 16,63 a 03,53 b 01,34 b 45 03,34 b 03,18 b 18,99 a 04,14 b 02,03 b 33 03,91 b 03,64 b 20,00 a 04,87 b 02,12 b 36 05,11 b 04,95 b 21,71 a 05,66 b 02,48 b 55 Médias de quatro repetições, nas colunas, seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste Tukey ao nível de significância de 5%. 1 (T1) vinhaça (100 m3 ha-1), aplicada em área total sobre o solo coberto com palhada; (T2) vinhaça, aplicada em área total (100 m3 ha-1) sobre o solo não coberto com palhada; (T3) mistura de vinhaça (100 m3 ha-1) e uréia (100 kg ha-1 de N) aplicada em área total sobre o solo coberto com palhada; (T4) mistura de vinhaça (100 m3 ha-1) e uréia (100 kg ha-1 de N) aplicada em área total sobre o solo não coberto com palhada; (T5) uréia enterrada em sulcos com prévia aplicação de vinhaça, sobre o solo sem cobertura de palhada (cana queimada) . Tabela 9. Massa de material natural e seco, nitrogênio acumulado, nitrogênio na planta proveniente do fertilizante (NPPF) e porcentagem de recuperação do N-fertilizante (R) na parte aérea da soqueira, com (T3) e sem (T5) palhada sobre o solo, em diferentes períodos de dias após o último corte da soqueira (DAC) de canadeáçúcar (por Gava et al., 2001b). Tratamento DAC N NPPF acumulado _______ (kg ha-1) _______ NPPF ________ R (%)________ T3 T5 46 ±10 48 ±11 7 ±2 7 ±2 66 ±13 78 ±13 9 ±5 21 ±11 14 26 9 21 137 T3 T5 69 ±6 74 ±8 13 ±2 15 ±2 88 ±14 100 ±19 12 ±3 28 ±14 14 28 12 28 169 T3 T5 70 ±7 80 ±9 21 ±2 25 ±3 98 ±17 120 ±16 13 ± 8 29 ±10 13 24 13 29 204 T3 T5 84 ±4 91 ±8 22 ±1 26 ±2 81 ± 6 95 ±15 10 ±4 23 ±13 12 24 10 23 237 T3 T5 88 ±27 92 ±3 24 ±9 26 ±1 88 ±34 101 ±5 9 ±3 14 ±3 10 14 9 14 267 T3 T5 94 ±3 97 ±20 25 ±1 29 ±6 144 ±6 153 ±30 14 ±7 24 ±11 10 15 14 24 299 T3 T5 98 ±39 108 ±6 28 ±13 32 ±1 147 ±20 172 ± 9 12 ± 2 26 ±12 8 15 12 26 Média 1 T3 T5 78 a 84 b 20 a 23 b 101 a 117 b 11 a 24 b 12 a 21 b 11 a 24 b 103 1 Material Material fresco seco _______ (t ha-1) _______ Médias seguidas de letras distintas diferem entre si pelo teste Tukey a 5% de significância (n=4). Material seco (t ha-1) 17 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 0 30 60 90 120 150 180 210 Tempo(dias após ocorte) T1 240 270 300 T2 Figura 11. Acúmulo de material seco da parte aérea da soqueira de cana-de-açúcar em diferentes estádios representada pelos pontos e o ajuste da função logística representada por linhas nas condições com (T1=T3) e sem (T2=T5) de palhada sobre o solo (por Gava et al., 2001b). 25 A TPMS, (g m-2 dia-1) 20 15 10 5 0 13 0.16 43 73 103 43 73 103 133 163 193 223 253 283 133 163 193 Tempo, (dias após o corte) 223 253 283 B TCR, (g g -1 dia-1) 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 13 T1 T2 Figura 12. Taxa produção de matéria seca (TPMS) e de crescimento relativo (TCR) da parte aérea da soqueira cana-de-açúcar nas condições com (T1=T3) e sem (T2=T5) palhada sobre o solo em diferentes estádios (por Gava et al., 2001b) 18 4.2 Fontes, modo de aplicação e doses de adubos nitrogenados Com o uso intensivo da colheita mecanizada da cana-de-açúcar sem a queima prévia do canavial, ficando o solo coberto com 10-20 t ha-1 resíduos culturais, tem sido levantadas as seguintes questões: qual é a melhor fonte nitrogenada para se aplicar nas adubações de soqueira? Qual é o melhor modo de aplicação de adubos nitrogenados, em área total ou em faixa, sobre ou ao lado da linha de soqueira? Seria a dose de nitrogênio a mesma recomendada para o sistema com queima? Com o objetivo de obter respostas às duas primeiras questões, Vitti (2003), Vitti et al. (2002b) e Vitti et al. (2005) compararam o aproveitamento do nitrogênio (15N), as perdas por volatilização e a produtividade de soqueira com adubações de 70 kg ha-1 de N de formas sólidas: uréia, sulfato de amônio (SA) e nitrato de amônio (NA), e fluidas: uran e aquavin (mistura de aquamônia e vinhaça). As fontes foram aplicadas em faixa (banda), ao lado da linha de soqueira, e em área total, com exceção da aquavin que foi aplicada unicamente em área total (Tabela 10). Para as fontes uréia e uran as perdas foram superiores em relação às demais, devido ao componente amídico, principalmente na aplicação em faixa. No período de 20 dias após a adubação as perdas da uréia aplicada em faixa e em área total foram de 46 e 37% do N-adubo respectivamente. A maior perda por volatilização das fontes com N-amídico aplicadas em faixa pode relacionar-se à concentração do fertilizante em uma menor área, fazendo com que a urease da palha e/ou do solo atuasse por mais tempo na hidrólise da uréia. Santos et al. (1991) observaram aumento na velocidade de hidrólise da uréia com a concentração do fertilizante, porém não proporcional às doses avaliadas. Nessa reação há consumo de H+ do meio, elevando, conseqüentemente, o pH, o que favorece a volatilização da amônia, principalmente, com o aumento das doses de uréia (Singh & Nye, 1984; Kiehl, 1989). A volatilização de amônia foi menor com as fontes NA, SA e mistura aquavin. A camada de palha sobre a superfície do solo, além de promover atividade ureolítica, favorece as perdas de amônia, por funcionar como uma barreira entre o N-adubo e o solo, fazendo com que o NNH3 produto da hidrólise da uréia permaneça sobre aos restos culturais. Portanto, a aplicação de fonte amídica na superfície do solo, sobre os restos culturais de cana-de-açúcar, associada à temperatura elevada, baixa precipitação e a concentração do fertilizante (aplicação em faixa), contribuiu para o aumento das perdas de N-NH3 por volatilização. Tabela 10. Nitrogênio volatilizado e produtividade de colmos em relação às formas de aplicação dos adubos nitrogenados em faixa e em área total (dose de 70 kg ha-1 de N) (Vitti, 2003 por Vitti et al., 2005) Fontes Nitrogenadas N-NH3 volatilizado (kg ha-1) Faixa Área Total Sulfato de amônio 2,0±0,1 a A 3,0±0,1 a A Nitrato de amônio 2,0±0,1 a A 4,2±0,1 a A Uran 12,8±0,1 b A 9,3±0,1 b B Uréia 32,4±0,1 c A 26,0±0,1 c B Aquavin 6,4±1,9 a b CV (%) 9,8 Produção de colmos (Mg ha-1) Faixa Área Total 72,8 a* 63,5 b 60,6 b 60,0 b - A A A A 76,0 a A 65,6 a b A 63,7 b A 57,0 b A 74,3 a 13,2 ±: Desvio padrão da média; *: Médias seguidas por letras iguais: minúsculas na vertical e maiúscula na horizontal, respectivamente, não diferem entre si ao nível de significância de 5% pelo teste Tukey. 19 A volatilização de amônia do uran (Tabela 10) foi menor que da uréia, tanto na aplicação em faixa como em área total, mas o comportamento foi semelhante, uma vez que as perdas foram maiores para a aplicação em faixa. Estes resultados assemelharam-se ao que foi discutido anteriormente na condição que se concentrou o fertilizante na aplicação em faixa. Ocorreu menor percentual de perda do N da uréia (42%) que compõe a fonte uran em relação ao fertilizante uréia (46%), aplicados em faixa, considerando-se nulas as perdas do NA. O NA, do uran além de ser estável, pode apresentar outro efeito benéfico, que seria o de reduzir a volatilização do NH3, produto da hidrólise da uréia do uran, devido ao fato do seu pH ser em torno de 5,5. Diversos trabalhos na literatura mostraram efeitos benéficos da mistura de fertilizantes aos nitrogenados. Kong et al. (1991) sugeriram que a mistura de compostos ácidos à uréia poderia ser usada para reduzir o pH do solo próximo aos grânulos de uréia e, desse modo, diminuiriam as perdas de amônia. Lara Cabezas et al. (1997) observaram que a adição de SA à uréia diminuiu as perdas de N por volatilização. Portanto, a mistura de fertilizante é mais um fator que poderá ser considerado na aplicação do N, sobre os resíduos de cana-de-açúcar que permanecem na área após a colheita sem queima. A baixa volatilização de N-amônia da mistura aquamônia e vinhaça (aquavin), constatada em campo (Tabela 10), confirmaram os resultados de Trivelin el al. (1998), podendo-se concluir que a mistura, pela sua estabilidade química, tem potencial para ser aplicada em superfície, sobre os restos culturais de cana-de-açúcar. Considerando ainda possíveis perdas de N da vinhaça, em torno de 5 kg ha-1 de N (Gava et al., 2001a), a perda de amônia proveniente da fonte aquamônia seria ainda menor, tornando a aplicação dessa mistura tão segura quanto às fontes SA e NA. Ao se aplicar a mistura fluida sobre a palha, além de estar suprindo em N o agrossistema, a solução ao se infiltrar pela camada de palha penetra no solo, possibilitando que o N-amoniacal venha a ser retido nos sítios ativos do solo como NH4+, sendo essa retenção maior com a CTC do solo. A volatilização também poderia ser reduzida à medida que se aumentasse o volume de vinhaça aplicada, sem mesmo levar em consideração sua acidez total ou titulável (para pH da mistura < 7). Em relação à produção de colmos (Tabela 10) não houve diferença para as fontes nitrogenadas aplicadas em faixa ou área total. A maior produtividade do SA em relação ao NA aplicado em faixa, se deveu ao efeito do enxofre, uma vez que as duas fontes apresentaram baixa volatilização. Esse mesmo efeito pode-se dizer da mistura Aquavin. A menor produtividade com as fontes uran e, principalmente, para a uréia se deveu, também, às perdas de N-NH3 por volatilização. Para as fontes que apresentaram baixa volatilização, mesmo não havendo diferença na produtividade, e nesse caso poderá ocorrer ao longo das safras (cortes) um efeito residual da adubação nitrogenada, uma vez que a cultura da cana-deaçúcar é considerada perene. Na Tabela 11 estão apresentados os resultados de recuperação de N (kg ha-1 e %) para: planta toda, palha, N residual e o balanço de N (15N) das fontes nitrogenadas, na dose de 70 kg ha-1 de N: SA e uréia em aplicações faixa ou em área total. Tanto para o SA como para a uréia não houve diferença entre aplicação em faixa e em área total nos diferentes compartimentos, exceto para a palha residual, que apresentou maior valor quando os fertilizantes foram aplicados em área total. Isso se deveu, provavelmente, a maior superfície de contato entre o fertilizante e a palha, resultando na imobilização do Nfertilizante pelos microrganismos. Ainda, em relação ao N-fertilizante presente na palha de cana-de-açúcar, tanto na aplicação em faixa como em área total, parte pode ter originado da imobilização microbiana, como também de raízes de cana-de-açúcar marcadas em 15N, que se desenvolveram na superfície como verificado por Faroni et al. (2003). Essas radicelas, beneficiadas pelas condições microclimáticas da cobertura do solo, fizeram parte da amostra de palha, causando o enriquecimento em 15N do material (Trivelin et al., 2002a). 20 Tabela 11. Fontes Balanço (kg ha-1 e %) do N dos fertilizantes (15N): sulfato de amônio (SA) e uréia aplicados em faixa (F) e em área total (AT), no sistema solo-cana-deaçúcar-palha, na dose de 70 kg ha-1 de N (Vitti, 2003 por Vitti et al., 2005) _________________ Recuperação do N das fontes nitrogenadas (15N) _______________ ___ ______ Planta toda1 __ Palha ______ N Residual2 Recuperação total3 F AT F AT F AT F AT ______________________________________________ SA Uréia 21,2 a 11,6 b CV (%) 21,6 a 9,7 b kg ha-1 ___________________________________________ 5,8 a 30,1 a 37,3 a 51,3 a 52,7a 6,0 a 26,7 a 29,3 a 38,4 b 39,1b 2,0 a 3,4 a 20,1 50,4 19,7 20,3 % ________________________________________________ 8,3 a 43,0 a 53,3 a 73,3 a 73,3 a 8,4 a 38,1 a 41,8 a 54,8 b 55,8 b _________________________________________________ SA Uréia CV (%) 30,3 a 16,5 b 30,9 a 13,9 b 20,3 2,9 b 4,8 b 49,6 19,7 16,7 1 : colmo + ponteiro + folha seca + sistema radicular; 2: sistema radicular, solo e palha; 3: solo-cana-de-açúcar-palha; médias seguidas pela mesma letra na vertical e na horizontal, em cada variável, não diferem entre si ao nível de significância de 5% pelo teste de Tukey. Observa-se ainda, na Tabela 11, que a recuperação pela cana-de-açúcar do N do sulfato de amônio foi o dobro em relação ao N-uréia, sendo menores as perdas avaliadas pelo balanço de N. A recuperação total média do N-SA e N-uréia foram, respectivamente, de 70 e 50%. A menor recuperação total do N-uréia se deveu às maiores perdas de N por volatilização (37 e 46%, quando aplicada em área total e em faixa respectivamente). Ao se somar esses valores com o N-recuperado, é possível inferir a respeito do destino de cerca de 90% do Naplicado. Os 10% restantes podem-se considerar como outras perdas que não foram quantificadas, como a desnitrificação, lixiviação e a perda de amônia pela parte aérea da cultura. A fonte SA apresentou comportamento diferente da uréia, uma vez que foi recuperado mais do N-SA (70%) e a volatilização foi reduzida (3%). Pelo balanço as demais perdas foram maiores e da ordem de 27% do N-SA aplicado. Acredita-se que essas perdas, em sua grande maioria, foram pela parte aérea, pois como foi constatado no presente trabalho e em outros na literatura, a planta absorve, em sua maior parte, o N-fertilizante aplicado logo no inicio. A utilização do N-fertilizante pela cultura da fonte sulfato de amônio foi elevada se comparada com a uréia, que se enquadra dentro da variação de 10 a 20% normalmente encontrada na literatura. Talvez essa maior recuperação se deva ao melhor desenvolvimento da cultura e o efeito sinérgico da absorção N/S. Para o efeito residual, essa diferença não foi significativa, onde a recuperação foi em média de 48 e 40%, respectivamente, para o SA e uréia. Em relação à adubação com N para cana-soca no Estado de São Paulo, é recomendação do IAC (Boletim 100) a dose média de 100 kg ha-1 de N (Espironelo et al., 1997), sendo que na maioria das vezes aplica-se essa dose independente de qualquer fator. Desse modo, pode-se dizer que a adubação nitrogenada empregada para uma determinada situação estaria subestimada e em outra superestimada (Penatti & Forti, 1994). Essa adubação é recomenda para áreas onde se realiza a queima. Porém, como ficaria a dose de N para as áreas sem queima? Como a palhada de cana-de-açúcar apresenta em média uma relação C:N em torno de 100, é de se esperar que no início ocorra uma intensa imobilização do N no solo, ou seja, uma pequena mineralização líquida no período de apenas um ano agrícola (Vitti, 1998). Nessas condições, pode ocorrer deficiência de N nas plantas, uma vez que os resíduos orgânicos constituem-se, primeiramente, em fonte de nutrientes para os macro e microrganismos do solo e posteriormente para a própria cultura. Essa retenção torna-se prejudicial ao desenvolvimento 21 da cana-de-açúcar, principalmente no estádio de crescimento e formação de colmos, uma vez que a cultura requer o N em grande quantidade (Silveira, 1985). Na avaliação da resposta à adubação com N em cana-soca de 2º corte (safra 1998/1999), colhida mecanicamente sem a queima, foi desenvolvido um estudo com 5 doses de N-nitrato de amônio: 35, 70, 105, 140 e 175 kg ha-1 e um tratamento testemunha sem adição de N (Vitti et al., 2002a; Vitti, 2003). Os valores de produtividade de colmo na safra 1999/2000 (3o corte), a recuperação do N fertilizante (% e kg ha-1) estão apresentados na Tabela 12. Houve resposta linear às doses de N na produção de colmos no 3º corte (safra 1999/2000). Observou-se que a produção de colmos dobrou no tratamento com maior dose em relação a testemunha. Em relação à recuperação do N-15NH4+ (kg ha-1 de N) da fonte nitrato de amônio na planta (sistema radicular e planta toda) e no sistema solo-planta-palha houve resposta linear e altamente significativa com as doses de N (Tabela 12). O fato de ter ocorrido com esses resultados a mesma resposta verificada para a produtividade de colmos, é evidência do efeito benéfico da adubação nitrogenada em áreas de colheita da cana-de-açúcar sem queima. Já os valores de recuperação em porcentagem, em sua maioria, não foram significativos, exceto no sistema radicular (Tabela 12). Independente da dose de N, a recuperação no sistema solocana-de-açúcar-palha foi em média 63%. A diferença para completar o balanço (37%) pode ser atribuída às perdas por volatilização de amônia do solo (3%) e pela parte aérea da cultura, lixiviação e à desnitrificação. Trivelin et al. (2002b) também não observaram diferença na recuperação percentual de doses de N-uréia pela planta toda da cana-de-açúcar, nas condições com e sem a queima, obtendo 54% como valor médio. Essa maior recuperação, obtida pelos autores, se deveu, provavelmente ao sistema radicular estar confinado em tambores com capacidade de 220 litros de terra. Tabela 12. Doses de N-fertilizante em relação a produtividade de colmos e a recuperação do N-15NH4+ (kg ha-1 e em %) do nitrato de amônio (NA) aplicado em faixa (F), em 5 doses de N (adaptado de Vitti, 2003). Doses 0 35 70 105 140 175 Média R. L. R2 CV (%) 1 Produção t ha-1 Colmo 40,8 58,8 63,3 65,5 70,8 80,4 63,2 Recuperação do N-15NH4+ da fonte nitrato de amônio ________ ______________ kg ha-1 _______________ ___________________ % __________________ Sistema Planta SoloSistema Planta toda Solo2 radicular toda planta radicular planta2 ________ ------1,0±0,11 5,2±0,3 11,4±0,4 2,0±0,1 8,9±0,4 21,6±0,6 4,9±1,0 15,4±1,7 34,2±4,2 4,4±0,3 21,0±2,1 46,7±2,2 9,6±0,7 32,0±2,2 58,8±3,5 --5,5±1,0 5,6±0,3 8,9±1,8 6,0±0,5 10,5±0,8 ** ** ** ** ** --18,1 0,90 27,4 0,97 20,0 0,998 16,1 --26,5 --28,3±1,9 24,6±1,0 28,1±3,2 28,7±3,1 34,9±2,4 28,9 ns --17,9 --62,1±2,4 60,2±1,7 62,3±7,7 66,7±4,1 64,2±3,8 63,0 ns --13,3 : Média e desvio padrão da média; 2: Recuperação total do N-15NH4+ no sistema solo-cana-de-açúcar-palha; ** e ns: Regressão linear (RL) altamente e não significativa (p<0,01 e p>0.05), respectivamente. 22 Quanto ao sistema radicular, provavelmente a maior recuperação (kg ha-1 de N e em %) esteja relacionada ao desenvolvimento da cultura com o aumento das doses de N, bem como a própria translocação da parte aérea para subterrânea. Trivelin et al. (2002b) embora não tenham encontrado diferença na recuperação de N, observaram maior desenvolvimento do sistema radicular com o aumento das doses de N. Já a recuperação (%) não significativa do N na parte aérea pode estar relacionada à maior perda e/ou translocação do N ao sistema radicular, ou seja, quanto mais a cultura acumulou o nutriente, maior foi a translocação e/ou a perda pela parte aérea. Pelo menos em curto prazo após a implantação do sistema de colheita sem despalha a fogo, ficando o solo coberto com palha, não deve haver redução e sim aumento das doses de N-fertilizantes, para que se obtenha a produtividade desejada. O uso de fertilizantes minerais deve acelerar a mineralização desses resíduos de cana-de-açúcar pela diminuição da relação C:N, resultando em maior disponibilidade de N à cana-de-açúcar ao longo do tempo. Orlando Filho et al. (1999) obtiveram para cana-planta, primeira e terceira soca, resposta linear às doses de N, independente das fontes e modo de aplicação. Já na segunda soca, o efeito positivo das doses de N foi influenciado pelas fontes e modo de aplicação. Yadav et al. (1987) observaram um aumento significativo na disponibilidade de macro e micronutrientes como o Zn, Fe, Mn e Cu, principalmente nas parcelas em que houve adição de N, obtendo um rendimento máximo de 37,5% em relação à testemunha (O kg ha-1 de N-adubo). Bittencourt et al. (1986), avaliando a eficiência da adubação nitrogenada em seus experimentos, mostraram que o efeito residual do N no solo tende a diminuir as respostas dos fertilizantes nitrogenados, devido à pequena quantidade do fertilizante absorvido em relação ao total de N acumulado pela cana-de-açúcar. 4.3 Efeito residual da adubação nitrogenada e do enxofre no ciclo subseqüente da cultura de cana-de-açúcar A cana-de-açúcar, por apresentar vários ciclos que antecedem sua reforma, é considerada uma cultura semiperene. Nesse aspecto deve-se pensar nos benefícios que as adubações e mesmo a própria palha deixada na superfície do solo após as colheitas sem queima poderão trazer ao longo dos anos. Como exemplo tem-se os resultados obtidos por Vitti et al. (2002a) e Vitti (2003) que verificaram resposta linear às doses de N na produção de colmos na 2a soca (safra 1999/2000). Essa resposta se estendeu para a 3a soca (safra 2000/2001), mesmo com a aplicação de dose única de N (100 kg ha-1) após a colheita da 2a soca (Tabela 13). Esses resultados devem-se, provavelmente, ao efeito residual da adubação, com reflexo no vigor da soqueira de cana-de-açúcar (Malavolta, 1994; Orlando Filho et al., 1999; Trivelin et al, 2002b). Em relação às doses de N, observou-se que houve diferença de 100% na produção de colmos na 2a soca (safra 1999/2000), entre a maior dose e a dose zero. Já na safra seguinte (3a soca) esse diferencial na produção foi de 50%, mantendo-se a resposta linear às doses de N aplicadas na safra anterior (Tabela 13). A fertilização com 100 kg ha-1 de N após a colheita da 2a soca, provavelmente não supriu a exigência da cultura, e/ou a recomposição do vigor da soqueira foi apenas parcial ao longo da 3a soca, causada pelo manejo deficiente da adubação nitrogenada do ano anterior. Somando-se as produções da 2a e 3a socas (safras 1999/2000 e 2000/2001) tem-se uma diferença de 67 t ha-1 de colmo da maior dose em relação à testemunha, valor esse significativo em termos de rentabilidade, referente a adubação nitrogenada. Ainda na Tabela 13, considerando o valor de R$ 25,00 para a tonelada de colmos, sendo R$ 8,00 o custo para seu corte e transporte e R$45,00 o custo de aplicação do fertilizante por hectare, tem-se um adicional de R$1.110,00 do tratamento que recebeu no primeiro ano a dose de N de 175 kg 23 ha-1 em relação a testemunha, considerada as duas safras consecutivas. Usando o mesmo procedimento para as fontes: aquavin, SA, NA e uran, obteve-se, respectivamente, diferença de R$1.003,00, R$731,00, R$493,00 e R$115,00 em relação à uréia. Ao comparar a relação custo/benefício por unidade de N de cada fertilizante, constatou-se que não compensou, nas condições do trabalho, aplicar uréia sobre a palha, uma vez que os ganhos com as demais fontes pagaram à diferença do custo do N. Esses preços foram obtidos em março de 2003, representando a média da região canavieira de Piracicaba. Pelos resultados apresentados, deve-se considerar ainda que não é apenas a dose o fator primordial nas adubações, mas também o manejo e a fonte que se emprega, motivo pelo qual nos tratamentos empregando aquavin e SA, em dois anos consecutivos, a produtividade foi equivalente ao tratamento que recebeu 175 kg ha-1 de N da fonte NA (105 kg ha-1 a mais de N aplicado no ano anterior). Nesse caso, não foi considerado o N presente na vinhaça. Calcino & Makepeace (1988) não observaram diferença no rendimento da cultura com aplicação de uréia na superfície e enterrada na primeira soca, em função da dose do fertilizante. Porém, observaram diminuição na produtividade da terceira soca, quando a uréia foi aplicada na superfície. Tabela 13. Efeito residual das fontes e doses de N na produtividade de colmos e em açúcares e a rentabilidade (adaptado de Vitti, 2003). _________ Fonte Dose Produção de colmos __________ 2a soca 3a soca ________________________ Testemunha NA NA NA NA NA Média R. L. CV (%) FDoses Aquavin SA NA Uran Uréia Testemunha CV (%) FFontes 1 0 35 70 105 140 175 70 70 70 70 70 0 40,8 58,8 63,3 65,5 70,8 80,4 63,2 ** 18,1 ** 74,3 a 72,8 a 63,3 ab 60,5 ab 60,0 ab 40,8 b 16,6 ** ______________ PolCana Rentabilidade 2o+3o socas ______________ t ha-1 __________________________ R$ por ha 58,11 56,2 77,5 78,1 81,2 86,3 72,9 ** 11,6 ** 98,92 115,0 140,8 143,6 152,0 166,8 136,2 ** 12,3 ** 15,62 18,1 21,6 22,8 24,8 26,3 21,5 ** 11,0 ** 16813 1955 2380 2441 2584 2836 ------------- 96,4 a 81,5 ab 77,6 ab 58,0 bc 51,8 c 58,2 bc 14,7 ** 170,8 a 154,3 ab 140,8 abc 118,6 bcd 111,8 cd 98,9 d 12,2 ** 26,9 a 24,4 a 21,6 ab 18,5 bc 17,8 bc 15,6 c 11,0 ** 2904 2632 2394 2016 1901 1681 ------- : Produção de colmos referente a 3a soca (safra 2000/2001), em respostas as doses e fontes aplicadas na 2a soca (safra 1999/2000); 2: produção de colmo e açúcar da 2a + 3a socas (2 safras consecutivas); 3: produção de colmos na 2a + 3a socas multiplicado com o valor de 17 reais por tonelada de cana-deaçúcar (25 reais a tonelada, menos 8 reais de seu custo no corte e transporte); **: valor de F altamente significativo (p<0,01); médias seguidas por letras distintas dentro da mesma variável diferem entre si ao nível de significância de 5% pelo teste de Tukey. 24 Entre as doses de 70 e 105 kg ha-1 de N (Tabela 13) o aumento de produtividade não foi tão expressivo como para as maiores doses que proporcionaram, provavelmente, o aumento linear verificado. Nesse caso poderia ocorrer a falsa interpretação que a cana-deaçúcar responderia até a dose de 70 kg ha-1 de N. Por esses resultados, tem-se o seguinte questionamento: não seria necessário aplicar maior dose de N no início, nas áreas de colheita sem a queima prévia, para garantir um bom vigor das socas e que seria reduzida nos ciclos futuros? Desse modo, a cultura estaria sustentada por um efeito residual, que, em parte viria do fertilizante e da própria palha deixada na superfície. Chapman et al. (1983), mesmo não observando efeito residual da adubação anterior no rendimento de açúcares no ciclo seguinte, não descartaram a hipótese de que uma aplicação contínua e abundante de N resultaria em efeito residual do nutriente aplicado para o próximo ciclo. Ao manejar um canavial de forma não adequada em relação à adubação nitrogenada, pode resultar na redução da produtividade da cultura, como visto na safra 1999/2000, propagando-se esse efeito para a safra seguinte (2000/2001), sem levar em conta a possibilidade de redução da longevidade do canavial, antecipando sua reforma. Cardoso (2002) observou que a redução da adubação nitrogenada (100 para 30 kg ha-1 de N), causou uma queda drástica no rendimento de colmos. Com o retorno da adubação de 100 kg ha-1 de N, na safra seguinte a produtividade aumentou, porém com ganhos não tão expressivos em comparação as que antecederam o período da redução da aplicação de N. Para a cana-de-açúcar obtêm-se as melhores produtividades nas safras que sucedem à do plantio quando deverá ser recomendada uma fertilização adequada, uma vez que nos demais anos, além do baixo vigor da soqueira, surgem e/ou se agravam outros problemas, como: nível nutricional, compactação, pragas e doenças. Orlando Filho et al. (1999) observaram queda na produtividade agrícola ao longo dos ciclos, sendo mais drástica da canaplanta (cana de ano e meio) para a primeira soca. Concluíram ainda que a cana-planta e as três soqueiras subseqüentes responderam linearmente a adubação nitrogenada até a dose de 120 kg ha-1. Chapman et al. (1983) constataram que as soqueiras requerem maior quantidade de N para produzirem como a cana-planta, provavelmente devido à diminuição das reservas de N no solo ao longo do ciclo. As fontes nitrogenadas também apresentaram diferença significativa em relação à testemunha na safra 1999/2000 (2a soca) (Tabela 13). Porém na safra seguinte (3a soca), houve diferença entre as fontes, justificada pelo efeito residual da adubação nitrogenada anterior, nos tratamentos que apresentaram baixa volatilização de NH3 (NA, SA e da mistura aquamônia e vinhaça – aquavin) em relação as que mais volatilizaram (Tabela 10). A presença de enxofre (S) proveniente das fontes SA e aquavin no sistema radicular e no solo podem também ter influenciado na produtividade na safra seguinte, embora o solo apresentasse teor adequado de S-SO4 na camada superficial (0-30 cm; teor médio de 10 mg dm-3 de S-SO4) e elevado em subsuperfície (profundidade de 40-60 cm com teor superior a 40 mg dm-3 de S-SO4). A soqueira que recebeu a fonte uréia sobre a palha, além de ter sido prejudicada na 2a soca, pelas elevadas perdas de amônia por volatilização (Tabela 10), esse efeito se prorrogou para a safra consecutiva, não havendo tempo para recomposição do vigor da soqueira em responder, integralmente, à fertilização nitrogenada na safra seguinte. As perdas por volatilização de amônia do solo (Tabela 10), por exemplo, da fonte uréia aplicada em faixa na dose de 70 kg ha-1 de N, foi de 32 kg ha-1 de N, permanecendo, portanto, apenas uma dose efetiva de 38 kg ha-1 de N teoricamente disponível no solo para a cultura. Comparando-se os rendimentos (produção de colmos) em relação aos da dose de 35 kg ha-1 de N da fonte NA, observou-se que os valores de produção mantiveram-se semelhantes, tanto na segunda quanto na terceira soca (Tabela 13). Esses resultados reforçam a existência de uma relação negativa entre a produtividade e perdas de N-NH3 por volatilização. 25 A qualidade tecnológica dos colmos nos tratamentos com doses de N foi superior ao limite considerado adequado para se efetuar a colheita da cana-de-açúcar (Fernandes, 1986). Porém, não houve variação significativa entre os tratamentos nos teores de Fibra (11,9%) e PolCana (15,8%). Para a PolCana (t ha-1), a diferença significativa entre tratamentos foi devida apenas a variação significativa na produtividade de colmo por hectare (Tabela 13). Esses resultados confirmaram os obtidos por Sobral & Lira (1983), Azeredo et al. (1986), Orlando Filho et al. (1994), Orlando Filho & Rodella (1996), Korndörfer et al. (1997) e Trivelin et al. (2002b), significando que a adubação nitrogenada não afetou a qualidade tecnológica dos colmos. Ao mesmo tempo, esses resultados contrariam aos de Silveira & Crocomo (1990), em que ocorreu decréscimo no teor de sacarose em plantas que se desenvolveram na presença de alta concentração de N no substrato. A não ocorrência desse efeito neste trabalho, mesmo nas doses mais elevadas de N, pode ter como explicação as baixas reservas e a mineralização de N no solo. Outro fator seria as quantidades de resíduo orgânico de alta relação C:N, que permaneceram no solo após a colheita, que provavelmente, causaram imobilização microbiológica do nitrogênio adicionado e o do solo, diminuindo suas disponibilidades às plantas. Na Figura 13 são apresentadas correlações positivas, altamente significativa (p<0,01; tcolmo<0,01 e tNeS<0,01) entre a produtividade de colmos na safra 2000/2001 (3a soca) em relação ao conteúdo de N e S no sistema radicular ao final da safra 1999/2000 (2a soca), nos tratamentos com doses de N (0, 35, 70, 105, 140 e 175 kg ha-1) e fontes nitrogenadas (nitrato de amônio, sulfato de amônio, uréia, uran e aquavin com a dose de 70 kg ha-1 de N) aplicadas em superfície, sobre os resíduos culturais da cana-de-açúcar. Portanto, os resultados do vigor de soqueira podem tornar uma ferramenta importante na tomada de decisões nas adubações de cana-de-açúcar para a safra seguinte, bem como a quantidade de nutrientes presente no sistema radicular da cultura. A quantidade de N residual representa mais da metade da recomendação atual para soqueira de cana-de-açúcar (Boletim 100), que é de 100 kg ha-1 de N (Espironelo et al., 1997). Por esse efeito residual, pode-se explicar o ganho em produtividade na safra 2000/2001 (3a soca), quando se aplicou uma dose única de N (100 kg ha-1), apresentando resposta linear nas parcelas do primeiro experimento (2a soca - safra 1999/2000) que receberam doses crescentes de N (35, 70, 105, 140 e 175 kg ha-1). 100 y = 0,5617x + 43,875 r=0,54**; Colm o (M g/ha) Co lm o (M g/h a) 120 80 60 40 20 0 120 y = 4,5051x + 32,487 100 r=0,61** 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 N (kg/ha) 0 3 6 9 12 S (kg/ha) 15 18 Figura 13. Correlação entre a produção de colmos (safra 2000/2001) e o conteúdo de nutrientes N e S do sistema radicular (raízes e rizomas) após a colheita da safra 1999/2000 (por Vitti, 2003). 26 -1 Produção de colmo - t ha 105 90 75 60 y = 0,8326x + 57,194 p<0,01; R2 = 0,5 45 30 0 10 20 30 40 + 50 -1 N-fertilizante residual (NH4 ) - kg ha Figura 14. Correlação entre a produção de colmos de cana-de-açúcar (t ha-1) e o N-15NH4+ residual (sistema radicular, solo e imobilizado na palha) das 5 doses de N da fonte NA (kg ha-1), no início do ciclo (por Vitti 2003). Constatou-se correlação altamente significativa (p<0,01; tconstante<0,01 e tN-residual<0,01) entre o N-15NH4+ residual da fonte NA (kg ha-1 de N) da adubação anterior na produtividade de colmo (t ha-1) na safra seguinte (Figura 14). O N-residual correspondeu ao somatório do N15 NH4+ presente no sistema radicular, imobilizado na palha e no solo, ou seja, o N-fertilizante recuperado no sistema solo-planta menos o acumulado na parte aérea (Tabela 12). Como as reservas de N e S no sistema radicular correlacionaram-se diretamente com a produção de colmo na safra seguinte, o nitrogênio residual do fertilizante no solo, também, mostrou correlação positiva. Para tratamentos com diferentes culturas e doses de Nfertilizante, tem sido obtido significativo impacto no nível de N na cana-de-açúcar como cultura subseqüente, ou seja, o N-inorgânico do solo correlacionando-se com a quantidade do N aplicado e com o rendimento da cultura seguinte (Wiedenfeld, 1998). Na equação da reta da Figura 14, a transformação do valor do coeficiente angular (0,83) da variável X (kg de N-residual) em índices de produção (kg de N absorvido por tonelada de colmo produzido), obtém-se um valor de 1,2, enquanto os encontrados na literatura variam de 0,72 a 1,0 (Andreis, 1975; Orlando Filho et al., 1980; Coleti el al., 2002). Essa diferença provavelmente pode estar relacionada à disponibilidade do elemento, que para os fertilizantes está mais prontamente disponível. Por outro lado, eqüivale ao índice de restituição adotado em determinadas sugestões de adubação, que é de 1,2 kg de N por tonelada de matéria natural produzida. Pelo exposto os resultados apresentados indicam que o manejo da adubação nitrogenada em áreas de colheita da cana-de-açúcar sem queima prévia deverá passar por determinados ajustes. Será necessário, no início, aumentar as doses de N-fertilizante, devido ao material orgânico de alta relação C:N depositado na superfície do solo, que provavelmente estará imobilizando o N do solo, bem como, para auxiliar na sua decomposição. Serve como exemplo, a verificação de que houve resposta linear às doses de N aplicadas na 2a soca na produtividade da 3a soca, mesmo aplicando-se dose única de N na 3a soca. Se o N for mantido no sistema, na sendo perdido por, volatilização de amônia, lixiviação e/ou desnitrificação, ele 27 permanecerá no solo formando um estoque junto com a matéria orgânica, podendo-se, as doses de N das adubações serem reduzidas com o tempo de implantação do sistema sem queima (cana crua). Outra observação de interesse está relacionada às fontes nitrogenadas. A fonte sulfato de amônio (SA), por exemplo, proporcionou aumento de produtividade em dois anos consecutivos. Mesmo considerando-se o maior custo do N-SA, ainda assim foi vantajosa sua utilização, isso sem levar em consideração o efeito residual do enxofre (S) e benefício ao ambiente pela baixa emissão de amônia para a atmosfera. O uso contínuo de fontes e ou formulações que não apresentam S em sua composição faz com que o elemento, ao longo de cultivos sucessivos, vá se exaurindo do solo (Vitti, 1986). Tem-se hoje muito em evidência a relação C:N, ficando esquecida a relação C:S e o uso de fontes com S em sua composição. A cana-de-açúcar, por ser considerada uma cultura semi-perene, respondeu ao N e/ou ao S residual da adubação anterior, devendo-se pensar, também, nos benefícios que o S pode trazer ao longo dos cultivos. Outro ponto a ser considerado, refere-se à translocação do nutriente da parte aérea ao sistema radicular e a importância dessas reservas para o ciclo subseqüente. 4.4 Contribuição do nitrogênio da palha na nutrição da cana-de-açúcar A colheita da cana-crua, cana-de-açúcar sem queima antes da colheita, deixa, na superfície do solo uma cobertura de palha que varia de 10 a 30 t ha-1 ano-1 de material seco, o que corresponde de 40 a 100 kg ha-1 de N (Abramo Filho et al., 1993; Trivelin et al., 1995; 1996; Cantarella, 1998). A mineralização desse resíduo cultural no solo é dependente de fatores como a temperatura, umidade, aeração e, principalmente, da qualidade (composição química) desses restos culturais, especialmente da relação C:N, teores de lignina, celulose hemicelulose e polifenóis (Herman et al., 1977; Cochran et al., 1980; Ng Kee Kwong et al., 1987; Siqueira & Franco, 1988; Oliveira et al., 2002b). No solo, irá ocorrer a mineralização do nitrogênio da palha assim como sua imobilização na biomassa microbiana. Esses dois processos ocorrem simultaneamente e a quantidade de nitrogênio do material em decomposição determinará, em grande parte, qual deles será predominante (Cassman & Munn, 1980). Como a palhada de cana-de-açúcar possui em média uma relação C:N em torno de 100, é de se esperar uma intensa imobilização do N do solo, uma vez que, como regra geral, para relação C:N acima de 20 ocorre a imobilização (Smith & Douglas, 1971; White, 1984; Siqueira & Franco, 1988). Estudos mostraram que a recuperação pela planta do 15N proveniente dos resíduos vegetais varia de 5 a 15% (Janzen & KUCEY, 1988; Ng Kee Kwong et al., 1987; Chapman et al., 1992; Myers et al., 1994). Essa variação, segundo os autores, depende da qualidade do resíduo, ou seja, ao teor de N, que se for maior que 20 g kg-1 e a relação C:N menor que 25 apresenta uma mineralização mais rápida e, conseqüentemente, maior aproveitamento do nutriente pela cultura ao longo do ciclo. Os resultados obtidos por Vitti (2003) mostraram que o nitrogênio da palha acumulado na cultura aumentou com o tempo, principalmente no final do ciclo da cultura (Figura 15). Embora a estimativa do aproveitamento de N na parte aérea oriunda da mineralização da palha cresceu expressivamente com o tempo, pouco contribuiu para a nutrição da cultura, pois acumulou ao final do ciclo apenas 1,7 kg ha-1, ou seja, cerca de 3% do N total presente na palha. Essa estimativa se aproxima da verificada por Gava et al. (2002), em que cerca de 4% do N presente na palha foi acumulado na parte aérea, e pouco inferior às obtidas por Ng Kee Kwong et al. (1987) e Chapman et al. (1992), que obtiveram valores entre 5 e 10%. Essa variação pode estar relacionada ao regime hídrico, por exemplo, que variou de 1550 a 3700 mm/ano nos estudos. 28 NPPP 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 % Recuperação N da palha 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 % Recuperação do N da palha NPPP - kg ha-1 Ng Kee Kwong et al. (1987) concluíram que os resíduos de cana-de-açúcar representariam uma fonte de N pouco significativa para as plantas, devido à proporção relativa com o N do solo (estoque de N do solo maior que 3000 kg ha-1 e dos resíduos da ordem de 50 kg ha-1). O balanço do N proveniente da palha marcada com o isótopo 15N, realizado por Vitti (2003), indicou que dos 62 kg ha-1 de N da palha, após adubação da canade-açúcar com 140 kg ha-1 de N de nitrato de amônio, apenas 2,4 kg ha-1 de N foram acumulados na cultura (parte aérea e sistema radicular) na colheita final, o que representou 4 ± 0,3% do N desse resíduo cultural (Figura 16). Para a dose de 140 kg ha-1 de N de nitrato de amônio, a cana-de-açúcar acumulou no fim da safra, 148 kg ha-1 de N-total, representando o N-palhada uma contribuição de apenas 1,6% em relação ao total acumulado. O baixo aproveitamento do N-palhada pode ser explicado pela lenta decomposição do resíduo no primeiro ano. Esse valor corresponde aos obtidos por Chapman et al. (1992), em que apenas 5% do N do resíduo vegetal foi assimilado. Entretanto, foi inferior aos 9% do N da palha obtidos por Gava et al. (2002). 0 Dez/99 Fev/00 Abr/00 Jun/00 Ago/00 Períodos de amostragens - meses Figura 15. Nitrogênio na parte aérea da cana-de-açúcar proveniente do N mineralizado da palha (NPPP: kg ha-1 e % de recuperação do total) durante o ciclo da cultura. As barras significam o desvio padrão da média para n=4 (por Vitti, 2003). 15 15 % Recuperação do N da palha- N, na + % Recuperação do N- NH4 da fonte NA, -1 na dose de 140 kg ha de N-NA -1 dose de 140 kg ha de N-NA 6 33 1 1 11 1 73 1 1 Raiz 7 FS FS 4 Pt 22 2 Palha Pt Palha Solo Solo Não recuperado Raiz Colmo Colmo 36 Não recuperado Figura 16. Balanço do N da palha-15N e do N-15NH4+ da fonte NA (dose de 140 kg ha-1 de NNA) na planta, solo, palha residual e o não recuperado (por Vitti, 2003). 29 Provavelmente, a contribuição do N da palha na nutrição da cana-de-açúcar seja maior nas safras seguintes a de sua deposição no solo, uma vez que os resultados experimentais da Figura 16 indicaram que 22 ± 5,1% de seu N foi recuperadao no solo, ao final da primeira safra, sendo possível que parte desse N já estivesse na forma mineral, não sendo absorvido pela cana-de-açúcar devido ao tamanho do “pool” do N no solo (Figura 16). Nesse caso, a disponibilidade do N-palha para as plantas seria subestimada. A liberação do N-palhada obtida por Oliveira et al. (1999b) em dois ambientes agrícolas foi de 20% que não está distante de 26% (Vitti, 2003), com 4 e 22% recuperado na planta e no solo, respectivamente. Para a palha marcada no isótopo 15N aplicada ao início a recuperação foi de 99 ± 5,4%, fechando-se praticamente o balanço do N dessa fonte. Dessa recuperação, a maior parte do N permaneceu na palha residual (73 ± 6,0%) e no solo (22 ± 5,1%), sendo baixa a contribuição na nutrição da planta (4 ± 0,3%). Resultados semelhantes foram verificados por Gava et al. (2002) em áreas com ou sem palha (Figura 17). Já para o N-fertilizante, a recuperação foi menor, cerca de 67 ± 4,1%, com contribuições da ordem de 37 ± 3,4%, 29 ± 3,1% e 2 ± 0,4% do N-15NH4+ da fonte NA presentes no solo, acumulado na planta e o imobilizado na palha, respectivamente (Figura 16). Essa recuperação foi um pouco superior à verificada em campo, pois freqüentemente os valores são inferiores a 60% (Chapman et al., 1994; Vallis & Keating, 1994; Courtaillac et al., 1998). Em relação à permanência do N da palha como MOS, os resultados de Vitti (2003) aproximaram-se aos de Ng Kee Kwong et al. (1987) e Gava et al. (2002), que variaram de 73 a 83%. Pelo balanço de N (15N) para o N da palha faltou 1% do N original para o fechamento, comparativamente a 33% do N-fertilizante. Estes resultados relacionaram-se à degradação lenta da palha, principalmente no início, uma vez que a baixa disponibilidade do elemento no solo diminuiu a possibilidade da ocorrência de perdas. Por outro lado, o N-fertilizante estando prontamente disponível no solo, a partir de sua aplicação, normalmente é absorvido em maior intensidade no início do desenvolvimento da cultura. Nessas condições ficou sujeito a perdas por mais tempo em relação ao N da palha, especialmente pela folhagem da cultura junto à corrente transpiratória em folhas senescentes. 100 Distribuição porcentual do N da uréia e da palhada no sistema solo-cana-de-açúcar (%). 9 90 80 37 40 26 16 70 60 50 40 81 8 30 20 37 36 10 9 0 N da uréia (s/p) Solo N da uréia (c/p) Palhada N da palhada (c/p) Planta Perdas Figura 17. Balanço do N (15N) da uréia (90 kg ha-1 de N) e da palhada (68 kg ha-1 de N) no sistema solo-planta, em canavial com (c/p) ou sem (s/p) cobertura do solo com palha (por Gava et al., 2002) 30 O N derivado da palha original recuperada no solo e na palhada residual, representou, ao final da safra 1999/2000, 95% do total e que equivaleu a 60 kg ha-1 de N. Esses resultados não levam em consideração a palhada remanescente da colheita anterior (1º corte). A quantidade 1,2 kg de N-palhada (2% do N-palhada original), referente à quantidade que faltou para fechar o balanço (1%) e a exportada pelo colmo (1%), representa o N-palhada que deixou o sistema nessa safra. Porém, existem, ainda, 2% de N-NH4+ da dose de 140 kg ha-1 de N da fonte NA que ficou imobilizado na palha (Figura 16), que representou 1,4 kg de Nfertilizante. Para o fertilizante, na dose de 140 kg ha-1 de N, tem-se que apenas 70 kg ha-1 foram provenientes do NH4+, sendo que dessa quantia 30,8 kg saíram do sistema, o que representa 44% do N-amônio aplicado (33% considerado como perdas que faltaram para fechar o balanço e 11% exportado nos colmos). Os 56% restantes, permaneceram para o próximo ciclo, representados pelos 37, 7, 6, 4 e 2%, respectivamente, no solo, folha seca, sistema radicular, ponteiro e o imobilizado na palha. Como critério, adotou-se que o N do amônio e do nitrato acumulou-se no colmo em mesma quantidade. Portanto, em canaviais onde não se realiza a queima, a saída de N é menor (sistema conservativo) e haverá, ao longo do tempo, menor necessidade de fertilização com N que aqueles com queima. Isso pode ser uma comprovação do porque na Austrália, por exemplo, existe, atualmente, a tendência em reduzir a adubação nitrogenada em áreas onde a colheita sem a queima prévia é feita há vários anos (Vallis et al., 1996). Ao se avaliar as entradas e saídas de N nos sistemas com e sem a queima da cana-de-açúcar, Vallis & Keating (1994) obtiveram um valor de 55 kg ha-1 de N a maior para o sistema em que não se queimava a cana previamente à colheita. Nos sistemas em que não se pratica a queima da cana-de-açúcar ao longo dos ciclos, aumentam-se não apenas o teor de MOS, mas também o “pool” do N mineralizado no solo e a razão N-mineral:N-total (Graham et al., 2002). Esses fatores são fundamentais para a manutenção ou aumento da fertilidade do solo a longo prazo (Ng Kee Kwong et al., 1987; Janzen et al., 1990; Wood, 1991; Vallis et al., 1996). Por outro lado no sistema com queima, o N vai se exaurindo mais rapidamente. Assim, por exemplo, o uso da dose de 140 kg ha-1 de N não seria suficiente para repor as saídas de N (perdas e remoção pela colheita), uma vez que só a parte aérea acumularia em torno de 120 kg ha-1 de N e as saídas de N do sistema seriam da ordem de 50% ou maiores, superior aos 44% obtidos para o sistema sem queima (Figura 16). Isso sem levar em consideração as perdas de N ao longo do ciclo que não são contabilizadas. Resultados semelhantes foram obtidos por Basanta et al. (2002) que observaram para os sistemas com e sem queima da cana-de-açúcar, saídas de 60 e 42%, respectivamente, do N-adubo aplicado. Por esses resultados, sugere-se o desenvolvimento de experimentos, por vários ciclos da cana-de-açúcar, no sentido de que seja avaliada a contribuição da palha para o sistema solo-planta, uma vez que o efeito residual do N-palhada nos trabalhos desenvolvidos até o momento, indicaram que praticamente todo esse N permanece no sistema de uma para outra safra. 5. RESERVA NITROGENADA DE MUDAS DE CANA-DE-AÇÚCAR E O DESENVOLVIMENTO DA CANA-PLANTA Embora seja amplamente aceito que quanto mais bem nutridos estiverem as mudas cana-de-açúcar no plantio, melhor será a brotação e desenvolvimento inicial da cana-planta, pouco se conhece a respeito da utilização da reserva de nutrientes do tolete. Na literatura, trabalhos demonstraram resposta à pré-fertilização com nitrogênio, alguns meses antes do corte de colmos destinados ao plantio, com menções sobre a influência do conteúdo de nitrogênio das mudas na brotação da cultura (Humbert, 1968; Casagrande, 1991). 31 Nos primeiros 30 dias, quando se dá a emissão de raízes de fixação e brotação de gemas, a cana-planta vive da reserva de nutrientes do tolete, que é redistribuída, e, parcialmente, dos nutrientes absorvidos pelas raízes de fixação. Decorrido esse período, inicia-se o desenvolvimento das raízes dos perfilhos primários, e após, dos secundários, e assim sucessivamente; as raízes de fixação vão perdendo a função, passando a cana-planta a depender exclusivamente da atividade das raízes dos perfilhos (Bacchi, 1983; Casagrande, 1991). Melo et al. (1995) verificaram existir duas fases distintas nas transformações metabólicas associadas às reservas orgânicas de propágulos vegetativos de cana-de-açúcar. A primeira ocorre durante vinte dias após o plantio, com aumentos acentuados nos teores de proteínas solúveis e aminoácidos livres, e reduções lentas nos de açúcares totais e de sacarose. A outra fase, dos 21 aos 42 dias após o plantio, com aumentos menos acentuados nos teores de proteína, mas com reduções acentuadas nos de aminoácidos, açúcares solúveis totais e de sacarose. Na primeira fase, há formação do aparato necessário para o início da utilização das reservas do tolete e, na segunda, aceleram-se as taxas de utilização das reservas. Com referência à redistribuição da reserva nitrogenada na cana-de-açúcar, Takahashi (1960) determinou que o nitrogênio (15N) absorvido da uréia aplicada às folhas e que se acumulou no perfilho primário, após três meses, redistribuiu-se entre ele e novos perfilhos na proporção de 56 e 44% respectivamente. Trivelin et al. (1984) verificaram que, na primeira rebrota da cana-de-açúcar, houve redistribuição do nitrogênio (15N) acumulado em rizomas e raízes, ficando a parte aérea e a subterrânea da rebrota com partes iguais desse nitrogênio. Com relação à reserva de nitrogênio do colmo-semente, Sampaio et al. (1988) observaram que toletes de 15 cm de comprimento e dois nós, marcados com 15N, cultivados em solução nutritiva sem nitrogênio, liberaram 65% do nitrogênio da reserva até os 90 dias da emergência das plantas, e que mais de 85% do N translocado se localizou na parte aérea. Carneiro et al. (1995), objetivando avaliar a utilização do N de colmos-sementes nos estádios iniciais de desenvolvimento da cana-planta, utilizaram mudas de cana-de-açúcar (toletes ou colmo-semente) com um nó (uma gema) mais metade do entre-nó inferior e metade do superior obtidos do terço médio de colmos de cana-de-açúcar, marcados com 15N, da variedade NA 56-79. A massa seca, o conteúdo de nitrogênio e a abundância isotópica de 15 N dos toletes foram estimados tomando-se por base os valores obtidos em amostra de cada colmo. Os toletes foram plantados em vasos com 6 kg de terra colhida na camada arável de uma Terra Roxa Estruturada Latossólica. O experimento foi desenvolvido em casa-devegetação, em delineamento inteiramente casualizado, com 16 tratamentos que corresponderam às colheitas em diferentes tempos após o plantio: 37, 53, 69, 85, 109, 123, 148, 161, 178, 195, 214, 223, 232, 248, 261, 275 dias após o plantio (dap). Nas plantas, colhidas em diferentes tempos, foram subdivididas em amostras de parte aérea, raízes e tolete remanescente, e determinado a massa seca, o N-total e abundância de 15N. Verificou-se que a redução da matéria seca do tolete somente foi compensada pela produção de novos tecidos por volta dos 3 meses do plantio. Nesse período, a emissão das raízes de fixação e a brotação do perfílho primário dependeram da reserva orgânica do tolete. A redistribuição do nitrogênio do tolete (miligrama por tolete) foi função direta do tempo (r = 0,58*) e do conteúdo de N da reserva (r = 0,72*). A relação do nitrogênio exportado (Nexp.) com o tempo (t), dentro do período experimental, e a reserva inicial de N da muda (Nt = o) foi expresso por: Nexp. = 0,034 . t + 0,38 . Nt = 0 (r = 0,83*), o que permitiu afirmar que colmos-sementes com maior reserva de nitrogênio no plantio (Nt = 0) foram as que liberaram maior quantidade do nutriente, podendo esse efeito se relacionar com o maior vigor na brotação e desenvolvimento da canaplanta de mudas pré-fertilizadas com nitrogênio, como mencionado por Humbert (1968). A reserva de nitrogênio do tolete é fundamental na nutrição nitrogenada da cana-planta nos estádios iniciais de seu desenvolvimento. As maiores taxas de exportação do N da reserva do tolete ocorrem após 40-60 dias do plantio, sendo redistribuido nesse período cerca de 40% do 32 N exportado do tolete de plantio, % N do tolete, aproximadamente 80% do N exportável. A degradação de 50% da reserva orgânica do tolete ocorre até os 6 meses e possibilita a liberação de 50% da reserva de nitrogênio que é translocada aos novos tecidos da cana-planta. Entre 5 a 7 meses do plantio, é exportado para novos tecidos (raízes e parte aérea) 50% do N do colmo-semente (Figuras 18 e 19). Carneiro et al. (1995) estimaram que de 6-12 kg.ha-1 do N-tolete é translocado aos novos tecidos (50% do N-tolete), podendo representar 5-10% das necessidades de N da cultura. 70 60 50 40 30 y = 0,0644 t + 36,787 r = 0,67* 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Tempo, dias após o plantio N em novos tecidos derivado do tolete de plantio, % Figura 18. Nitrogênio exportado do colmo-semente em função do tempo após o plantio (Adaptado de Carneiro et al., 1995 por Trivelin, 2000). 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Tem po, dias após o plantio Figura 19. Porcentagem do nitrogênio de novos tecidos da cana-planta (parte aérea e raízes) derivado do N original do tolete de plantio, em função do tempo. (Adaptado de Carneiro et al., 1995 por Trivelin, 2000) 33 6. APROVEITAMENTO DO NITROGÊNIO DE ADUBO VERDE EM CANA-DEAÇÚCAR No final da década dos anos 50’s os estudos realizados com adubos verdes indicavam incremento na produtividade da cana-de-açúcar e no açúcar provável, produzido em sistemas que utilizavam adubos verdes em áreas de reforma do canavial. Entretanto tem sido dada pouca ênfase na quantificação do fornecimento de nutrientes de adubos verdes para as culturas. A técnica isotópica, utilizando o isótopo 15N, permite obter informações precisas da dinâmica do nitrogênio no sistema solo-planta. Ambrosano et al. (2004) avaliaram em cana-de-açúcar, cultivar IAC- 87-339 plantado em março de 2001, o aproveitamento do nitrogênio do adubo verde crotalária júncea e/ou sulfato de amônio (SA) marcados com 15N em 5 tratamentos, a saber: T1- testemunha, sem adubação verde ou fertilização com N-mineral T2- sem adubo verde mas adubado com sulfato de amônio-15N (SA) na dose de 70 kg ha-1 de N; T3 - com adubo verde-15N (aporte de 196 kg ha-1 de N-adubo verde) e adubação com SA (dose de 70 kg ha-1 de N); T4- com adubo verde15 N (aporte de 196 kg ha-1 de N-adubo verde), sem adubação com N-mineral; T5- com adubo verde (aporte de 196 kg ha-1 de N-adubo verde) e adubação com SA-15N (dose de 70 kg ha-1 de N). Foram realizadas 4 amostragem para determinação da porcentagem e a quantidade do nitrogênio na planta proveniente do fertilizante NPPF (% e kg ha-1) além da recuperação do N das fontes pela técnica isotópica com 15N. Na colheita final não se observou diferença entre os tratamentos com fontes de nitrogênio (T2 a T5) o que pode estar indicando que os resultados do N na cana-de-açúcar proveniente das duas fontes foram semelhantes, independente se aplicada com adubo mineral ou adubo verde, apresentando a mesma utilização pela cultura. Quando se efetua a adubação verde, em proporções semelhantes às desse trabalho, pode-se suprimir a fertilização mineral nitrogenada em cana-planta uma vez que os dados de produtividade agrícola apontaram para esse fato. As maiores porcentagens de nitrogênio na planta proveniente da fonte marcada (NPPF %) foram encontradas após 8 meses de plantio da cana para os tratamentos com adubo verde e sem N-mineral e adubo verde com N-mineral, sendo, respectivamente, de 15,3 e 18,4%. A maior recuperação do nitrogênio foi encontrada na colheita, 18 meses após o plantio sendo que o tratamento N-mineral apresentou 34,8% e na soma N-mineral mais N-crotalária apresentou 39,9% (Tabela 20). 7. LIXIVIAÇÃO DE NITROGÊNIO E ENXOFRE EM CANA-PLANTA Um dos fatores de redução na fertilidade dos solos são as perdas dos elementos minerais por lixiviação, a qual é diretamente influenciada por fatores morfoclimáticos e pelo sistema de manejo adotado (Oliveira et al., 2002a). Os fatores que influenciam diretamente a massa total e a relação dos íons percolados pelo solo são: textura, capacidade de troca catiônia (CTC) e aniônica (CTA); dose do fertilizante, solubilidade dos sais e sua afinidade pelos sítios de adsorção do solo, presença de íons acompanhantes; composição dos resíduos culturais incorporados ao solo; intensidade de aproveitamento dos nutrientes da solução do solo pelas plantas e microrganismos e, por último, o fator de influência direta: o volume de chuvas e regime hídrico do solo, o qual influenciará o volume da solução drenada no solo (Ng Kee Kwong & Deville, 1984). Na cultura da cana-de-açúcar, no ciclo de cana-planta, a perda de nitrogênio por lixiviação é citada como uma das causas da ausência de resposta à adubação nitrogenada de plantio. Entretanto, Oliveira et al. (2002a) demonstraram em experimentos 34 com lisímetros em solo arenoso adubado com 90 kg ha-1 de N, que a intensidade de lixiviação do elemento é muito baixa e de cerca de 5 kg ha-1 acumulados durante 11 meses. Tabela 14. Nitrogênio na planta proveniente da fonte marcada do fertilizante (NPPF%), quantidade de nitrogênio na planta proveniente da fonte marcada (QNPPF em kg ha-1) e recuperação do nitrogênio (R em %) em função do nitrogênio aplicado nas diferentes amostragens (por Ambrosano et al., 2004) Tratamentos NPPF % __________________________ QNPPF R -1 kg ha % Amostragem 1 (29 de outubro de 2001) Sem adubo verde com N mineral* _________________________ 5,0 B 1,9 B 2,6 A Com adubo verde* e com N mineral 18,4 A 11,2 A 5,7 A Com adubo verde* e sem N mineral 15,3 A Com adubo verde e com N mineral* C.V. % 7,2 AB 26 ____________________________ 6,9 AB 3,5 A 3,6 AB 5,1 A 48 54 Amostragem 2 (20 de fevereiro de 2002) _________________________ Sem adubo verde com N mineral* 13,1 A 14,6 A 20,9 AB Com adubo verde* e com N mineral 13,5 A 16,3 A 8,3 BC Com adubo verde* e sem N mineral 10,7 A 12,2 A 6,2 C Com adubo verde e com N mineral* 15,1 A 24,5 A 35,0 A 18 55 C.V. % __________________________ Sem adubo verde com N mineral* Amostragem 3 (28 de maio de 2002) 21 ____________________________ 12,0 A 16,1 A 23,0 A Com adubo verde* e com N mineral 8,0 B 11,1 A 5,7 B Com adubo verde* e sem N mineral 7,6 B 10,7 A 5,5 B Com adubo verde e com N mineral* 13,2 A 21,6 A 30,9 A 34 35 C.V. % ____________________ 21 Amostragem 3 colmos (28 de maio de 2002) Sem adubo verde com N mineral* __________________________ 14,8 A 4,2 A 5,9 A Com adubo verde* e com N mineral 4,0 B 0,9 B 0,5 B Com adubo verde* e sem N mineral 3,2 B 0,8 B 0,4 B Com adubo verde e com N mineral* 10,8 A 3,9 A 5,5 A 25 38 C.V. % __________________ Amostragem 4 colmos (24 de agosto de 2002) Sem adubo verde com N mineral* 21 ____________________________ 10,5 A 24,0 A 34,4 A Com adubo verde* e com N mineral 7,0 A 19,3 A 9,8 B Com adubo verde* e sem N mineral 8,2 A 17,3 A 8,8 B Com adubo verde e com N mineral* 10,3 A 21,1 A 30,1 A 39 43 23 C.V. % Médias seguidas de letras distintas na vertical em cada época de amostragem, diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05) *Fonte de N marcada com 15N 35 Para o enxofre, tem sido constatada redução progressiva de sua disponibilidade devido à extração e remoção do nutriente por culturas, uso intenso de fertilizantes concentrados e em grande parte pela lixiviação do sulfato. Estudos prévios realizados em campo com cana-soca (Vitti 2003) e em lisímetros com cana-planta (Franco et al., 2005), aplicando-se doses crescentes de nitrogênio, revelaram efeito sinérgico da nutrição nitrogenada da cana-de-açúcar no maior acúmulo de outros nutrientes, especialmente o enxofre (Figura 20 por Franco et al., 2005). Estes resultados sugerem que a adubação nitrogenada auxilia no melhor aproveitamento do enxofre mineral do solo, o que, como conseqüência deve refletir na redução da perda do nutriente por lixiviação. Bologna et al. (2005) em estudo da sinergia de aproveitamento pela cana-de-açúcar do nitrogênio e do enxofre aplicados no plantio, avaliaram a intensidade de lixiviação destes nutrientes. O experimento foi instalado na Estação Experimental do Pólo Centro Sul (APTASAA) em Piracicaba, SP, com o uso de vasos plásticos de 220 L, contendo aproximadamente 250 kg de solo de textura arenosa (Neossolo Quartzarênico), em sistema de lisimetros. Foi instalado em cada vaso um sistema de drenagem constituído por 10 cm de brita zero, coberta por manta Bidim, o que permitiu o recolhimento da solução percolada no solo na parte inferior dos vasos. O delineamento experimental foi o de blocos casualizado, com 4 tratamentos e 8 repetições, totalizando 32 lisimetros. Os tratamentos foram constituídos por 4 níveis de nitrogênio (equivalentes a 0, 40, 80 e 120 kg ha-1 de N-uréia) combinada com a adubação com S-SO4 (70 kg ha-1), ambos os nutrientes aplicados em profundidade no solo (25 cm), no plantio. Na camada superficial de terra (0-25cm), correspondente a 70 kg de solo, foi adicionado restos culturais de cana-de-açúcar para simulação de reforma de canavial sem despalha a fogo e o calcário para elevação da V% a 60. Quinze dias após a calagem (maio/2004) foi realizada a aplicação dos tratamentos e o plantio da cana-de-açúcar, com colmos com 3 gemas/vaso do cultivar SP 80-3280. Foram realizados, ainda, adubações com P, K e micronutrientes e irrigações quando avaliada necessidade através do uso de tensiômetros. As coletas de solução percolada no solo foram realizadas no período de maio/2004 a março/2005, totalizando 11 amostragens, nas quais foram quantificadas as massas de solução drenada, sendo posteriormente sub-amostradas e determinado as quantidades de N-total e S-sulfato. Os resultados da Figura 21 demonstraram não haver perdas significativas de nitrogênio durante as 11 amostragens realizadas, sendo observado a perda média correspondente a menos que 20 mg de N por vaso no tratamento com maior dose de N (3,6 g N/vaso). Esses resultados confirmaram os de Oliveira et al. (2002a). A Figura 22 evidenciou que com o aumento das doses de nitrogênio houve redução significativa (R2=0,86**) na lixiviação do enxofre. No tratamento com ausência da adubação com nitrogênio o enxofre total lixiviado (2,4 g/vaso) ultrapassou a quantidade aplicada via fertilização (2,1 g/vaso), evidenciando perda de enxofre de outras fontes além daquele do fertilizante aplicado, i.e., do S nativo do solo mineralizado da matéria-orgânica. As perdas evapotranspirativas também tiveram influência das doses de nitrogênio. Essas perdas foram calculadas pela diferença entre a entrada de água nos lisímetros, pela chuva e irrigações, e a drenada no sistema. Costatou-se aumento significativo (R2=0,60*) no consumo de água pelas plantas com o aumento nas doses de nitrogênio aplicadas por ocasião do plantio (Figura 23). 36 7500 mg/vaso 6000 S (F = 11,6**; C.V. = 10,0 %) 4500 3000 N (F = 15,79**; C.V. = 9,0 %) 1500 0 0 30 60 90 doses de N (kg/ha) N lixiviado (mg) Figura 20. Acúmulo de S e N na parte aérea das plantas de cana-de-açúcar em função das doses de nitrogênio aplicadas no plantio da cultura. (Barras significam o desvio padrão da média para n = 6) (por Franco et al., 2005) 25 20 y = 10,73 + 0,071x R2 = 0,50ns 15 10 0/2,1 1,2/2,1 2,4/2,1 3,6/2,1 Dose N/S (g) Figura 21. Correlação entre doses de N-uréia aplicado ao solo e o N lixiviado em experimento de lisimetro contendo cana-planta, durante 11 meses (por Bologna et al., 2005) 37 y = 2,36 - 0,0066x R2 = 0,86** S lixiviado (g) 2,5 2 1,5 1 0/2,1 1,2/2,1 2,4/2,1 3,6/2,1 Dose N/S (g) Evapotranspiração (mm) Figura 22. Correlação entre doses de N-uréia aplicado ao solo e S-sulfato lixiviado em experimento de lisimetro contendo cana-planta, durante 11 meses (por Bologna et al., 2005) 1160 1140 y = 1098,96 + 0,39x R2 = 0,60* 1120 1100 1080 0/2,1 1,2/2,1 2,4/2,1 3,6/2,1 Dose N/S (g) Figura 23. Relação entre doses de N-uréia aplicado ao solo e a evapotranspiração em experimento de lisimetro contendo cana-planta, durante 11 meses (por Bologna et al., 2005) 38 REFERÊNCIAS ABRAMO FILHO, J.; MATSUOKA, S.; SPERANDIO, M.L.; RODRIGUES, R.C.D.; MARCHETTI, L.L. Resíduo da colheita mecanizada de cana crua. Álcool & Açúcar, n.67, p.23-25, 1993. ALVAREZ, I.A.; CASTRO, P.R.C. Crescimento da parte aérea da cana crua e queimada. Scientia Agricola, v. 56, n.4, 1069-1079, 1999. AMBROSANO, E.J.; TRIVELIN, P.C.O.; CANTARELLA, H.; AMBROSANO, G.M.B.; GUIRADO, N.; SCHAMMAS, E.A.; ROSSI, F.; MENDES, P.C.D.; MURAOKA, T. Aproveitamento pela cana-de-açúcar do nitrogênio da crotalária júncea e do sulfato de amônio aplicado ao solo (Compact disc). IN: REUNIÃO BRASILEIRA DE FERTILIDADE DO SOLO E NUTRIÇÃO DE PLANTAS, 26., 2004, Lages. Anais. Lages: SBCS, 2004. ANDREIS, H.J. Macro and micronutrient content of milable Florida sugarcane. Sugar Journal, v.37, n.8, p.10-12, 1975. 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