Acúmulo de nutrientes e formação de colheita
Importância da desnutrição no mundoAspectos básicos da nutrição para produção de biomassaSolos tropicais e a exigências nutricionais das culturasAspectos da adubação para atendimento da nutrição das plantasAspectos básicos para otimizar a formação da colheitaEficiência nutrional : produzir mais com menos
Importância da desnutrição no mundo
Desnutrição ≈ 30 milhões de mortes por ano (cerca de 1 morte por segundo) (3600 mortes/h)
Alguns dos principais fatores de risco de mortes a nível mundial no ano 2000
Distúrbios nos Distúrbios nos seres humanos seres humanos por desnutriçãopor desnutrição
Deficiência de Zn
Deficiência vitamina A Deficiência de Iodo
Deficiência de Fe
Deficiência de Ca
(Map from USAID)> 3 bilhões de pessoas afetadas
Deficiência global de nutrientes (Fe, I) e vitamina A
Estimativa da população com risco de deficiência de zinco
Mais de 20% da população mundial apresenta deficiência em zinco (Brown e Wuehler, 2000)
Existem 51 elementos essenciais para sustentar a vida humana
Ar,
água & Energia
(3)
Proteinas
(aminoacidos)
(9)
Lipídeos
(2)
Macro-Minerais
(7)
Elementos traços
(17)
Vitaminas
(13)
Oxigênio
Água
Carboidratos
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Valine
Acidos linoleicos
Na
K
Ca
Mg
S
P
Cl
Fe
Zn
Cu
Mn
I
F
Se
Mo
Co (in B12)
B
Ni
Cr
V
Si
As
Li
Sn
A
D
E
K
C (Ascorbic acid)
B1 (Thiamin)
B2 (Riboflavin)
B3 (Niacin)
B5 (Pantothenic acid)
B6 (Pyroxidine)
B7/H (Biotin)
B9 (Folic acid, folacin)
B12 (Cobalamin)
Importância da Nutrição de Plantas
Alimentos para o Homem
Importância da desnutrição no mundo
O homem come Planta (direta ou
indiretamente), portanto, para alimenta-lo tem que
satisfazer primeiro a planta
Agricultura baixa/média tecnologia
Agricultura Alta tecnologia
Aspectos básicos da nutrição para produção de biomassa
Quais são os nutrientes?
Suas funções?
absorção, transporte e
redistribuíção dos
nutrientes?
Diagnóstico de deficiências/excessos?
Análise químicaVisual
Conceitos em nutrição de plantas NUTRIÇÃO DE PLANTASNUTRIÇÃO DE PLANTAS
O conceito??O conceito??
Natureza:>100 elementos
Na planta: Total:40-50 elementos
16 elementos são Essenciais
Essencial (sem ele a planta não vive)
Benéfico (aumenta o crescimento e a produção em situações
particulares.Tóxico (não pertencendo às
categorias anteriores, diminui o crescimento e a produção,
podendo levar à morte.
Conceitos em nutrição de plantas
Quantos?
Quais?Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade
O que é? NUTRIENTE
Um elemento químico considerado essencial as plantas
Critérios de essencialidade (Arnon & Stout, 1939)
Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade
O elemento participa de um composto ou de uma reação química, sem a qual a planta não vive
Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade
Estrutural
Ativador
Grupo prostético
As três funções que os elementos podem desempenhar
Importância dos nutrientes nas plantas
Lei do mínimo
Nutriente em < qdde => Limitante, mesmo os demais => qdde adequada
Plantas vivas:até 95% H2O + 5% M.S. (Reichardt, 1985)
~ 92% : C (40%)+H(12%)+O(40%)
Ar (CO2)
~ 8%: Macro e micronutrientes100% MS
Qual a proporção que aparecem nas plantas?
Composição relativa dos nutrientes nas plantas
Solos tropicais e a exigências
nutricionais das culturas
Solos tropicais: baixa fertilidade
Atende as exigências das culturas?
Problemas de Acidez (84%)
Exigência nutricional e consumo aparente de fertilizantes (N+P2O5+K2O) de algumas culturas do Brasil
Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita
Obs. 1 Px2,29136 = P2O5; Kx1,20458 = K2O; 2 ANDA (1999); 3 Na soja, estima-se que 60% da exigência em N provêm da fixação biológica, e o restante do solo (54 kg ha-1 de N); 4 A necessidade de adubação é maior que a exigência nutricional pois existem perdas dos nutrientes no solo, em média para N, P e K é de 50, 70 e 30%, respectivamente.
Cultura Exigência nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2
N+P+K N+P2O5+K2O1 N+P2O5+K2O
Soja 3 (2,8 t ha-1) 90(54)+7+38 152 (97) 145
Cana-de-açúcar (73,0 t ha-1) 73+9,7+76 186 206
Citros (26 t ha-1) (fruta fresca) 66,5+8,3+52 192 122
Milho (3,7 t ha-1) 176+32+149 430 110
Arroz (3,2 t ha-1) 82+8+47 157 77
Feijão (1 t ha-1) 102+9+93 235 31
Mandioca (16,6 mil plantas) 187+15+98 339 8
Aspectos da adubação para atendimento da
nutrição das plantas
NUTRIÇÃONUTRIÇÃO
FERTILIDADE FERTILIDADE DO SOLODO SOLO
Adubação
Fertilizantes
FERTILIDADE DO SOLOFERTILIDADE DO SOLOAnálise químicaAnálise química
Adubação: (Exigência da Planta - Qdade do Solo) x “ f ”
Solo
Planta
Fertilizantes
Nutrição de Plantas e Adubação
NUTRIÇÃO DE PLANTASAnálise química
O que? Quanto? Como? Quando?
“f”
Fatores que causam perdas
CHUVA
EROSÃON = P = K
LIXIVIAÇÃONO3
- > K+
FIXAÇÃOH2PO4
-
SOLO
ABSORÇÃO
FERTILIZANTE
VOLATILIZAÇÃO URÉIA (NH3)
´f´ N: 40-50% ;P: 70-80%; K: 30%
“f”
Nutrição de Plantas e Adubação
cana-de-açúcar
FERTILIZANTE - kg/ha
COLMOS - t/ha
21 países
BR
Aspectos básicos para otimizar a
formação da colheita
Nutrição de Plantas
Fotossíntese
PRODUÇÃO SUSTENTADA
6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6
nutrientes
H2O
CO2
CO2
O2
O2
Conceitos de nutrientes e critérios de essencialidade
Apenas, ~5% do total de radiação solar é aproveitada pela fotossíntese;
Os nutrientes são importantes para aumentar a colheita.
Só isso não basta, é preciso que o processo de formação de colheita seja otimizada.
Porque? Como?
POPULAÇÃO
GRÃOS - t/ha
fertilizantes
adubos orgânicos
solo - reservas
grãos - t/hadados atuais projeção
bilhõesPOPULAÇÃO
Tendência global de aumento populacional, produtividade de grãos e origem dos nutrientes vegetais
Por que, otimizar a colheita???
Desafio da Agricultura no futuro ~ próximos 50 anos
População Mundial: Alta (~10 bi)
~ Dobrar a produção de alimentos e aumentar qualidadeReservas de fertilizantes finitas
Por que otimizar a colheita???
Concientizar a humanidade: que não existe alimento grátis
Reciclar os nutrientes
Como otimizar a formação da colheita de forma sustentável???
Melhorar a qualidade do alimento
É preciso melhorar a qualidade do alimento
Tendências Históricas de ferro e zinco em grãos de variedades de trigo duro de Inverno nos E.U.A. (1873 a 2000)
(Garvin et al., J. Sci. Food Agr. 2006)
Eficiência nutrional : produzir mais com menos
Composição relativa dos nutrientes nas plantas
Nutriente Cana-de-açúcar (100 t ha-1)
Soja (5,6 t ha-1)
Trigo (3,0 t ha-1)
Colmos Folhas Total Grãos Restos culturais
Total Grãos Restos culturais
Total
______________________________ kg ha-1 __________________________________ N 90 60 150 152 29 181 75 50 125 P 10 10 20 11 2 13 15 7 22 K 65 90 155 43 34 77 12 80 92 Ca 60 40 100 8 43 51 3 13 16 Mg 35 17 52 6 20 26 9 5 14
Mac
ron
utr
ien
tes
S 25 20 45 4 2 6 5 9 14
___________________________________ g ha-1 ________________________________ B 200 100 300 58 131 189 100 200 300 Cu 180 90 270 34 30 64 17 14 31 Fe 2500 6400 8900 275 840 1115 190 500 690 Mn 1200 4500 5700 102 210 312 140 320 460 Mo - - - 11 2 13 - - -
Mic
ron
utr
ien
tes
Zn 500 220 720 102 43 145 120 80 200
Extração total (parte aérea) e exportação pela colheita (grãos) de culturas comerciais
Colher mais com menos, respeitando ambiente e as pessoas: eficiência nutricional
Como otimizar a formação da colheita de forma sustentável???
Eficiência nutricional ótima:Alta produtividade com ótimas práticas agrícolas
Dose adequadaÉpoca adequadaInteração entre nutrientes adequada
Como otimizar???
Marcha de absorção de N, P e K pelo milho.
Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita
Época de aplicação adequada: padrão de extração dos nutrientes variam c/ ciclo
Marcha de absorção de N, P e K pelo milho.
Acúmulo de nutrientes pelas culturas e a formação de colheita
Padrão de extração dos nutrientes variam c/ ciclo
É preciso aumentar o aproveitamento do nutriente pela planta e converter mais em produto agrícola de interesse e com qualidade, tendo eficiência nutricional satisfatória.
Como otimizar???
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
3900
4000
4100
4200
4300
4400
4500
0 30 60 90 120
N e
fic
iên
cia
(%)
Pro
du
ção
de
trig
o (
kg/h
a)
N (kg/ha)
Spolidorio (1999)
Baixa Produção
Alta Eficiência
Alta Produção
Baixa Eficiência
Contato íon-raizAbsorçãoPerdas
Otimizar o índice de colheita
CulturaCultura ProdutoProduto CCCOLCOL UM (%)UM (%) CulturaCultura ProdutoProduto CCCOLCOL UM (%)UM (%)
AbacaxiAbacaxi Fruto 0,55 80 FeijãoFeijão Grão 0,30 10
AlgodãoAlgodão Fibra 0,10 - GirassolGirassol Grão 0,25 13
AmendoimAmendoim Grão 0,30 15 MilhoMilho Grão 0,40 13
ArrozArroz Grão 0,45 17 SojaSoja Grão 0,35 8
CanaCana Colmo 0,75 80 SorgoSorgo Grão 0,35 13
ÍC varia com a espécie
Índice de colheita (CCOL) e teor de umidade (UM) da parte colhida de variedades altamente
produtivas
Esquema ilustrativo do acúmulo de matéria seca em diversos órgãos em dois híbridos de trigo e a exigência ao N.
- espécies/cultivares/genótipos
- Aproveitamento de nutrientes
Eficiência
- Absorção
- Translocação
- Utilização
Eficiências
(conteúdo total do nutriente na planta)/(matéria seca de raízes)
((conteúdo do nutriente na parte aérea)/(conteúdo total do nutriente na planta)) 100
(matéria seca total produzida)2/(conteúdo total do nutriente na planta)
- Agronômica
Eficiência
(produção de grãos por unidade de nutriente aplicada ao solo)
Cultura Parte da planta N acumulado
Matéria seca produzida Parte da
planta Total (2)
N requerido para produção de 1 t de grãos(3)
t ha-1 kg ha-1 kg t-1 Anuais
Parte reprodutiva (semente) 1,3 29 (22,3)1
Parte vegetativa (caule/ramo/folha)
1,7 49 Algodoeiro
Raiz 0,5 6
84 65
Vagem 1 47 (47) Caule 0,4 8 Folhas 1,2 53
Feijão
Raiz 0,1 2
110 110
Grãos 3 45 (15) Colmos 2 15 Folhas 2 15
Arroz
Casca 1 8 Raiz 1 20
103 34
(1) Exportação relativa de nutrientes através dos grãos produzidos (kg t-1): N acumulado nos grãos/matéria seca dos grãos;
(2) Sugere a exigência nutricional (total) por área da cultura para o respectivo nível de produtividade; (3) Sugere a exigência nutricional relativa de N da cultura para produção de uma tonelada do produto
comercial (grãos/colmos); obtido pela fórmula: N acumulado na planta (parte vegetativa+reprodutiva)/matéria seca do produto comercial.
EXERCÍCIOS 01- EFICIÊNCIA NUTRICIONAL
1- Qual cultura apresenta a maior exigência nutricional e exportação para nitrogênio.
2- E qual implicação prática das taxas de exportação de nutrientes pelas culturas.
Respostas:
1-Exigência total
Maior: feijão
Menor: algodão
2-Feijão.
Quanto mais exporta-se, maior esgotamento do solo ao dado nutrientes com a retirada da colheita e, portanto, deve-se fazer a maior reposição do nutriente via adubação para cultura subseqüente.
EXERCÍCIOS 01- EFICIÊNCIA NUTRICIONAL
3- Faça o cálculo dos índices de eficiência de absorção, transporte e uso do N pelos híbridos A e B. Indique a cultura mais eficiente em cada índice nutricional para N estudado.
Matéria secaMatéria seca Teor de NTeor de N Acúmulo de NAcúmulo de N
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
g por plantag por planta g kgg kg-1-1 g por plantag por planta
Híbrido AHíbrido A 20002000 10001000 30003000 2020 1010 4040 1010 5050
Híbrido BHíbrido B 500500 500500 10001000 4040 2020 2020 1010 3030
a) eficiência de absorção = (conteúdo total do nutriente na planta)/(matéria seca de raízes);
Híbrido A: 50/1000 = 0,05g
Híbrido B: 30/500 = 0,06g
b) eficiência de translocação = ((conteúdo do nutriente na parte aérea)/(conteúdo total do nutriente na planta)) 100
Híbrido A: (40/50)x100 = 80,0%
Híbrido B: (20/30)x100 = 66,6%
Matéria secaMatéria seca Teor de NTeor de N Acúmulo de NAcúmulo de N
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
g por plantag por planta g kgg kg-1-1 g por plantag por planta
Híbrido AHíbrido A 20002000 10001000 30003000 2020 1010 4040 1010 5050
Híbrido BHíbrido B 500500 500500 10001000 4040 2020 2020 1010 3030
c) eficiência de utilização = (matéria seca total produzida)2/(conteúdo total do nutriente na planta)
Híbrido A: (3000)2/50= 180.000,0
Híbrido B: (1000)2/30= 33.333,3
A eficiência de uso do N é o índice mais importante para explicar a maior produção de matéria seca do híbrido A.
Matéria secaMatéria seca Teor de NTeor de N Acúmulo de NAcúmulo de N
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Parte Parte aéreaaérea
RaizRaiz Planta Planta inteirainteira
g por plantag por planta g kgg kg-1-1 g por plantag por planta
Híbrido AHíbrido A 20002000 10001000 30003000 2020 1010 4040 1010 5050
Híbrido BHíbrido B 500500 500500 10001000 4040 2020 2020 1010 3030
DESAFIO NUTRICIONAL
Pomar A:70 ton/ha Pomar B:10 ton/ha
Nutrição levada a sério !
Importância dos nutrientes nas plantas
Maior produção sustentável: otimizar a produção de alimentos, fibras e energia com eficiência satisfatória e com maior
ganho para o ambiente e socialmente justo
HIDROPONIA
O termo Hidroponia (do grego: hydro=água e ponos=trabalho, é relativamente novo, designado como cultivo sem solo.
Hidroponia
Cultivo comercialPesquisa
Sintomatologia;Seleção de plantas tolerantes a estresse nutricional;Absorção iônica;Transporte de íons ou compostos;Taxas de redistribuição de nutrientes;Partição de fotoassimilados na planta;Qualidade de produtos em hidroponia(Ex. acúmulo de nitrato)
Produtos nobres de alta qualidade(livres de microorganismos, defensivos)Maior valor agregado ao produto;Produção de várias hortaliças
•Cultura em água ou hidroponia: as raízes das plantas são imersas em uma solução formada por água e nutrientes, denominada sol. Nutritiva, NFT (Técnica do Filme de Nutrientes);
•Cultura em areia: as plantas são sustentadas por um substrato sólido, e as partículas possuem diâmetro entre 0,6 e 3,0 mm;
•Cultura em cascalho: qdo o substrato utilizado é sólido, com partículas de diâmetro > 3 mm;
As técnicas de cultivo sem solo, podem ser divididas em várias categorias, em
função dos substratos utilizados (Castellane & Araújo, 1995):
•Cultura em vermiculita: qdo o substrato utilizado é a vermiculita ou a sua mistura com outros materiais;
•Cultura em lã-de-rocha: utiliza como substrato a lã-de-rocha, lã-de-vidro ou outro material semelhante (alta porosidade e absorção de água, nutrientes e ar próximo as raízes)
HIDROPONIASUGESTÕES DE SOLUÇÕES NUTRITIVAS
Nutriente/fertiliz. Castellane & Araújo (1995)
Pereira Neto (1997) g/1000L
Nitrato de cálcio 950 1400Nitrato de potássio 900 260Fosfato de potássio 272 -Cloreto de potássio - 250Sulfato de magnésio 246 500Fosfato monoamônio - 150Fe – EDTA 50 24,9Sulfato de manganês 1,70 1,66Bórax 2,85 -Ácido bórico - 2,86Sulfato de zinco 1,15 0,43Sulfato de cobre 0,19 0,08Molibdato de sódio 0,12 0,12
HIDROPONIA
PREPARO E USO DAS SOLUÇÕES
Ordem de adição:
1- Macros sem Ca;
2- Sais de Ca;
3- Micros sem Fe;
4- Fontes de Fe.
5- Demais nutrientes
Pesquisa: Destilada e/ou deionizada;
Comercial: Potável ou tratada
Uso
da Água:
HIDROPONIA
MANEJO DAS SOLUÇÕES
pH: 5,5-6,5
Fonte dos nutrientesCE: 1,5 à 4,0 mS/cm (1 mS/cm=640ppm de nutrientes)
Pressão Osmótica: 0,5-1,0 atm
Temperatura: 18-24oC (verão) ou 10-16oC (inverno)
Oxigenação: manter adequada
Qdade de solução: 1-2 L/planta
HIDROPONIApH
HIDROPONIApH
HIDROPONIApH
HIDROPONIApH
HIDROPONIApH
Fonte dos nutrientes
Sais solúveis
Fonte de Fe **
HIDROPONIA
MANEJO DAS SOLUÇÕES
Concentração: 100% (sem diluição): inverno e/ou produção final; e 50% no crescimento inicial;
Reposição dos nutrientes: análise química semanal ou CE atingir 50% da inicial, repondo com solução a 50% da inicial