Rochas Como Fontes De Potássio e Outros Nutrientes Para Culturas Anuais

Espaço & Geografia, Vol.9, No 1 (2006), 135:161 ISSN: 1516-9375 ROCHAS COMO FONTES DE POTÁSSIO E OUTROS NUTRIENTES PARA CULTURAS ANUAIS Álvaro Vilela de Resende, Cynthia Torres Toledo Machado, Éder de Souza Martins, Mariana Coelho de Sena, Mônica Teixeira do Nascimento, Lucas de Carvalho Ramos Silva & Nirceu Werneck Linhares Embrapa Cerrados BR 020, Km 18, Cx. Postal 08223, CEP 73.310-970, Planaltina – DF {alvaro, cynthia, eder}@cpac.embrapa.br Recebido 23 de março de 2006, revisado 10 de junho, aceito 22 de agosto

RESUMO – Três rochas (biotita xisto, brecha alcalina e ultramáfica alcalina) foram moídas e avaliadas quanto à capacidade de fornecer potássio (K) e outros nutrientes para as culturas de milho, soja e milheto em condições de casa de vegetação. A disponibilidade de K no solo foi analisada com os extratores Acetato de Amônio, Mehlich 1, Bray 1 e Resina de Troca Iônica. Os resultados indicaram que houve pronta liberação de parte do K das rochas, de forma a atender a demanda das plantas já no primeiro cultivo. Foi evidenciado, também, que as rochas proporcionam considerável efeito residual do nutriente para cultivos sucessivos. O extrator Mehlich 1 mostrou boa eficiência na predição da disponibilidade de K em solos que receberam aplicação das rochas. Determinadas rochas apresentaram efeitos benéficos adicionais ao desenvolvimento das plantas, como poder corretivo da acidez e liberação de outros nutrientes como Ca e Mg, atuando como condicionadores de solo. Palavras-Chave: rochagem, fertilizante alternativo, condicionador de solo, adubação, nutrição de plantas. ABSTRACT – Three rocks (biotite schist, alkaline breccia, and alkaline ultramaphic) were ground and evaluated according to their capacity to furnish potassium (K) and other nutrients for maize, soybeans, and pearl millet under greenhouse conditions. The

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soil K availability was assessed by Ammonium Acetate, Mehlich 1, Bray 1, and Ion Exchange Resin extractants. The results showed that part of the rock K was readily released, attending plant demand in the first crop. It was also evidenced that rocks can propitiate a significant residual effect to following crops. The Mehlich 1 extractant was efficient to predict K availability in soils that receive ground rock application. Some rocks presented additional benefic effects to plant development, like soil acidity amelioration and release of other nutrients, mainly Ca and Mg, acting as soil conditioners. Keywords: remineralization, alternative fertilizer, soil conditioner, fertilization, plant nutrition.

INTRODUÇÃO Estando entre os principais produtores de alimentos no mundo, o Brasil vem se tornando também um dos maiores consumidores de fertilizantes (Nascimento & Loureiro, 2004). O país tem importado a maior parte do fertilizante potássico utilizado na agricultura (Kinpara, 2003; Lopes 2005), e o cloreto de potássio é a principal fonte disponível no mercado nacional. A dependência de importações, além de desfavorecer a balança comercial brasileira, implica questões estratégicas como a necessidade de negociações com um grupo restrito de países fornecedores de um insumo essencial à produção agrícola. A maioria dos minerais que possuem potássio (K) em sua estrutura é insolúvel em água, havendo certa dificuldade na obtenção do elemento, como ocorre no caso dos silicatos, por exemplo. Os feldspatos alcalinos, os feldspatóides e as micas são considerados potenciais fontes alternativas de K para a fabricação de fertilizantes na forma de sais, de termofosfatos ou para aplicação direta ao solo (Nascimento & Loureiro, 2004).

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Há cerca de 30 anos, foram desenvolvidos vários estudos no Brasil utilizando rochas para o fornecimento de K às plantas, ou que buscavam rotas alternativas para a obtenção de fertilizantes potássicos. Tentou-se desenvolver processos físicos e químicos de tratamento de rochas brasileiras com teores mais elevados de K. Entretanto, a utilização desses produtos se mostrou inviável economicamente, devido à demora na disponibilização do nutriente para as plantas, ao elevado gasto energético no processamento das rochas ou à baixa competitividade em relação ao cloreto de potássio. Mais recentemente, novas tentativas vêm sendo feitas no sentido de obter fontes alternativas do nutriente. Numa parceria entre a Embrapa e a Universidade de Brasília, iniciaram-se estudos visando à identificação e caracterização de rochas com o intuito de utilizá-las simplesmente moídas (in natura) como fontes de K para uso agrícola. Das rochas preliminarmente estudadas, cinco apresentaram maior potencial: biotita xisto, brecha alcalina, carbonatito, flogopitito e ultramáfica alcalina. As rochas que contêm quantidades razoáveis de biotita ou flogopita seriam as mais promissoras para aplicação direta ao solo, uma vez que tendem a solubilizar-se e liberar o K com relativa facilidade. Em alguns casos, além do K, as rochas podem fornecer outros nutrientes e apresentar efeito alcalinizante, atuando como condicionadores de solo (Resende et al., 2005; Machado et al., 2005). Uma questão ainda controvertida refere-se à identificação do melhor método de avaliação da disponibilidade de K no caso de solos que receberam aplicação dessas rochas (Machado et al., 2005), visto que a forma em que o nutriente se encontra na rocha implica maior ou menor facilidade de disponibilização às plantas.

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Além disso, a quantidade extraída de K é dependente da natureza de cada extrator (Nachtigall & Raij, 2005). Portanto, o melhor entendimento desses aspectos é necessário para uma avaliação mais precisa da eficiência agronômica e do efeito residual das rochas testadas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar, em casa de vegetação, a eficiência de três rochas como fontes de potássio e outros nutrientes para culturas anuais em solos de texturas distintas e comparar extratores na determinação do potássio disponível. MATERIAL E MÉTODOS Dois experimentos foram instalados em vasos com capacidade para três dm3, utilizando-se amostras de Latossolos Vermelho-Amarelos distróficos coletadas sob vegetação de Cerrado, com baixa disponibilidade de K, sendo um solo argiloso (argila=590 g kg-1; matéria orgânica=1,3 dag kg-1; pH=5,2; P=0,4 mg dm-3; K=17 mg dm-3; Ca=0,3 cmolc dm-3; Mg=0,06 cmolc dm-3; H+Al=5,6 cmolc dm-3) e outro de textura média (argila=160 g kg-1; matéria orgânica=3,1 dag kg-1;pH=5,0; P=0,6 mg dm-3; K=12 mg dm-3; Ca=0,2 cmolc dm-3; Mg=0,03 cmolc dm-3; H+Al=5,0 cmolc dm-3). As fontes de potássio estudadas foram: o cloreto de potássio p.a. (KCl), como referência, e as rochas brecha alcalina, biotita xisto e ultramáfica alcalina, as quais apresentam cerca de 20,3; 49,5; e 30,1 g kg -1 de K 2O total, respectivamente. As fontes foram aplicadas em doses equivalentes a 50, 100 e 150 mg kg-1 de K, correspondendo às quantidades de 6,0 a 17,9; 2,4 a 7,3; e 4,0 a 12,1 t ha-1 de pó da brecha, biotita e ultramáfica, respectivamente. Quatro

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tratamentos adicionais foram incluídos, envolvendo a aplicação isolada das três rochas na dose de 100 mg kg-1 de K (sem fornecimento de outros nutrientes), e uma testemunha apenas com a correção da acidez (sem K e outros nutrientes). Desse modo, para cada solo, os tratamentos constituíram um fatorial 4x3+4 (Tabela 1) e foram dispostos em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Tabela 1 - Descrição dos tratamentos utilizados nos experimentos.

Tratamento

Fonte de K

Dose de K

Calagem1

-1

(mg kg de solo)

Testemunha KCl 50 KCl 100 KCl 150 BRE 50 BRE 100 BRE 150 BIO 50 BIO 100 BIO 150 ULT 50 ULT 100 ULT 150 BRE –outros3 BIO –outros3 ULT –outros3 1

KCl KCl KCl Brecha Brecha Brecha Biotita Biotita Biotita Ultramáfica Ultramáfica Ultramáfica Brecha Biotita Ultramáfica

0 50 100 150 50 100 150 50 100 150 50 100 150 100 100 100

+ + + + + + + + + + + + +

Outros nutrientes2 – + + + + + + + + + + + + – – –

CaCO3 + (MgCO3)4.Mg(OH)2.5H2O p.a., na relação Ca:Mg de 4:1, para V=50%. Fornecimento dos demais nutrientes, além do K: solo argiloso cultivado com milho (100; 150; 30; 0,5; 2,0; 3,0; 4,0 e 0,25 mg kg-1 de N, P, S, B, Cu, Mn, Zn e Mo, respectivamente) e solo textura média cultivado com soja/milheto (100; 30; 0,5; 2,0; 3,0; 4,0 e 0,25 mg kg-1 de P, S, B, Cu, Mn, Zn e Mo, respectivamente). 3 Solo argiloso: aplicação de uma pequena dose de P (30 mg kg-1), sem calagem. Solo de textura média: aplicação de P (20 mg kg-1) e calagem. 2

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As rochas foram moídas de modo a se obter partículas com diâmetro menor que 0,3 mm e sua composição química é apresentada na Tabela 2. Quando pertinente, antes da aplicação dos tratamentos, procedeu-se à correção da acidez do solo para V=50%, com uma mistura de reagentes p.a. na proporção Ca:Mg de 4:1, incubando-se o solo por 20 dias. Foi realizada também uma adubação básica, com aplicação de N (para o cultivo de milho), P, S e micronutrientes (Tabela 1). As fontes de K foram aplicadas e um outro período de incubação de 30 dias precedeu a semeadura das plantas testes. Tabela 2 - Composição química das rochas utilizadas nos experimentos.

1

Determinação em ICP-AES, Embrapa Cerrados.

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No solo argiloso, foi semeado o milho (Zea mays) híbrido simples precoce Pioneer 30P70, mantendo-se duas plantas em cada vaso contendo 2,9 kg de solo. Aos 16 dias após o plantio, o milho recebeu adubação de cobertura com 80 mg kg-1 de nitrogênio. Aos 36 dias, foi feito o corte da parte aérea e separadas as raízes do solo. No solo de textura média, semeou-se a soja (Glycine max) cultivar Nina, sendo conduzidas duas plantas por vaso com 3,4 kg de solo. Durante o período de maturação dos grãos, as folhas foram coletadas à medida que se desprendiam do caule. Aos 127 dias após o plantio, foram realizadas a colheita dos grãos e da parte aérea e a retirada das raízes. Em seguida, foi semeado milheto africano (Pennisetum sp.), cultivando-se 15 plantas por vaso, com corte aos 40 dias após o plantio, a fim de avaliar o efeito residual dos tratamentos. O milheto desenvolveu-se recebendo apenas nitrogênio, na dose de 160 mg kg-1, dividida em duas aplicações em cobertura. O material colhido nos experimentos foi colocado em estufa por 72 horas, para determinação da produção de matéria seca da parte aérea (MSPA) e submetido a análises químicas de tecidos vegetais (Silva, 1999). Foram quantificados os teores de K e outros elementos na parte aérea (folhas + caule) do milho, da soja e do milheto, com posterior cálculo do acúmulo dos elementos pelas plantas. A eficiência relativa das fontes de potássio foi definida, de acordo com a fórmula: ER (%) =

(K acumulado no tratamento com a rocha na dose X) x 100 (K acumulado no tratamento com KCl na dose X)

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Foi feito monitoramento da disponibilidade de K nos solos, em amostras coletadas após a incubação dos tratamentos, precedendo a semeadura das plantas testes (teor inicial de K). No solo argiloso, o K foi determinado utilizando-se os extratores Mehlich 1, Acetato de Amônio a pH 7,0, Bray 1 e Resina de Troca Iônica, conforme metodologias descritas em Silva (1999). No solo de textura média, foram utilizados os dois primeiros extratores, analisando-se, também, amostras retiradas após a colheita da soja (teor residual de K para o cultivo do milheto). A análise dos dados de solo e de planta foi feita por análises de variância, comparação de médias pelo teste de Scott-Knott e curvas de resposta às doses das fontes de K. Na avaliação dos métodos de extração de K no solo, foram determinados os coeficientes de correlação linear de Pearson entre o potássio disponível pelos extratores e os teores e acúmulo do nutriente na parte aérea das plantas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Disponibilidade de potássio no solo As rochas estudadas liberaram K de forma diferenciada e foram observadas diferenças entre os extratores quanto à capacidade de estimar o K disponível no solo (Figuras 1 e 2). As soluções de Acetato de Amônio e Bray 1 tiveram comportamento semelhante na extração de K para todas as fontes. Quando da aplicação da biotita, valores praticamente constantes de K, da ordem de 30 mg dm-3, foram recuperados, independente das doses aplicadas. No caso das rochas brecha e

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ultramáfica, as quantidades recuperadas por esses extratores foram superiores às obtidas com a biotita (Figura 1). As quantidades de K extraídas pela Resina Trocadora de Íons mantiveramse mais ou menos constantes em todas as doses das rochas e aumentaram com o incremento nas doses da fonte de referência KCl (Figura 1). O extrator Mehlich 1 foi o que, em média, extraiu mais K, considerando todas as fontes e doses aplicadas. As quantidades recuperadas por este extrator foram crescentes e proporcionais ao aumento das doses, sobretudo para as rochas brecha e ultramáfica (Figura 1). Em princípio, ao comparar o comportamento dos quatro extratores, pode-se supor que a solução ácida Mehlich 1 promoveria alguma solubilização das partículas das rochas (Machado et al., 2005), superestimando a disponibilidade do nutriente nesses tratamentos. No solo de textura média, houve interação entre fontes e doses de K para os teores do nutriente no solo determinados pelos extratores Mehlich 1 e Acetato de Amônio (Figura 2). Apesar do aumento da disponibilidade de K com os incrementos nas doses das rochas, a magnitude observada na liberação do nutriente foi muito inferior à obtida com a utilização da fonte solúvel KCl. Isso indica que a solubilidade das rochas testadas é limitada, não havendo pronta liberação de todo o K nelas contido. Desde que não venha a comprometer o desenvolvimento das culturas, uma disponibilização mais lenta e gradual de K é desejável, uma vez que pode contribuir para a otimização do aproveitamento do nutriente pelas plantas e reduzir eventuais perdas por lixiviação. Nesse sentido, quando se observa o K extraído pelo Mehlich 1, as rochas brecha e ultramáfica apresentam comportamentos distintos de acordo com o tempo decorrido de sua

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aplicação ao solo (Figura 2). A ultramáfica parece liberar maior quantidade de K inicialmente (primeiro cultivo com soja), ao passo que a brecha teria liberação mais gradual, condicionando maior efeito residual (segundo cultivo com milheto). Mehl

Acet

Bray

Res 50

210

KCl

180

40

150 30

120

K extr aído (mg dm -3)

90

20

Biotita

60 10 30 0

0 0

50

Mehl

100

Acet

Bray

150

0

50

Res

Mehl

120

100

Acet

Bray

150

Res

120

Brecha

Ultramáfica

100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0 0

50

100

150

0

50

100

150

Dose de K (mg kg -1)

Figura 1- Potássio disponível no solo argiloso pelos extratores Mehlich 1(Mehl), Acetato de Amônio (Acet), Bray 1(Bray) e Resina de Troca Iônica (Res) à época do plantio de milho, em função de doses de K fornecidas pela aplicação de difrentes fontes de nutriente.

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KCl

Bre

Bio

Ult

KCl

Bio

Ult

250

250 225

225

Mehlich - soja

200

K extraído (mg dm-3)

Bre

145

Acetato - soja

200

175

175

150

150

125

125

100

100

75

75

50

50

25

25

0

0 0

50

KCl

100

Bre

Bio

150

0

50

KCl

Ult

100

Bre

Bio

150

Ult

100

100

Mehlich - milheto

80

Acetato - milheto

80

60

60

40

40

20

20

0

0

0

50

100

150

0

50

100

150

Dose de K (mg kg-1)

Figura 2 - Potássio disponível no solo de textura média pelos extratores Mehlich 1 e Acetato de Amônio, à época do plantio da soja (teor inicial) e do milheto (teor residual), em função de doses de K fornecidas pela aplicação de cloreto de potássio (KCl), brecha (Bre), biotita (bio) e ultramáfica (Ult). Crescimento de plantas e absorção de potássio Tanto o milho quanto a soja apresentaram pouca variação em termos de produção de matéria seca da parte aérea (MSPA) em resposta às doses e fontes de K (Figura 3), havendo pequena tendência de maior crescimento quando se utilizou a rocha ultramáfica. A superioridade dos tratamentos que receberam K em relação à testemunha provavelmente esteja mais relacionada à deficiência

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de outros nutrientes como o fósforo, uma vez que no tratamento testemunha efetuou-se apenas a correção da acidez do solo. Adicionalmente, a reserva original de K em solos de cerrado, mesmo considerada baixa para fins agronômicos, pode ser suficiente para atender à demanda nutricional das plantas num primeiro cultivo (Resende et al., 2005), mascarando as respostas ao fornecimento do nutriente. O teor e o acúmulo de K nas plantas foram mais sensíveis aos tratamentos, evidenciando diferenças no potencial de suprimento do nutriente pelas rochas (Figura 3). Observa-se interação entre fontes e doses de K, com efeitos contrastantes na absorção de K, especialmente no caso da soja, que foi cultivada até o final do ciclo e no solo de textura média, o qual apresentava menor reserva natural do nutriente (12 mg dm-3). A concentração de K nos tecidos, bem como seu acúmulo nas plantas de soja, aumentou linearmente com o incremento nas doses das fontes, exceto no caso da brecha (Figura 3). Verifica-se, ainda, que as rochas biotita e ultramáfica supriram quantidades mais expressivas do nutriente, porém, não equivalentes ao disponibilizado pela fonte de referência KCl. Nas Tabelas 3 e 4, são apresentados os dados comparativos do tratamento testemunha, das quatro fontes na dose de 100 mg kg-1 de K e das rochas aplicadas nessa mesma dose, mas sem o fornecimento dos demais nutrientes, para o milho e a soja. Verifica-se que, embora o KCl tenha proporcionado maior disponibilização de K no solo e absorção pelas plantas, a produção de MSPA não diferiu significativamente em relação aos tratamentos em que se empregou uma das rochas como fonte de K e forneceram-se os outros nutrientes na adubação.

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Nos tratamentos em que se aplicaram apenas as rochas, as respostas foram comprometidas (Tabelas 3 e 4), muito provavelmente devido à deficiência de fósforo, um dos fatores que mais limitam o desenvolvimento das plantas em solos de cerrado nunca adubados (Sousa et al., 2004). KCl

Bre

Bio

Ult

Test

Ult

Test

B

)

2 1

6 4 2 0

0

KCl

50

Bre

100 Bio

150 Ult

Test

0

200

-1

A

40 30 20 10 0

Dose de K (mg kg

150

Ult150 -1

Test

200

)

A

120 90 60 30 0 0

50

100

150 -1 -1 )

Dose de de K (mg kg kg) Dose K (mg

200

100 Bio

150 Ult

Test

200

-1

Dose de K (mg kg ) 30

B

20 10 0 0

KCl

50

Bre

100 Bio

Dose de K (mg kg

-

100Bio

Bre

150

150 Ult -1

Test

200

)

B

120 90 )

Bre

50

1

KCl 50

-

0

KCl

-1

T eor K na M SP A (g kg )

Dose de K (mg kg ) 50

Acum ulo de K (m g vaso

Teor K MSPA (g kg-1) -1 Teor K na M SP A (g k g )

Bio

-1

)

3

0

Ac um u lo de K (m g vaso 1 (mg vaso -1) Conteúdo K )

Bre

8

A

4

MS PA (g vaso

-1

-1

M SPA (g vaso

MSPA (g vaso )

5

KCl

60 30 0 0

50

100

150

200

-1 -1 )

Dose de Kde(mg kg kg) Dose K (mg

Figura 3 - Produção de matéria seca da parte aérea (MSPA), teor e conteúdo de potássio em plantas de milho no solo argiloso (A) e de soja no solo de textura média (B), em resposta a doses de K fornecidas pela aplicação de cloreto de potássio (KCl), brecha (Bre), biotita (bio) e ultramáfica (Ult)

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Tabela 3 - Potássio disponível no solo, matéria seca (MS) de raiz e da parte aérea (MSPA), teor e acúmulo de K na parte aérea do milho adubado com diferentes fontes de potássio em solo argiloso.

Tratamento K no solo1 (mg dm-3)

Testemunha KCl 100 BRE 100 BIO 100 ULT 100 BRE –outros BIO –outros ULT –outros Coef.Var. (%)

28 153 68 42 74 61 43 69 9,5

d a b c b b c b

MS Raiz

MSPA

Teor de K K na MSPA acumulado

....... (g vaso-1) .......

(g kg-1)

(mg vaso-1)

1,48 c 2,18 b 2,60 a 1,96 b 2,96 a 0,93 d 0,74 d 1,85 b 14,0

15,3 c 37,1 a 19,0 c 22,2 c 26,0 b 19,0 c 14,7 c 28,8 b 18,2

23 c 114 a 66 b 64 b 107 a 15 c 9 c 65 b 17,2

1,51 c 3,08 a 3,45 a 3,31 a 4,11 a 0,78 d 0,64 d 2,25 b 22,4

Médias seguidas de mesma letra nas colunas não diferem pelo teste de Scott-Knott (p