Adubação nitrogenada: teoria

Durval Dourado Neto & Euro Roberto Detomini1Professor Titular. Departamento de Produção Vegetal. Esalq. Universidade de São Paulo. Caixa Postal 9. Piracicaba-SP. dourado@esalq.usp.br. Bolsista do CNPq.2Doutorando em Irrigação e Drenagem. Departamento de Engenharia Rural. Esalq. Universidade de São Paulo

Introdução

O nitrogênio (N) é o principal elemento mineral responsável por trazer incrementos substanciais ao desenvolvimento das pastagens (Whitehead, 1995). Embora a atmosfera apresente-se como uma vasta fonte de N, o fornecimento de N através do uso de fertilizantes caracteriza-se por uma alta demanda de produto e por um alto custo energético e financeiro (Keulen et al., 1989), o que vem a justificar cada vez mais o uso de subsídios teóricos norteadores de manejo do uso racional desses fertilizantes.

O modelo representa a melhor forma de sintetizar o conhecimento sobre os diferentes componentes de um sistema, pois são capazes de sumarizar dados e transferir resultados de pesquisa aos usuários de forma extrapolável (Thornley, 1998; Dourado Neto et al., 1998).

O presente trabalho tem por objetivo apresentar um modelo de adubação nitrogenada aplicável à qualquer cultura anual.

Aspectos teóricos fundamentais

O modelo foi desenvolvido visando determinar a quantidade de fertilizante nitrogenado a ser aplicada (, kg.ha-1 do fertilizante nitrogenado), utilizando as seguintes informações: produtividade desejada da parte exportável da cultura (PPE, kg.ha-1) com teor de água (u, kg.kg-1) na parte exportável conhecido; teor de proteína bruta na parte exportável (TPB, kg.kg-1 - kg de proteína bruta por kg fitomassa seca de parte exportável); teor de N na proteína bruta (TNPB, kg.kg-1 - kg de N por kg de proteína bruta); índice de colheita (fração da fitomassa seca que é exportável) (IC, kg.kg-1 - kg de fitomassa seca de parte exportável por kg de fitomassa seca total); teor de N nas outras partes da planta (TNOP, kg.kg-1 - kg de N por kg de fitomassa seca de outras partes); quantidade relativa de N fornecida pelo solo (NS, kg.kg-1 - kg de N fornecido pelo solo por kg de N total extraído); teor de N no fertilizante (TNF, kg.kg-1 - kg de N por kg do fertilizante); e eficiência da adubação nitrogenada (EfAN, kg.kg-1 - kg de N extraído pela planta proveniente do fertilizante por kg de N total aplicado) (Figura 1).

Figura 1. Representação esquemática do modelo para determinar a quantidade de fertilizante nitrogenado (a primeira linha representa as variáveis de entrada do modelo).

A exportação de N (EN, kg.ha-1 de N) é obtida por intermédio da seguinte expressão:

O retorno de N (RN, kg.ha-1) com os restos culturais ao solo é assim expresso:

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em que POP se refere à produtividade de outras partes (kg.ha-1 - kg de fitomassa seca de outras partes por ha), a qual, conhecendo o índice de colheita (IC), pode assim ser calculada:

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A extração de N (εN, kg.ha-1) é, portanto:

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Sendo assim, a quantidade de N necessária (QN, kg.ha-1) é a extração de N descontando-se a quantidade de N que é fornecida pelo solo, levando em consideração a eficiência (EfAN, kg.kg-1), de acordo com a seguinte equação:

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Substituindo a equação 4 na Equação 5, tem-se que:

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Substituindo as equações 1 e 2 na Equação 6, tem-se que:

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Substituindo a Equação 3 na Equação 7, e levando em consideração o teor de N no fertilizante escolhido, tem-se a equação que denota a recomendação de adubação nitrogenada (QFN, kg.kg-1 - kg do fertilizante nitrogenado por ha), conforme sugerido em Dourado Neto & Fancelli (2004):

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Como subsídios teóricos ao desenvolvimento do modelo, têm-se, hipoteticamente, as produções de nitrato e de amônio pelos microrganismos existentes no solo, fazendo com que a taxa de oferta natural de N à cultura anual seja praticamente constante ao longo do ciclo (para uma dada condição climática e para um dado teor de matéria orgânica no solo), a qual pode ser aumentada apenas mediante o aumento de matéria orgânica no solo (Figura 2).

Figura 2. Nitrogênio: oferta do solo para um dado teor de matéria orgânica do solo e condição climática.

Em contrapartida, tem-se a crescente taxa de demanda de N em função do aumento de fitomassa seca (Keulen et al., 1989) (Figura 3), o que vem a requerer mudanças na taxa de oferta por intermédio da intervenção do Homem com a aplicação de fertilizantes nitrogenados (e com o parcelamento da quantidade requerida) (Figura 4).

Figura 3. Nitrogênio: demanda da planta para uma dada produtividade.

Figura 4. Representação hipotética das curvas de taxa de oferta de N no solo (A: alta oferta em solos com alto teor de matéria orgânica e B: baixa oferta em solos com baixo teor de matéria orgânica) e de demanda por N (C: demanda da cultura de milho com baixa produtividade - 2 t.ha-1 - e D: demanda da cultura com alta produtividade - 8 t.ha-1) pela cultura de milho. A recomendação, quando parcelada, visa que a oferta (agora afetada pela intervenção: adubação na semeadura e em cobertura - adubação com 40 kg.ha-1 de N para produzir 2 t.ha-1 no solo de baixa oferta - curva em vermelho) seja sempre superior à demanda (para produzir 8 t.ha-1 no solo de baixa oferta seriam necessários 120 kg.ha-1 de N, enquanto que para produzir 2 ou 8 t.ha-1 no solo de alta oferta seriam necessários 0 ou 90 kg.ha-1 de N, respectivamente).

A rigor, os atributos quantidade relativa de N fornecida pelo solo (NS) e eficiência da adubação nitrogenada (EfAN) são determinados concomitantemente utilizando a técnica de isótopos estáveis (fertilizante marcado). Para tal, é necessário utilizar um fertilizante enriquecido com 15N. Sendo assim, tem-se que trabalhar com um teor de 15N no fertilizante (15Nf, %) acima da abundância natural (An15N, 0,3663%) (Zapata, 1990):

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em 15Np se refere à abundância (%) de 15N medida na planta (adubada com fertilizante enriquecido). A grande limitação dessa técnica, além da capacitação profissional, é o custo do fertilizante enriquecido. Um grama de 15N (Sulfato de amônio) custa cerca de US$190.00, ou seja, 1 kg de sulfato de amônio enriquecido com 10% de 15N custa US$3,800.00.

Por ser dispendiosa a pesquisa desses atributos ( e ), e vasta a amplitude de variação dos mesmos, faz-se necessário que, na prática, valores sejam pragmaticamente assumidos conforme o tipo de solo (granulometria e teor de matéria orgânica), a condição climática, o sistema de produção, o fertilizante, a forma de aplicação e a experiência.

Keulen et al. (1989) afirmam que, quando o suprimento de N não é limitante, existe uma relação linear negativa entre o teor de N nos órgãos vegetais e o estádio de desenvolvimento; e genericamente sugerem, como ordem de grandeza, valores de teor de N em função do estádio variando de 6% a 2% para folhas, de 3% a 0,8% para hastes, e de 3,5% (emergência) a 1% (maturidade) para os tecidos do sistema radicular.

A quantidade relativa de N fornecido pelo solo dependerá principalmente do teor de matéria orgânica, da profundidade efetiva do sistema radicular e da cultura anterior (Dourado Neto e Fancelli, 2004).

O índice de colheita será inerente ao genótipo e à oferta ambiental, de tal forma que genótipos hábeis em produzir parte aérea são favorecidos em situações de boa disponibilidade hídrica e de nutrientes (Pedreira et al., 2001). Contudo, é possível que valores de IC dificilmente ultrapassem 0,6; principalmente tratando-se de situações não experimentais.

Consideração final

O modelo proposto é recomendável para determinar a quantidade de fertilizante nitrogenado a ser aplicado, sendo necessário conhecer os valores específicos dos seguintes atributos: produtividade desejada, teor de água e teor de proteína bruta na parte exportável da cultura; teor de N na proteína bruta; índice de colheita; teor de N nas outras partes da planta; quantidade relativa de N fornecida pelo solo; teor de N no fertilizante e eficiência da adubação nitrogenada (os valores devem ser atribuídos pelo usuário, o qual deve permanecer suficientemente informado da ordem de magnitude gerada pela pesquisa aplicável a cada situação).

Referências bibliográficas

DOURADO NETO, D.; TERUEL, D.A.; REICHARDT, K.; NIELSEN, D.R.; FRIZZONE, J.A.; BACCHI, O.O.S. Principles of crop modeling and simulation: III. Modeling of root growth and other belowground processes, limitations of the models, and the future of modeling in agriculture. Scientia Agricola, v.55, p.58-61, 1998.

DOURADO NETO, D.; FANCELLI, A.L. Produção de milho. Guaíba: Agropecuária, 2004. 360p.

KEULEN, H.van.; GOUDRIAAN, J.; SELIGMAN, N.G. Modeling the effects of nitrogen on canopy development and crop growth. In: RUSSEL, G.; MARSHALL, B.; JARVIS, P.G. Plant canopies: their growth, form and function. Cambridge: University Press, 1989. p. 83-104. (Society for Experimental Biology Seminar Series, 31).

PEDREIRA, C.G.S.; MELLO, A.C.L. de; OTANI, L. O processo de produção de forragem em pastagens. In: MATTOS, W. R. S. (Org.) A produção animal na visão dos brasileiros. Piracicaba: SBZ, 2001, p.772-807.

THORNLEY, J.H.M. Grassland dynamics – an ecosystem simulation model. Wallingford: CAB International, 1998. 241p.

WHITEHEAD, D.C. Grassland nitrogen. Wallingford: CAB International, 1995. 485p.

ZAPATA, F. Isotope techniques in soil fertility and plant nutrition studies. Austria: International Atomic Energy Agency, p.61-127, 1990. (Training Course Series, 2. Use of nuclear Techniques in Studies of Soil-Plant Relationships).

Revista Plantio Direto, edição 102, novembro/dezembro de 2007.