Rev. Bras. Ciênc. Solo v.31 n.4 Viçosa jul./ago. 2007
https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000400014
Teor de nitrato como indicador complementar da disponibilidade de nitrogênio no solo para o milho1
Nitrate concentration as a complementary indicator of soil nitrogen availability to corn
Lisandro RamboI; Paulo Regis Ferreira da SilvaII; Cimélio BayerII; Gilber ArgentaIII; Mércio Luiz StriederIV; Adriano Alves da SilvaIV
IEngenheiro-Agrônomo, Dr., Desenvolvimento de Produtos, Syngenta Seeds Ltda. Rod. BR 452, km 142 + 543 m. Caixa Postal 585, CEP 38400-974 Uberlândia (MG). E-mail: lisandrorambo@yahoo.com.br
IIProfessor da Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul – FA/UFRGS. Av. Bento Gonçalves 7712, CEP 91540-000 Porto Alegre (RS). Pesquisador do CNPq. E-mails: paulo.silva@ufrgs.br; cimelio.bayer@ufrgs.br
IIIEngenheiro-Agrônomo, Dr., Gerente Desenvolvimento de Produtos - Syngenta Seeds Ltda. E-mail: gilber.argenta@syngenta.com
IVEngenheiro-Agrônomo, Aluno do Programa de Pós-graduação em Fitotecnica da FA/UFRGS. Bolsista do CNPq. E-mails: domercio@gmail.com; agroadriano@terra.com.br
Avanços na adubação nitrogenada em cobertura em milho poderão ser obtidos com a inclusão de características de solo como indicadores complementares da disponibilidade de N. Os objetivos deste estudo foram avaliar o potencial de uso, o nível crítico e o melhor estádio de desenvolvimento da cultura para determinação do teor de N-NO3- no solo, visando à predição da disponibilidade de N ao milho, e verificar se a determinação do teor de N-NH4+, em adição ao teor de N-NO3-, aumenta a eficiência na avaliação da disponibilidade de N. Para isso, realizou-se um experimento por dois anos agrícolas (2002/03 e 2003/04) em Argissolo Vermelho da Depressão Central do RS, no qual se realizou a simulação de diferentes níveis de disponibilidade de N no solo a partir da utilização de cinco doses de N (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha-1), parte na semeadura (20 %) e o restante em cobertura (estádio V3). O experimento seguiu o delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições, e nos dois anos agrícolas foram avaliados os teores de N-NO3-, de N-NH4+ e de N mineral (N-NO3- + N-NH4+) no solo (0–30 cm), em diferentes estádios de desenvolvimento (V3, V6, V10 e espigamento), e o rendimento de grãos do milho. Em geral, os teores de N-NO3- no solo foram sensíveis às doses de N aplicadas, com destaque para o estádio V6, no qual se verificou também a melhor relação desse elemento com o rendimento de grãos do milho. O nível crítico de N-NO3- no solo, a partir do qual a resposta à aplicação de N é improvável, foi estimado em 20 mg kg-1 para o solo estudado. A avaliação do teor de N-NH4+ do solo, em adição ao teor de N-NO3-, melhorou a predição da disponibilidade de N do solo, como evidenciado pela maior relação deste indicador com o rendimento de grãos, destacando a necessidade de desenvolvimento de kits de determinação rápida do teor de N mineral (N-NO3- + N-NH4+) no solo. Os resultados do uso de N-NO3- e N-NH4+ como indicadores complementares da disponibilidade de N do solo para o milho são promissores, e estudos deverão ser desenvolvidos em diferentes condições edafoclimáticas para confirmar a adequação de seu uso no manejo da adubação nitrogenada em cobertura no milho.
Termos de indexação: Zea mays, eficiência de uso do N, testes de nitrato, rendimento de grãos, estádios de desenvolvimento da planta.
Nitrogen fertilization applied as sidedressing in corn can be optimized by considering additional soil characteristics as complementary indicators of soil N availability. The objectives of this study were to evaluate the potential use, critical level and best sampling time of the soil nitrate (NO3--N) concentration to predict soil N availability in corn, as well as to verify if the determination of the soil ammonium (NH4+-N) concentration, in addition to NO3--N concentration, enhances the efficiency of N availability evaluation. A field experiment was conducted in two growing seasons (2002/03 and 2003/04) in Eldorado do Sul, state of Rio Grande do Sul, Brazil. Different levels of soil N availability were simulated by the application of five N rates (0, 50, 100, 200, and 300 kg ha-1) 20 % at sowing and the rest sidedressed at V3. The experiment was structured in a randomized block design with four replications. NO3--N, NH4+-N and soil mineral N (NO3--N + NH4+-N) concentrations in the 0–30 cm soil layer at V3, V6, V10 and at silking, as well as corn grain yield were evaluated in both growing seasons. In general, NO3--N soil concentrations were sensitive to the applied N rates, mainly in V6 when the best relationship between NO3--N and corn grain yield was found. The critical level of soil NO3--N concentration, above which a response to N application is unlikely, was estimated at 20 mg kg-1 in the studied soil, at growth stage V6. The determination of soil NH4+-N concentration, in addition to soil NO3--N concentration, improved the prediction of N availability. A better relationship of soil mineral N (NH4+-N + NO3--N) than of NO3--N concentration with corn grain yield was observed. These results indicate that the development of kits for instant determination of soil mineral N concentration is necessary. NO3--N and NH4+-N as complementary indicators of soil N availability for corn appear promising and studies should be developed under different climate and soil conditions to adequate their use to the management of sidedressed N in corn.
Index terms: Zea mays, N efficiency use, soil nitrate tests, grain yield, plant growth stages.
No mundo, a eficiência de uso do N em cereais é de apenas 33 %. Considerando os 67 % de N que não são aproveitados, há uma perda estimada anual de 15,9 bilhões de dólares com fertilização nitrogenada (Raun & Johnson, 1999), em adição aos impactos negativos ao ambiente (Schröder et al., 2000). A alta mobilidade do NO3- no solo justifica a preocupação em relação ao manejo da adubação nitrogenada em solos agrícolas (Vanotti & Bundy, 1994), e o aumento da concentração de NO3- na água tem gerado grande discussão sobre os seus efeitos na saúde e no ambiente, estimulando pesquisas de caráter agroecológico no mundo inteiro, principalmente em países desenvolvidos da Europa e da América do Norte (Addiscot, 2000; Andraski et al., 2000).
No Brasil, as baixas doses de N aplicadas nas culturas justificam, ao menos em parte, a menor preocupação quanto aos possíveis efeitos da fertilização nitrogenada no ambiente. Entretanto, o aumento das doses de N em sistemas altamente produtivos e o uso de fertilizantes nitrogenados associados com espécies leguminosas de plantas de cobertura e, ou, com dejetos animais merecem atenção quanto ao seu impacto no ambiente (Ceretta et al., 2003; Port et al., 2003), sobretudo a contaminação da água pela lixiviação de NO3- (Randall & Mulla, 2001).
O teor de matéria orgânica do solo (MOS) tem sido utilizado como o principal indicador da disponibilidade de N para as culturas no Brasil. Recentemente, no Sul do País, especificamente nos Estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina, a recomendação de adubação nitrogenada em milho apresentou avanços expressivos, passando a considerar também o efeito das pré-culturas na disponibilidade de N (Amado et al., 2002). Considerando que o sistema de recomendação deve estar em constante aperfeiçoamento, uma melhoria potencial seria a inclusão de características complementares de solo e de planta que permitissem o monitoramento da disponibilidade de N durante o ciclo do milho, visando maior precisão na recomendação das doses e maior flexibilidade do manejo do N nessa cultura (Argenta, 2001; Rambo et al., 2004).
Dentre as características de solo usadas como indicadoras da disponibilidade de N no solo, o teor de N mineral, especialmente o de NO3-, tem-se destacado. O uso desta característica baseia-se na disponibilidade de testes rápidos para sua determinação (Roth et al., 1992; Sims et al., 1995), bem como no fato de que grande proporção do N mineral está na forma de NO3- (Sims et al., 1995; Ma & Dwyer, 1999). No entanto, deve-se considerar que o íon NO3- é repelido pelas cargas negativas dos colóides, tendendo a permanecer em solução e ser lixiviado pela água de percolação (Dynia & Camargo, 1999). Dessa forma, sob certas condições como, por exemplo, com alta precipitação pluvial ou sob irrigação complementar a inclusão da determinação do íon NH4+ pode ser uma boa opção (Rambo, 2005), por encontrar-se adsorvido às cargas negativas do solo.
Os testes que fornecem ou indicam a quantidade de N mineral presente, denominados testes de intensidade, foram detalhamente discutidos em Rambo et al. (2004) e podem ser divididos basicamente em teste de pré-semeadura (TPS), teste de pré-aplicação de N em cobertura (TPNC) e teste de pós-colheita (TPCC). Dos testes supracitados, destaca-se o TPNC, que tem sido o mais estudado e difundido, principalmente na América do Norte. Neste teste é avaliada a quantidade de NO3- que se encontra no solo até a profundidade de 30 cm, no estádio V6 (seis folhas expandidas) de desenvolvimento de milho, visando detectar a variação da disponibilidade de N durante o ciclo da cultura e para predizer a dose de N a ser suplementada (Magdoff, 1991; Vanotti & Bundy, 1994). Devem ser considerados vários aspectos que possibilitam que este teste possa predizer as necessidades de N da cultura do milho. Inicialmente, parte-se do princípio de que o N mineral no solo na época da amostragem é o resultado da integração de todos os fatores climáticos e de manejo da cultura, da adubação e do solo que influenciam a disponibilidade de N até a coleta. Considera-se também que grande parte do N do solo é mineralizada até pouco tempo antes da época de amostragem, que a maior parte do N disponível no solo deve se encontrar próximo à zona radicular no início do rápido crescimento da planta (V6), para assegurar nutrição adequada, e que o teor de N determinado pelo teste está correlacionado com o N total disponibilizado pelo solo ao longo da ontogenia da planta (Magdoff, 1991).
Poucos foram os estudos realizados no Brasil, sobretudo na região Sul, visando ao uso do teor de N mineral, principalmente o de NO3-, como indicador do teor de N no solo para a cultura do milho. Além disso, não se tem conhecimento de trabalhos realizados no Brasil que tenham utilizado essa abordagem no sistema plantio direto. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivos: (a) avaliar o potencial de uso do teor de N-NO3- no solo como indicador complementar da disponibilidade de N no solo em milho, (b) determinar o nível crítico de N-NO3- e o melhor estádio de desenvolvimento da cultura para sua avaliação no solo e (c) verificar se o uso do teor de N-NH4+ no solo, em adição ao teor de N-NO3-, aumenta a acurácia da predição da disponibilidade de N no solo para a cultura do milho.
A pesquisa foi baseada em experimento realizado em campo, nos anos agrícolas 2002/03 e 2003/04, na Estação Experimental Agronômica (altitude de 46 m) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA-UFRGS), região ecoclimática da Depressão Central, Eldorado do Sul, RS. O solo da área experimental é um Argissolo Vermelho (Embrapa, 1999). Como o Departamento de Plantas de Lavoura realiza rotação de áreas para evitar problemas relacionados ao monocultivo, o experimento foi realizado nos dois anos agrícolas em áreas distintas. No ano de 2002/03, o solo apresentou as seguintes características: argila: 290 g kg-1; pH (água): 5,4; índice SMP: 5,9; P Mehlich-1: 9,4 mg dm-3; K: 105 mg L-1; MOS: 25 g kg-1 e CTC: 7,6 cmolc dm-3. No ano de 2003/04, os resultados foram: argila: 380 g kg-1; pH (água): 5,3; índice SMP: 6,2; P Mehlich-1: 5,6 mg dm-3; K: 161 mg dm-3; MO: 25 g kg-1 e CTC: 8,1 cmolc dm-3, sendo todas as análises realizadas segundo procedimentos descritos em Tedesco et al. (1995).
Os tratamentos experimentais constaram da utilização de cinco doses de N na forma de uréia (0, 50, 100, 200 e 300 kg ha-1), aplicadas parte na semeadura (20 %) e o restante no estádio V3 (três folhas expandidas, segundo Ritchie et al., 1993). O experimento foi disposto em blocos casualizados, com quatro repetições. O híbrido simples Pioneer 32R21, de ciclo superprecoce, foi semeado no primeiro ano em 15/10/2002 e, no segundo, em 27/10/2003, no espaçamento entre linhas de 0,7 m e na densidade de 65.000 sementes ha-1, sobre os resíduos de aveia-preta (3,4 t ha-1 de matéria seca em 2002/03 e 5,2 t ha-1 de matéria seca em 2003/04), em plantio direto. Em ambos os anos agrícolas a adubação com P e K foi realizada mecanicamente em linha, por ocasião da semeadura, tendo sido aplicados 80 kg ha-1 de P2O5 e 60 kg ha-1 de K2O no primeiro ano e 105 kg ha-1 de P2O5 e 150 kg ha-1 de K2O no segundo ano. Nos dois anos, o experimento foi irrigado por aspersão, quando o potencial de água no solo foi inferior a -0,04 MPa. Foi realizado controle químico de plantas daninhas (estádio V3) e pragas (estádios V3 e V6), para que não interferissem no crescimento e na expressão do efeito das doses de N aplicadas no rendimento de grãos de milho.
As determinações realizadas nos dois anos agrícolas foram teores de N-NO3-, de N-NH4+ e de N mineral (N-NO3- + N-NH4+) no solo e rendimento de grãos de milho. No primeiro ano, as características de solo foram avaliadas em quatro estádios de desenvolvimento do milho (V3 – três folhas expandidas, V6 – seis folhas expandidas, V10 – 10 folhas expandidas e espigamento), segundo escala proposta por Ritchie et al. (1993). No segundo ano, em função dos resultados obtidos no primeiro ano (Quadros 1 e 2), essas características foram avaliadas somente nos estádios V3 e V6.
Os teores de N-NO3- e de N-NH4+ no solo foram determinados em amostra composta, formada pela mistura de três subamostras de solo na camada de 0–30 cm de profundidade, por parcela (quatro linhas de 7 m), coletadas nas entrelinhas do milho com trado calador. Nos estádios V3 e V6, nos dois anos agrícolas, as amostras de solo foram colocadas imediatamente após a coleta em béquer com 150 mL de KCl 1 mol L-1. Nos estádios V10 e espigamento, as amostras foram colocadas em sacos plásticos em caixa de isopor com gelo, sendo levadas ao laboratório e, em seguida, colocadas em béquer com 150 mL de KCl 1 mol L-1. Depois disso, em ambos os casos, as amostras foram agitadas por 30 min e deixadas decantar por mais 30 min. Posteriormente, foi coletado o sobrenadante e determinados os teores de N-NO3- e N-NH4+ no solo, seguindo os procedimentos descritos por Tedesco et al (1995). O teor de N mineral foi obtido pela soma dos teores de N-NO3- e de N-NH4+ no solo. O rendimento de grãos foi avaliado a partir da colheita de uma área útil de 8,4 m2 (duas linhas centrais de 6 m) da parcela, sendo expresso numa umidade de 130 g kg-1.
Os indicadores de solo e o rendimento de grãos do milho foram submetidos à análise de variância pelo teste F a 5 %, bem como às análises de correlação e de regressão. Além disso, foi aplicada a análise gráfica proposta por Cate & Nelson (1987), modificada por Fox et al. (2001), para determinação do nível crítico de N-NO3- no solo no estádio V6. A dose de N a ser aplicada para cada unidade de N-NO3- menor que a do nível crítico foi determinada de acordo com o procedimento descrito por Feibo et al. (1998).
O rendimento de grãos do milho foi afetado pelas doses de N aplicadas nos dois anos de cultivo, apresentando média de 8,0 t ha-1 em 2002/03 e de 7,4 t ha-1 em 2003/04 (Quadro 1), as quais podem ser consideradas altas se comparadas com o rendimento médio obtido pelos produtores no RS. Os teores de N-NO3-, de N-NH4+ e de N mineral (N-NO3- +N-NH4+) no solo foram responsivos às doses de N aplicadas, sendo a variação nos seus teores dependente do ano e do estádio de desenvolvimento em que foram avaliados. No primeiro ano, foram afetados significativamente o teor de N-NO3- no solo nos estádios V3 e V6, o teor de N-NH4+ no estádio V6 e o teor de N mineral nos quatro estádios avaliados. No segundo ano, em razão de os resultados obtidos no primeiro ano não terem mostrado boas relações dos indicadores de solo avaliados nos estádios V10 e espigamento com o rendimento de grãos, as avaliações restringiram-se aos estádios V3 e V6. Neste ano, todos os três indicadores de solo foram sensíveis em relação às doses de N aplicadas somente no estádio V6.
A fim de verificar a relação entre os indicadores de solo e o rendimento de grãos de milho, foram realizadas as análises de correlação e de regressão simples (Quadros 2 e 3). Verificou-se que os teores de N-NO3-, de N-NH4+ e de N mineral no solo apresentaram maiores correlações com rendimento de grãos nos estádios V3 e V6, com destaque para este último estádio (Quadro 2). Por outro lado, esses indicadores, quando avaliados nos estádios V10 e espigamento, não mostraram relação com o rendimento de grãos. Em razão disso, as análises de regressão dessas características com rendimento de grãos foram restringidas para os estádios V3 e V6 (Quadro 3), tendo sido verificada resposta quadrática do rendimento de grãos em relação aos teores de N-NO3-, N-NH4+ e N mineral avaliados no estádio V6, bem como que as relações obtidas neste estádio foram bem superiores às do estádio V3 nos dois anos de estudo. Esses resultados evidenciam que a melhor época para determinação dos teores de N-NO3-, de N-NH4+ e de N mineral, para predição da disponibilidade de N no solo, foi no estádio V6.
O uso do teor de N-NH4+ conjuntamente com o de N-NO3-, formando o N mineral, de maneira geral, apresentou maior relação com rendimento de grãos que o teor de N-NO3- (Quadros 2 e 3). Isso indica que haveria maior acurácia na predição da disponibilidade de N no solo usando o teor de N mineral (N-NO3- + N-NH4+) que somente o teor de N-NO3-. Esses resultados diferem dos obtidos por Rozas et al. (2000) em trabalho desenvolvido na Argentina, no qual os autores observaram que a inclusão do teor de N-NH4+ não aumentou significativamente a confiabilidade dos resultados. No entanto, em condições de intensa precipitação pluvial e em solos que receberam esterco animal ou fonte de N amoniacal, a avaliação do N-NH4+ também pode ser útil (Binford et al., 1992; Schmitt & Randall, 1994).
Apesar de os resultados demonstrarem que se justificaria a determinação do teor de N-NH4+ juntamente ao de N-NO3- para predição da disponibilidade de N no solo, a exeqüibilidade disso atualmente é baixa, pois não são disponíveis kits para avaliação de N mineral no solo. Com base nisso, estimou-se apenas o nível crítico de N-NO3- no solo no estádio V6, bem como a dose de N a ser aplicada para cada unidade de teor de N-NO3- abaixo do nível crítico.
O nível crítico de N-NO3- no solo foi determinado graficamente (Figura 1), a partir da relação entre o teor deste elemento no solo no estádio V6 e o rendimento de grãos relativo do milho, segundo os procedimentos estabelecidos por Cate & Nelson (1987) e modificados por Fox et al. (2001). Assim, considerando como valor crítico horizontal o rendimento relativo de 0,93 e definindo-se o valor crítico vertical de modo a minimizar os erros ou outliers, estimou-se o valor crítico de 20 mg kg-1, a partir do qual a resposta à aplicação de N é pouco provável. De acordo com a análise gráfica, os dados que se encontram no quadrante superior esquerdo superestimaram a necessidade de N, ou seja, indicaram que havia necessidade de N quando, na verdade, havia N suficiente para atingir o rendimento máximo. Já os dados que se encontram no quadrante inferior direito subestimaram a necessidade de N, ou seja, indicaram que não havia necessidade de N quando, de fato, o N era insuficiente para atingir o rendimento máximo.
O nível crítico de 20 mg kg-1 de N-NO3- no solo encontra-se dentro da faixa de 15 a 30 mg kg-1 encontrada na literatura, cujo valor varia com a profundidade de amostragem, entre outros fatores (Rambo et al., 2004). Normalmente, menores valores são obtidos quando profundidades maiores de solo são amostradas, ocorrendo o contrário quando se amostram camadas menores (Rambo et al., 2004).
Com o objetivo de verificar a possibilidade de estabelecer doses de N em cobertura a partir dos teores de N mineral no solo, foram estabelecidas relações entre doses de N aplicadas e teor de N-NO3- no solo, no estádio V6 do milho, nos dois anos agrícolas. Como o coeficiente angular foi o mesmo nos dois anos agrícolas, também foi estabelecida essa relação utilizando os dados obtidos nos dois anos conjuntamente (Quadro 4).
Empregando a equação entre doses de N aplicadas e teor de N-NO3- no solo e nível crítico obtidos, seguindo o método usado por Feibo et al. (1998), calculou-se a dose de N a ser aplicada para cada unidade de N-NO3- no solo abaixo do nível crítico. Inicialmente, foi calculada a dose de N para atingir o rendimento máximo de grãos, utilizando a equação conjunta (Quadro 4) e o nível crítico de N-NO3- no solo igual a 20 mg kg-1 (Figura 1), obtendo-se a dose de 365 kg ha-1 de N. Posteriormente, fez-se esse mesmo cálculo usando o valor de 19 mg kg-1 de N-NO3- no solo (uma unidade menor que a do nível crítico, obtendo-se o valor de 315 kg ha-1 de N). Então, por diferença, pressupõe-se que, de acordo com esse método, seria necessária a aplicação de 50 kg ha-1 para cada unidade de teor de N-NO3- no solo, medido no estádio V6, menor do que o do nível crítico, não havendo necessidade de aplicação de N quando o valor obtido for superior ao do nível crítico. No entanto, salienta-se que há necessidade de validação deste método em outros ambientes para sua utilização em campo, principalmente no que se refere à dose obtida.
O uso do TPNC como índice quantitativo da necessidade de adubação nitrogenada em cobertura em milho tem sido observado com sucesso nos Estados da Pensilvânia, Iowa e Vermont, nos Estados Unidos (Bundy & Meisinger, 1994; Andraski & Bundy, 2002). Já, em alguns casos, o seu uso como índice quantitativo tem sido comprometido, principalmente em razão da variabilidade na relação entre o teste e o rendimento relativo (Fox et al., 1989; Heckman et al., 1996). Devido a esses diferentes resultados, Bundy & Meisinger (1994) recomendam que a adoção do TPNC sob o aspecto quantitativo deve ser avaliada em nível regional, não havendo perspectiva de que o uso deste teste de forma isolada seja eficiente para determinação da dose de N a ser aplicada, necessitando, portanto, de integração com outras características de solo e, ou, de planta.
1. O teor de N-NO3- no solo tem potencial para ser utilizado como indicador complementar da disponibilidade de N no solo em milho.
2. A melhor época para determinação do teor de N-NO3- no solo como indicador do nível de N no solo é no estádio V6.
3. O nível crítico do teor de N-NO3- no solo foi de 20 mg kg-1 para o ambiente estudado.
4. A utilização do teor de N-NH4+, em adição ao teor de N-NO3-, aumenta a acurácia da predição da disponibilidade de N no solo para manejo da adubação nitrogenada em milho nas condições ambientais avaliadas, evidenciando a necessidade de desenvolvimento de kits de determinação rápida do teor de N mineral no solo.
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