CICLAGEM DE NUTRIENTES E SUSTENTABILIDADE AGRÍCOLA

Carlos Clemente Cerri1, Vincent Chaplot2 e Carlos Eduardo Pellegrino Cerri3

1Pesquisador - Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) - USP.
Av. Centenário, 303. CP. 96. Piracicaba, SP. Brasil. E-mail: cerri@cena.usp.br.
2Pós-doutorando - IRD/CENA.
3Doutorando - CENA.

Considerações iniciais

Os sistemas biológicos requerem elementos químicos para suportar a vida. Dos 92 elementos químicos naturais existentes, somente 18 (Tabela1) são considerados elementos essenciais sem os quais as plantas não podem crescer e completar seus ciclos (Brady & Neil, 1999).

Tabela 1. Elementos essenciais para o crescimento das plantas e suas fontes.

Macronutrientes: Utilizados em grande proporção
(>0,1% da matéria seca da planta)

Micronutrientes: utilizados em menor proporção
(<0,1% da matéria seca da planta)

Do ar e da água

Principalmente dos sólidos do solo

Dos sólidos do solo

Carbono (CO2)

Hidrogênio (H2O)

Oxigênio (O2, H2O)

Nitrogênio (NO3-, NH4+)

Fósforo (H2PO4-, HPO42-)

Potássio (K+)

Cálcio (Ca2+)

Magnésio (Mg2+)

Enxofre (SO42-)

Ferro (Fe2+)

Manganês (Mn2+)

Boro (HBO3)

Zinco (Zn2+)

Cobre (Cu2+)

Cloro (Cl-)

Cobalto (Co2+)

Molibdênio (MoO42-)

Níquel (Ni2+)

As principais fontes naturais de nutrientes das plantas superiores que se desenvolvem no solos são os minerais primários das rochas e os resíduos orgânicos. A composição e estrutura da rocha e os processos de intemperismo são os principais condicionantes da quantidade e qualidade dos nutrientes minerais dos solo. A grande maioria das rochas não contem nitrogênio em sua composição e portanto não suprem este elemento ao solo por ocasião do intemperismo. Outros mecanismos, como a fixação biológica do nitrogênio, são necessários para suprir este nutriente no solo. A quantidade e qualidade de nutrientes originários da decomposição de materiais orgânicos é função da composição bioquímica do vegetais, das propriedades físico-químicas e mineralógicas do solo e condições climáticas e topográficas do local .

Ciclagem de nutrientes no ecossistema natural

As entradas de nutrientes no solo originarias do intemperismo e da decomposição de resíduos orgânicos são equivalentes às perdas originarias da lixiviação das bases, da assimilação pelas plantas e da mineralização da matéria orgânica (Folster & Khanna, 1997). Este processo onde a ciclagem dos nutrientes não sofre alterações é denominado equilíbrio dinâmico.

Ciclagem de nutrientes nos agrossistemas

Nos agrossistemas ocorre um desequilíbrio na ciclagem de nutrientes: os processos de mineralização, extração pelas plantas e perdas por erosão são maiores do que as entradas de nutrientes oriundos da decomposição da matéria orgânica do solo e processos biogeoquímicos, principalmente pela alteração dos minerais primários.

O desequilíbrio na ciclagem de nutrientes acarretará em uma diminuição na agregação do solo, principalmente em função das sucessivas perturbações causadas pelo cultivo do solo e da redução dos agentes ligantes orgânicos. As principais conseqüências sobre as propriedades físicas do solo estão relacionadas ao aumento do processo de erosão, diminuição da infiltração e retenção de água, redução da aeração e aumento da temperatura nas camadas superficiais do solo. A interação desses fatores condicionará uma diminuição na fertilidade do solo (Vitousek & Sanford, 1986).

Considerando as propriedades químicas do solo, pode-se dizer que a mineralização dos agentes ligantes orgânicos causam a ruptura dos agregados e libera nutrientes anteriormente indisponíveis para as plantas. Depois desta etapa, que ocorre logo após a mudança do uso da terra, inicia-se um período de diminuição do fluxo de nutrientes no solo, o qual está relacionado a redução do teor de matéria orgânica.

Sustentabilidade agrícola

Os processos de intemperismo e decomposição dos resíduos vegetais normalmente não são suficientes para suprir os nutrientes necessários para o desenvolvimento das plantas. O intemperismo é um processo natural lento (décadas ou séculos) de fornecimento de nutrientes ao solo. O processo de decomposição de resíduos, embora rápido, normalmente não suficiente para equilibrar as perdas nos agrossistemas. Isto porque as quantidades de restos culturais depositados na superfície do solo ou decorrente da decomposição das raízes dão quase sempre, inferiores àquelas introduzidas no ecossistema natural. Para compensar as perdas de nutrientes nos agrossistemas, o agricultor complementa o sistema com fertilizantes minerais ou orgânicos. A ciclagem de nutrientes é então reestabelecida ao nível da necessidade das plantas. Contudo, este procedimento pode acarrretar impactos ambientais como por exemplo a poluição hídrica ou aumento da concentração de metais pesados em níveis tóxicos no solo. As adoção de práticas alternativas de manejo, tais como o cultivo mínimo, plantio direto, podem de um lado reduzir as perdas e ao mesmo tempo aumentar as restituições de nutrientes ao sistema.

Referencias bibliográficas

Brady, N. C. and Weil, R. R. 1999. The nature and properties of soils. Twelfth Edition. Printice Hall, Inc. Simon and Schuster A Viacon Company. Upper Saddle River, New Jersey 07458. 881p.

Folster, H. and Khanna, P.K. 1997. Dynamics of nutrient supply in plantation soils. In: Sadanadan Nambiar, E. K. and Brown, A. G. Managment of Soil, Nutrients and Water in Tropical Plantation Forests. ACIAR Monograph No. 43, 571p.

Vitousek, P. M. and Sanford, R. L. 1986. Nutrient cycling in moist Tropical forest. Am. Ver. Ecol. Syst. 17: 137-67.