Aproveitamento pelo trigo do nitrogênio residual da crotalária (Crotalaria juncea) e da uréia aplicado ao solo em cultivo precedente

Recovery by wheat of residual nitrogen from crotalária (Crotalaria juncea) and urea of previous crop soil fertilization

ARTIGOS CIENTÍFICOS

CIÊNCIA DO SOLO

Aproveitamento pelo trigo do nitrogênio residual da crotalária (Crotalaria juncea) e da uréia aplicado ao solo em cultivo precedente

Recovery by wheat of residual nitrogen from crotalária (Crotalaria juncea) and urea of previous crop soil fertilization

Anderson Lange^I,1; Isabela Rodrigues Bologna^II; Carlos Eduardo Faroni^II; Paulo Cesar Ocheuze Trivelin^III

^IUniversidade do Estado de Mato Grosso (UEMG), Rodovia MT 208, km 147, CP 324, Jardim Tropical, 78580-000, Alta Floresta, MT, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIDepartamento de Solos e Nutrição de Plantas, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ), Universidade de São Paulo (USP), Piracicaba, SP, Brasil

^IIILaboratório de Isótopos Estáveis, Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), Piracicaba, SP, Brasil

RESUMO

O cultivo de adubos verdes no sistema produtivo tem por objetivo o fornecimento de nitrogênio ao solo. Porém, muitas vezes os benefícios não são a curto prazo. Nesse sentido, acompanhar a taxa de fornecimento de nitrogênio proveniente dos resíduos ao longo dos anos se faz necessário. O objetivo do trabalho foi avaliar o aproveitamento do nitrogênio residual no solo do adubo verde (Crotalaria juncea L.)-¹⁵N e da uréia-¹⁵N, em fertilização conjugada e separada, no segundo ano de cultivo pelo trigo (Triticum aestivum L.). O experimento foi desenvolvido em vasos com 4kg de solo (Latossolo Vermelho distrófico típico), em delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições. As quantidades de ¹⁵N residual do primeiro cultivo eram: Uréia-¹⁵N (11,2mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalária juncea-¹⁵N (85mg kg^-1de ¹⁵N); Uréia-¹⁵N+crotalária (19,8mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalária juncea-¹⁵N+uréia (81,6mg kg^-1de ¹⁵N); Controle (sem adição de fontes de N). Todos os tratamentos receberam 36mg kg^-1 de N-uréia (sem marcação) em cobertura. Foram avaliados a recuperação do ¹⁵N residual das fontes, a massa de matéria seca, a concentração e o conteúdo de N nas plantas. A recuperação do N-uréia residual aplicado isoladamente foi superior quando comparada à recuperação do N-crotalária ou crotalária mais uréia, sem, contudo, influenciar o acúmulo de massa e a nutrição das plantas de trigo. No sistema solo-planta, a porcentagem de recuperação do N-crotalária foi igual ao N-uréia. Após dois anos de cultivo do solo em vasos sem aparentes perdas por percolação e lixiviação, em torno de 26% do N-uréia e 75% do N-crotalária aplicados no primeiro cultivo ainda se encontram no solo, evidenciando o benefício da incorporação de adubo verde no fornecimento de N gradativamente ao sistema.

Palavras-chave: fertilização nitrogenada, leguminosa, ¹⁵N, técnica isotópica, adubo verde.

ABSTRACT

The cultivation of green manures in the production system aims to supply nitrogen to the soil, but often the benefits are not in the short term. In this sense, to accompany the rate of nitrogen supply from the residues over the years is necessary. The aim of this research was to evaluate the use of green manure nitrogen (Crotalaria juncea L.)-¹⁵N and urea-¹⁵N in conjugated and separate fertilization in the previous cultivation by the wheat (Triticum aestivum L.). The experiment was carried out in pots with 4kg of a Rhodic Hapludox in the completely randomized design with 5 treatments and 4 replicates. The quantities of residual N of the first crop were: Urea-¹⁵N (11.2mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalaria juncea-¹⁵N (85.0mg kg^-1de ¹⁵N); Urea-¹⁵N+crotalária (19.8mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalaria juncea-¹⁵N+urea (81.6mg kg^-1de ¹⁵N); Control (without source with N). All the treatments received 36.0mg kg^-1 of N-urea in the topdressing. Evaluated the recovery of residual ¹⁵N sources, the dry weight, the concentration and content of N in plants. The N-urea recovery isolated was larger compared to N-crotalária or N-crotalária with urea, without, however, influence the accumulation of weight and nutrition of plants of wheat. In the system soil-plant, the recovery percentage of the N-crotalária was similar to the N-urea. After two years of cultivation in pots without apparent loss by percolation and leaching around 26% of the N-urea and 75% of the N-crotalaria applied the first crop are in the soil, showing the benefit of the incorporation of green manure in the supply of N to the system gradually.

Key words: Nitrogenous fertilization, legume, ¹⁵N and isotope technique, green manure.

INTRODUÇÃO

Os baixos preços pagos aos produtores de trigo têm preocupado os agricultores e esta situação despertou o interesse por fontes alternativas de adubação nitrogenada, como exemplo os adubos verdes, já que as gramíneas, como o trigo, por não realizarem a fixação biológica de nitrogênio (N), precisam obter praticamente todo o N do solo e dos fertilizantes (PÖTTKER & ROMAN, 1998; ARF et al., 1999; BRAZ et al., 2006).

Quando o adubo verde é cultivado como cultura antecessora, ele promove acúmulo de N mineral e orgânico no solo, existindo crédito do nutriente ao solo, podendo, inclusive, não haver resposta à adubação nitrogenada nas culturas (ARF et al., 1999; GONÇALVES et al., 2000; LOVATO et al., 2004). Por outro lado, o aumento no teor de N total do solo devido à incorporação de adubos verdes pode não proporcionar resposta às culturas (MASCARENHAS et al., 2002). Embora algumas leguminosas possam acumular grandes quantidades de N, o aproveitamento desse nutriente pelas culturas em sucessão e, principalmente, em cultivo subsequente, é pouco estudado, e os resultados são escassos principalmente quando se utiliza a técnica da diluição isotópica (SILVA et al., 2006a; SILVA et al., 2006b).

A dinâmica do N do adubo verde é afetada, durante e após a sua incorporação, por diversos processos, como a imobilização e a mineralização, sendo estes, muitas vezes , controlados por agentes climáticos, o que faz com que seus benefícios não sejam imediatos, controlando o aproveitamento do N (HASEGAWA et al., 2000). Além disso, pode haver falta de sincronismo entre a decomposição da biomassa e a taxa de demanda da cultura. Diante do exposto, fica evidente que muitos fatores controlam a dinâmica do N no sistema e influenciam a nutrição das plantas.

Nesse contexto, o uso de ¹⁵N como traçador isotópico possibilita estimar a contribuição do nutriente proveniente do fertilizante, do solo, do adubo verde e da atmosfera no conteúdo total do N na planta (MOHAMMED et al., 1995; ARAUJO et al., 2005; SILVA et al., 2006a; SILVA et al., 2006b). Porém, estudos com a cultura do trigo são pouco expressivos. Com a aplicação de fontes de ¹⁵N por meio da crotalária e/ou uréia, pode ocorrer maior recuperação do nutriente quando a uréia é aplicada isoladamente em relação à aplicação conjunta e, quando o adubo verde é aplicado juntamente com a uréia, aumenta-se a recuperação do N do adubo verde (ARAUJO et al., 2005). Em estudo de longa duração, após três anos de cultivo, foi verificado que a recuperação do N proveniente da ervilha-¹⁵N foi de 14, 3 e 1-2%, para cada ano, respectivamente, e ao final de três anos algo em torno de 41-45% do ¹⁵N ainda estava na forma orgânica estável ou presente na biomassa microbiana do solo (JENSEN, 1994). Resultados semelhantes foram observados por LADD et al. (1983) no trigo, em solos australianos, no segundo ano de cultivo.

O objetivo deste trabalho avaliar o aproveitamento pelo trigo (Triticum aestivum L.), do nitrogênio residual no solo proveniente do adubo verde (Crotalaria juncea L.)-¹⁵N e da uréia-¹⁵N, em fertilização conjugada e separada, no segundo ano de cultivo.

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido em casa de vegetação no Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) na Universidade de São Paulo (USP), em Piracicaba, São Paulo (SP), no segundo semestre de 2003. Foram utilizados vasos com 4kg de terra fina seca em estufa (TFSE) de um Latossolo Vermelho distrófico típico, coletado a 0,2m de profundidade. Esses vasos foram utilizados por ARAUJO et al. (2005) no primeiro ano de cultivo, quando os autores estudaram a recuperação do N das fontes uréia-¹⁵N e Crotalaria juncea-¹⁵N, aplicados em fertilização conjugada e separada. No presente trabalho, avaliou-se a recuperação do ¹⁵N residual do solo remanescente do primeiro cultivo.

Antes da instalação do experimento o solo apresentava as seguintes características químicas: pHCaCl₂ = 5,5; MO = 21g dm^-3; P = 15mg dm^-3; S = 28mg dm^-3; K=1,8mmol_c dm^-3; Ca=22mmol_c dm^-3; Mg=12mmol_c dm^-3; H+Al=24mmol_c dm^-3; SB=32mmol_c dm^-3; T=59mmol_c dm^-3; V% = 60 e m% = 0. Em função dos baixos teores de potássio, foram aplicados no solo 0,09g kg^-1 de K₂O antes da semeadura na forma de cloreto de potássio.

O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições. As quantidades de ¹⁵N em cada tratamento provêm do N residual encontrado no solo proveniente do primeiro ano de cultivo, a saber: Uréia-¹⁵N (11,2mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalaria juncea-¹⁵N (85mg kg^-1de ¹⁵N); Uréia-¹⁵N+crotalária (19,8mg kg^-1 de ¹⁵N); Crotalaria juncea-¹⁵N+uréia (81,6mg kg^-1de ¹⁵N); Controle (sem adição de fontes de ¹⁵N), em vasos contendo 4kg de solo. No primeiro ano de cultivo, o tratamento Uréia-¹⁵N+crotalária recebeu, além do ¹⁵N, 100mg kg^-1 de N sem enriquecimento na forma de crotalária, e o tratamento Crotalaria juncea-¹⁵N+uréia recebeu 45mg kg^-1 de N sem enriquecimento na forma de uréia, respectivamente.

Em cada vaso foram semeadas 10 sementes de trigo cultivar 'IAC-24'. Após a emergência (quatro dias da semeadura), procedeu-se o desbaste, deixando-se três plantas por vaso. Durante o período de estudo, a umidade do solo foi mantida a 60% da capacidade máxima de retenção de água, por meio de irrigações. Esse procedimento tem por finalidade, além do óbvio fornecimento de água às plantas, evitar perdas de N por percolação e lixiviação, o que em campo pode ocorrer. Aos 19 dias após emergência (DAE), devido à constatação de deficiência de N em algumas plantas, foram aplicados 36mg kg^-1 de N na forma de uréia em cobertura, em todos os tratamentos.

A colheita foi realizada aos 60 DAE, no estádio de pleno florescimento, separando-se a parte aérea, o sistema radicular e o solo de cada vaso. As amostras de material vegetal foram secas em estufa a 65°C, pesadas e moídas, sendo determinados o teor de N total e a abundância de ¹⁵N (% em átomos) em espectrômetro de massas com analisador automático de N, modelo ANCA-SL, 20-20, da PDZ Europa (Krewe, UK). As amostras de solo foram secas ao ar e também analisadas pelo mesmo método. Mais detalhes do primeiro ano de condução do experimento e a memória de cálculos utilizada para recuperação do ¹⁵N e mineralização no solo podem ser observados em ARAUJO et al. (2005). As comparações das médias dos tratamentos foram realizadas pelo teste Tukey, a 5% de probabilidade, utilizando o programa SAS.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A porcentagem de recuperação pela planta de trigo do ¹⁵N remanescente no solo foi superior no tratamento que havia recebido apenas uréia-¹⁵N como fonte de N, no primeiro ano de cultivo, em relação aos demais tratamentos, na raiz, na parte aérea e, consequentemente, na planta toda (Tabela 1). Esses resultados podem ser atribuídos à menor quantidade residual de N no solo remanescente do primeiro cultivo, pois, segundo a lei dos incrementos crescentes, quanto menor a dose, maior a porcentagem de recuperação, como já observado em estudos semelhantes (GAVA et al., 2006); além do fato de que o N nesse tratamento foi adicionado apenas na forma mineral, facilitando a absorção. Entre os demais tratamentos não foram observadas diferenças significativas em relação à recuperação porcentual de ¹⁵N. LADD & AMATO (1986) também observaram maior disponibilidade de ¹⁵N dos resíduos de fertilizantes na segunda colheita de trigo em relação a resíduos de leguminosas.

O comportamento do N nos tratamentos Crotalária-¹⁵N e Crotalária-¹⁵N+uréia, em que o nutriente foi adicionado na forma orgânica no primeiro ano, sugere que grande parte deste ainda não tenha sido mineralizado e se encontre como ¹⁵N-orgânico, o que o torna indisponível para a absorção (Tabela 1). Segundo LADD et al. (1981), o benefício principal da incorporação de leguminosas ao sistema é a longo prazo, mantendo concentrações de N orgânico para assegurar colheitas futuras. Isso corrobora com as observações feitas por JENSEN (1994) que observou, após três cultivos consecutivos, que entre 41 e 45% do N do resíduo ainda se encontrava na forma orgânica.

No primeiro ano de cultivo, observou-se maior recuperação pela planta do ¹⁵N-crotalária no tratamento em que foi realizada a aplicação conjunta (Crotalária-¹⁵N+uréia) em relação à aplicação separada (Crotalária-¹⁵N), como pode ser observado em ARAUJO et al. (2005), o que resultou inclusive em uma menor quantidade de ¹⁵N residual para o primeiro. No segundo cultivo, apesar da igualdade estatística, o tratamento Crotalária-¹⁵N apresentou tendência de recuperação do ¹⁵N residual do solo superior em relação ao Crotalária-¹⁵N+uréia (Tabela 1). Esses resultados indicam que a adição de fertilizante mineral estimula a mineralização inicial do adubo verde, principalmente das partes mais facialmente decomponíveis, resultando em um “pool” inicial de N ao solo, inclusive, com maior ganho de matéria seca pelo trigo no primeiro ano (ARAUJO et al., 2005). Entretanto, no segundo cultivo, a menor recuperação no tratamento Crotalária-¹⁵N+uréia pode ser resultado do consumo de parte do ¹⁵N facilmente mineralizável no primeiro ano, em função da adição de fertilizante, o qual deve ter estimulado a mineralização inicial do adubo verde. Igualmente, o processo de mineralização parece ser muito lento, pois apenas 8-9% do N no tratamento Crotalária-¹⁵N foi aproveitado em cada ano de cultivo. Em relação às porcentagens de recuperação do N do adubo verde, os resultados obtidos foram superiores aos observados por LADD et al. (1983) e JENSEN (1994).

No tratamento Uréia-¹⁵N+crotalária, houve baixa recuperação do N residual do solo (Tabela 1), resultado decorrente, provavelmente, do processo de imobilização do ¹⁵N pela fração orgânica (crotalária-¹⁴N) e do consumo de grande parte do N proveniente da uréia-¹⁵N no primeiro cultivo. No primeiro ano, a recuperação nesse tratamento foi de 43% (ARAUJO et al., 2005), devido a relação C:N da crotalária-¹⁴N próxima a 28 (AMBROSANO et al. 2003) e da liberação do ¹⁴N da crotalária que estava nas partes mais facilmente decomponíveis, o que, provavelmente, reduziu a imobilização do ¹⁵N-uréia no primeiro ano. Porém, com o passar do tempo e com o consumo de N no primeiro cultivo, o processo de mineralização da crotalária pode ter imobilizado o ¹⁵N-fertilizante adicionado ao solo (Uréia-¹⁵N+crotalária).

A porcentagem de recuperação no solo e no sistema solo-planta não diferiu estatisticamente entre si (Tabela 1). Recuperou-se ao final do período de cultivo, em média, nos quatro tratamentos, em todos os compartimentos estudados (planta e solo), 95% do total de ¹⁵N residual inicial do solo,o que só foi possível devido ao trabalho ser conduzido em ambiente fechado. Também se verifica que 84% do total de N determinado no início do segundo cultivo ainda se encontra no solo ao final do ciclo da cultura do trigo, podendo ser aproveitado em cultivos posteriores. No primeiro ano de cultivo, foram adicionados ao solo 45mg kg^-1 de ¹⁵N-uréia e 100mg kg^-1 de ¹⁵N-crotalária (ARAUJO et al., 2005). Os resultados da tabela 1 demonstram que o solo ainda apresentou, após a colheita, aproximadamente 12 e 75mg kg^-1 de ¹⁵N proveniente da uréia e crotalária, respectivamente. Apesar das condições controladas, esses resultados demonstram que grande parte do N, principalmente adicionado na forma de adubo verde, ainda se encontrava no solo após dois cultivos. Em condições de campo, provavelmente estes resultados não teriam tamanha magnitude; porém, mesmo assim evidencia-se a importância de se cultivar adubos verdes ano após ano no processo produtivo, servindo como fonte e reserva de N no sistema.

A quantidade de massa de matéria seca (MMS), o teor de N, o N total e a mineralização do N proveniente do solo não diferiram estatisticamente entre os tratamentos analisados, conforme se observa na tabela 2. Esses resultados decorrem de fatores como baixa mineralização do crotalária-¹⁵N adicionado ao solo, da baixa quantidade de uréia-¹⁵N residual no solo e da imobilização da uréia-¹⁵N pela crotalária. Ressalta-se que todos os tratamentos receberam N sem marcação em cobertura (¹⁴N), além do N do solo, o que possibilitou o desenvolvimento das plantas mesmo na ausência da adição de ¹⁵N. Observa-se ainda que, apesar da ausência de diferença estatística entre os tratamentos (Tabela 2), houve tendência de maior acúmulo de MMS e de N total nos tratamentos que receberam a uréia no primeiro cultivo, concordando com os resultados obtidos para aproveitamento do ¹⁵N residual.

Apesar da semelhança, a mineralização do N no solo foi superior no tratamento Uréia-¹⁵N, sendo seguido pelos tratamentos em que a aplicação foi conjugada e depois pelos tratamentos Crotalária-¹⁵N e Controle. Esse resultado possivelmente ocorreu porque a aplicação de N isoladamente no tratamento Uréia-¹⁵N pode ter estimulado a mineralização de resíduos orgânicos já existentes no solo; já a incorporação de adubos verdes ao solo, em períodos relativamente recentes, pode ter provocado imobilização temporária do N aplicado como fertilizante. Houve um aproveitamento médio do N proveniente do adubo verde e da uréia aplicados no ano anterior de, aproximadamente, 15,4mg vaso^-1, o que equivale a 10 % do total de N acumulado pela planta e o restante é derivado de outras fontes (solo, adubo verde não marcado, N-uréia aplicado no primeiro ano e do N em aplicado em cobertura no segundo cultivo). Esse resultado evidencia o potencial que o solo tem em fornecer N às plantas e a necessidade de se conservar o teor de N no solo por meio do cultivo de adubos verdes, os quais liberam o nutriente paulatinamente para o sistema.

CONCLUSÕES

No segundo ano de cultivo, o trigo recuperou uma maior percentagem do nitrogênio residual da uréia aplicada isoladamente em relação ao nitrogênio contido na crotalária ou crotalária e uréia, sem, contudo, influenciar o acúmulo de massa e a nutrição das plantas. Após dois anos de cultivo, em torno de 26% do nitrogênio da uréia e 75% do nitrogênio da crotalária aplicados no primeiro cultivo ainda se encontravam no solo, evidenciando o benefício da incorporação de adubo verde no fornecimento de N gradativamente ao sistema.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem aos discentes da disciplina CEN 5747-2 – Técnicas Isotópicas em Estudos de Ciclagem de Nitrogênio em Agroecossistemas, do ano de 2003, pelo auxílio no desenvolvimento da parte experimental: Camila Jordão, Ciro Manzoni, Cláudia Varnier, Eros Francisco, Fernando Zambrosi, Jack Quispe, Marcos Veloso, Maria Ligia Silva, Mariana Pavei, Milene Mofatto.

Recebido para publicação 20.05.07

Aprovado em 11.05.09

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Autor para correspondência.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  10 Set 2009
• Data do Fascículo
  Set 2009

Histórico

• Aceito
  11 Maio 2009
• Recebido
  20 Maio 2007