Absorção de cátions e ânions pelo capim-coastcross adubado com uréia e nitrato de amônio

Cations and anions uptake by coastcross grass fertilized with urea and ammonium nitrate

NUTRIÇÃO MINERAL

Absorção de cátions e ânions pelo capim-coastcross adubado com uréia e nitrato de amônio

Cations and anions uptake by coastcross grass fertilized with urea and ammonium nitrate

Ana Cândida Primavesi^I; Odo Primavesi^I; Luciano Almeida Corrêa^I; Heitor Cantarella^II; Aliomar Gabriel da Silva^I

^IEmbrapa Pecuária Sudeste, Caixa Postal 339, CEP 13560-970 São Carlos, SP. E-mail: [e-mail], [e-mail], [e-mail], [e-mail]

^IIInstituto Agronômico de Campinas, Centro de Solos e Recursos Agroambientais, Caixa Postal 28, CEP 13001-970 Campinas, SP. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Os processos fisiológicos das plantas são afetados pelo balanço de cátions e ânions absorvidos. O objetivo deste trabalho foi determinar a absorção de cátions e ânions quando plantas de capim-coastcross receberam doses elevadas de nitrogênio. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições, num esquema fatorial 2x5 – duas fontes de N: uréia e nitrato de amônio, e cinco doses de N: 0, 25, 50, 100, 200 kg ha^-1 corte^-1 . As doses de N foram aplicadas após cada corte num total de cinco cortes, durante a época das chuvas. A absorção de cátions e de ânions pelo capim-coastcross aumentou com o acréscimo das doses de N dos dois fertilizantes, sendo maior com o nitrato de amônio. Com doses crescentes de N, verificou-se entre os cátions maior absorção do K⁺, e do Cl^- entre os ânions. Com exceção do N, a absorção do K⁺ foi superior à dos demais nutrientes, com redução no teor relativo de cálcio. Doses altas de N aplicadas em capim-coastcross, na forma de uréia ou de nitrato de amônio, favorecem a absorção de cátions e de ânions.

Termos para indexação:Cynodon dactylon, absorção de nutrientes, adubos nitrogenados.

ABSTRACT

Physiologic processes of plants are affected by uptake of cations and anions. The aim of this work was to determine the uptake of cations and anions when plants of coastcross grass received high doses of nitrogen. The experimental design was a randomized block, in a 2x5 factorial arrangement – two N sources: urea and ammonium nitrate and five N rates: 0, 25, 50, 100, and 200 kg ha^-1 cutting^-1 – with four replications. Treatments were applied after each of five consecutive cutting in the rainy season. Uptake of cations and anions by coastcross grass increased with increasing of N rates with both fertilizers, but was higher with ammonium nitrate. Increasing rates of N caused higher K⁺ uptake in relation to other cations, and in Cl^- among the anions. Except for N, K⁺ uptake was greater than that of other nutrients, with a reduction on the relative content of Ca²⁺. High doses of N as urea or ammonium nitrate applied on coastcross grass favor absorption of cations and anions.

Index terms: Cynodon dactylon, nutrients absorption, nitrogen fertilizers.

Introdução

O suprimento de nutrientes em proporções adequadas é essencial para a ótima produção vegetal, mas nem sempre isto é considerado na prática agrícola. A máxima produção vegetal depende da concentração e da proporção entre os nutrientes. O efeito da mudança na dose de suprimento de um ou mais nutrientes na produção vegetal depende do desbalanço gerado em relação aos outros nutrientes. Em muitos casos a quantidade mínima de um nutriente para o crescimento normal não é um valor absoluto, mas depende das quantidades relativas dos outros nutrientes disponíveis (Mengel & Kirkby, 1987).

Os efeitos fisiológicos dos nutrientes de plantas não podem ser considerados isoladamente. Como ocorrem interações entre os nutrientes, as mudanças são iniciadas no nível subcelular, podendo afetar a fotossíntese, respiração, utilização e translocação de carboidratos. Praticamente todos os fatores que influenciam a absorção de nutrientes pelas culturas também afetam as relações entre eles, com reflexos no desenvolvimento das plantas (Marschner, 1995).

Íons como NO₃^-, K⁺ e Cl^- são absorvidos mais rapidamente, enquanto a absorção de Ca²⁺, SO₄^2- é relativamente lenta. A diferença na taxa de absorção significa que a planta remove cátions e ânions em quantidades desiguais do meio (Mengel & Kirkby, 1987).

As culturas são capazes de ser altamente seletivas na absorção de cátions. Isso faz com que existam grandes diferenças nas quantidades individuais de cátions absorvidos, em suas concentrações nos tecidos da planta e nas relações entre eles. O balanço de nutrientes pode estar satisfatório para uma dada produção vegetal, mas pode tornar-se inadequado na obtenção de produções maiores, seja por meio da irrigação, ou por doses elevadas de fertilizantes ou pela combinação desses fatores (Mengel & Kirkby, 1987).

De todos os nutrientes minerais, o N é quantitativamente o mais importante para o crescimento da planta. A forma de fertilizantes nitrogenados (NO₃^-, NH₄⁺) usados na adubação pode influenciar o balanço de cátions-ânions nas plantas (Engels & Marschner, 1995).

Altas doses de fertilizantes são necessárias para assegurar altas produções de forragem em capins manejados em sistemas intensivos rotacionados, o que aumenta a probabilidade de criar um desbalanço nutricional. Esse assunto é pouco estudado e, com a finalidade de compreendê-lo melhor, é necessário realizar novos trabalhos.

O objetivo deste trabalho foi determinar a absorção de cátions e de ânions quando plantas de capim-coastcross receberam doses elevadas de nitrogênio.

Material e Métodos

O experimento foi instalado em área com capim-coastcross estabelecida há três anos em Latossolo Vermelho distrófico típico (LVd), textura média, na Embrapa Pecuária Sudeste, São Carlos, SP, (22^o1' S e 47^o54' W; 836 m de altitude) sob clima tropical. A pastagem vinha sendo explorada intensivamente sob pastejo rotativo com quatro dias de ocupação e 24 dias de descanso, recebendo 300 kg ha^-1 ano^-1 de N na forma de uréia, no período das chuvas.

O experimento foi conduzido de 6/11/1998 a 15/4/1999. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições, num esquema fatorial de 2x5 – duas fontes de N: uréia e nitrato de amônio e cinco doses de N: 0, 25, 50, 100, 200 kg ha^-1 corte^-1 . As doses de N foram aplicadas após cada corte, num total de cinco cortes, durante a época das chuvas. A área das parcelas foi de 20 m² (4x5 m), com área útil de 6 m² para avaliação da produção de forragem.

O solo apresentava as seguintes características químicas (0–20 cm) no início do experimento: pH em CaCl₂, 5,6; MO, 32 g dm^-3; P-resina, 27 mg dm^-3; K⁺, 5,1 mmol_c dm^-3; Ca²⁺, 25 mmol_c dm^-3; Mg²⁺, 14 mmol_c dm^-3; CTC a pH 7, 65 mmol_c dm^-3; V, 67%. As análises de solo no início e no término do experimento foram realizadas conforme Raij et al. (2001). A porção de terra destinada para análise do NO₃^- foi congelada logo após a coleta no campo (Mattos Júnior et al., 1995).

Após o corte de uniformização, todas as parcelas receberam 60 kg ha^-1 de K₂O (cloreto de potássio). Em seguida ao primeiro corte, todas as parcelas receberam 50 kg ha^-1 de P₂O₅ (superfosfato simples) e 30 kg ha^-1 de FTE BR-12 (9,0% de Zn; 1,8% de B; 0,8% de Cu; 3,0% de Fe; 2,0% de Mn; 0,1% de Mo). Após o terceiro corte, todas as parcelas receberam 50 kg ha^-1 de P₂O₅ (superfosfato simples). A partir do primeiro corte, a adubação potássica seguiu o critério de repor o K⁺ extraído pela planta, ou seja, teor mínimo de 20 g kg^-1. Assim, após o primeiro e o segundo cortes, as parcelas adubadas com 0, 25 e 50 kg ha^-1 corte^-1 de N (uréia e nitrato de amônio) receberam 60 kg ha^-1 de K₂O (cloreto de potássio) e as parcelas adubadas com 100 e 200 kg ha^-1 corte^-1 de N (uréia e nitrato de amônio) receberam 120 kg ha^-1 de K₂O (cloreto de potássio). Após o terceiro e o quarto cortes, as parcelas adubadas com 0, 25 e 50 kg ha^-1 corte^-1 de N (uréia e nitrato de amônio) receberam 100 kg ha^-1 de K₂O (cloreto de potássio), e as parcelas que foram adubadas com 100 e 200 kg ha^-1 corte^-1 de N (uréia e nitrato de amônio) receberam 200 kg ha^-1 de K₂O (cloreto de potássio).

Os cortes foram realizados em intervalos de 24 dias, que é o período de pastejo usado na área, e a 10 cm da superfície do solo. Após a determinação da massa de matéria fresca foi separada uma amostra de 500 g, secada em estufa de circulação forçada de ar a 60^oC até massa constante, para determinação da massa de matéria seca, e posterior análise dos nutrientes (Malavolta et al., 1989). Os teores de NO₃^- no tecido vegetal foram determinados segundo Tedesco et al. (1985).

Os resultados da análise do tecido vegetal foram provenientes da média dos cinco cortes efetuados, e expressos em mmol_c kg^-1, considerando o N, P, Cl^- e K⁺ monovalentes, e SO₄^2-, Ca²⁺ e Mg²⁺, divalentes. Os valores de P foram convertidos em H₂PO₄^-, os de N em NO₃^- e os de S em SO₄^2-. No balanço dos nutrientes, foram considerados os cátions Ca²⁺, Mg²⁺ e K⁺, e os ânions SO₄^2-, H₂PO₄^-, Cl^- e NO₃^-. Não foram considerados os micronutrientes, exceto o Cl^-.

O balanço de cargas internas na planta é feito por meio da síntese de compostos orgânicos, especialmente ânions orgânicos, e excreção de prótons e hidroxilas ou bicarbonatos pelas raízes. Neste estudo não foram considerados os ânions orgânicos e também não foi possível saber a forma como o N foi absorvido pela planta.

Os valores de concentração e absorção dos nutrientes foram expressos em mmol_c kg^-1 de matéria seca de forragem e mmol_c ha^-1, respectivamente, com a finalidade de facilitar as comparações.

Os dados foram submetidos à análise de variância. O teste F, usado para testar a significância dos componentes linear e quadrático das curvas de regressão, e o teste DMS (diferença mínima significativa) foram usados na comparação entre as fontes de nitrogênio.

Resultados e Discussão

A aplicação de um nutriente, em geral, promove o crescimento da planta e aumenta o teor deste e, em alguns casos, o teor de outros nutrientes (sinergismo) (Marschner, 1995). As doses crescentes de N, em especial o nitrato de amônio, propiciaram aumentos nos teores de K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺ na planta, sendo maior os de K⁺; também ocorreu aumento nos teores de Cl^-, N total e NO₃^- solúvel no tecido vegetal, e redução nos de H₂PO₄^- e SO₄^2-, principalmente com o nitrato de amônio (Tabela 1). Houve maior absorção de cátions do que de ânions, o que talvez tenha sido compensado pela maior absorção de N total, possivelmente na forma de nitrato.

Com doses altas de N e curto intervalo de cortes das plantas, houve pequeno acúmulo de NO₃^- solúvel na forragem (Tabela 1), sendo pouco expressivo, pois o limite de teores tóxicos para os animais está entre 243 e 321 mmol_c kg^-1 de NO₃^- (0,34 a 0,45% de N na forma de NO₃^-) na forragem fresca (Whitehead, 1995), correspondendo, respectivamente, a 3.400 e 4.500 mg kg^-1 de nitrogênio na forma de nitrato. Mesmo nas maiores doses de N, esses teores e os relatados por Cantarella et al. (2002) estão abaixo do limite tóxico, indicando boa metabolização de N pela planta, confirmada pela grande produção de massa de matéria seca (Corrêa et al., 2001).

A absorção de cátions aumentou com o acréscimo das doses de N de ambos os fertilizantes, mas o efeito foi maior com o K⁺, e com o nitrato de amônio (Tabela 2). Raij et al. (1988) também relatam efeito positivo do N sobre a absorção de K⁺, em sorgo.

A porcentagem da concentração dos cátions em relação à sua concentração total, na média das cinco doses de N, foi de 60% com K⁺, 20% com Ca²⁺ e 20% com Mg²⁺ quando se usou a uréia, e 61%, 19% e 20%, respectivamente, com o nitrato de amônio (Tabela 3). Com o acréscimo das doses de N, ocorreu aumento linear da participação do K⁺ e decréscimo linear da do Ca²⁺, indicando também maior absorção de K⁺.

Quando o N é absorvido como NO₃^- ocorre competição com os outros ânions e aumento na absorção de cátions para manter o equilíbrio iônico nos tecidos das plantas (Engels & Marschner, 1995). A absorção dos cátions pelas plantas foi maior que a dos ânions, não considerando a do N, com ambos fertilizantes, e maior para o nitrato de amônio que apresenta 50% do seu N na forma de NH₄⁺ (Tabela 2). Provavelmente ocorreu maior absorção pelas plantas do N na forma de NO₃^- com ambos os fertilizantes.

Em virtude do curto intervalo de cortes, pode ter ocorrido rápida nitrificação quando se aplicou uréia, uma vez que o conteúdo de N desse fertilizante se encontra na forma amídica. Como o pH inicial do solo era suficientemente alto para provocar rápida nitrificação do NH₄⁺, tanto do nitrato de amônio quanto da hidrólise da uréia, pode-se inferir que as plantas absorveram mais NO₃^- do que NH₄⁺. Mello (1987), citando diversos autores, relata que a nitrificação está relacionada ao pH do solo, com faixa ótima em torno de 7,0, mas também pode ocorrer em solo com pH próximo de 4,0. Embora o pH do solo, após o término deste experimento, na camada de 0–10 cm, tenha apresentado tendência de redução com a dose de 200 kg ha^-1 corte^-1 de N, sendo esta mais acentuada com o nitrato de amônio, isto não impediu a nitrificação, confirmada pelos íons NO₃^- no solo quando foi usado o nitrato de amônio (Tabela 4). A presença desses íons também indica maior absorção de NO₃^- pelas plantas adubadas com a maior dose de N, em especial com nitrato de amônio.

Cox & Reisenauer (1973) verificaram em trigo que o aumento da taxa de absorção de NO₃^- elevou a taxa de absorção de P, K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺, quando eram fornecidos NO₃^- e NO₃^-+NH₄⁺ , mas quando foi fornecido somente NH₄⁺, aumentos na taxa de absorção de NH₄⁺ reduziram a absorção de Ca²⁺ e Mg²⁺. Também foi verificado aumento na taxa de absorção de P, K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺, evidenciando que as plantas absorveram mais NO₃^- que NH₄⁺ (Tabela 2).

Raij & Diest (1979) verificaram em trigo-sarraceno maior absorção de cátions, causando acidificação do solo. Além disso, o trigo absorveu mais ânions, aumentando o pH do solo, indicando excreção de HCO₃^- na rizosfera (Föhse et al., 1991). Raij et al. (1988) verificaram em sorgo absorção alcalina (maior absorção de ânions) com nitrato de cálcio e de magnésio; absorção acídica (maior absorção de cátions) com o sulfato de amônio; e pequena absorção de cátions, porém maior que a de ânions, com nitrato de amônio. O pH da camada 0–10 cm do solo, no final do experimento, sofreu redução no tratamento que recebeu 200 kg ha^-1 corte^-1 de N com os dois adubos, maior com nitrato de amônio (Tabela 4), o contrário do esperado quando ocorre absorção maior de ânions e o N é absorvido preferencialmente como NO₃^-. Jarvis & Robson (1983) verificaram pequeno decréscimo na acidez do solo quando as plantas de trevo absorviam NO₃^- e atribuíram o fato à possibilidade dos íons básicos, excretados pelas plantas, terem sido removidos por lixiviação.

O nitrato de amônio geralmente acidifica menos que a uréia (Malavolta, 1981), porque fornece potencialmente menos NH₄⁺, cuja nitrificação reduz o pH do solo. Portanto, esperar-se-ia redução menor no pH do solo com nitrato de amônio, pois a metade do N já está na forma de NO₃^-, o contrário do observado neste trabalho, e corroborado por Mello (1987) e Cantarella et al. (2003). Porém, a diferença na absorção de cátions e ânions foi maior com nitrato de amônio. Kirkby & Knight (1977) relatam que plantas supridas com N na forma de nitrato aumentam a síntese de ânions orgânicos, com aumento na absorção dos cátions inorgânicos K⁺, Ca²⁺ e Mg²⁺. Portanto, o valor baixo do pH final do solo pode ter sido induzido pelas plantas para manter o equilíbrio iônico em seus tecidos, pela maior absorção de Ca²⁺, Mg²⁺ e K⁺, provocando a excreção de íons H⁺ (Engels & Marschner, 1995). A absorção de NO₃^- também pode ocorrer com troca de OH^- sem absorção de cátions (Kirkby & Amstrong, 1980). Esta troca NO₃^-/OH^- parece predominar nos capins, cuja absorção de ânions é quase duas vezes a de cátions (Mengel & Kirkby, 1987). Provavelmente no capim-coastcross a absorção de NO₃^- induziu a absorção dos cátions (Tabela 2).

As plantas adubadas com uréia apresentaram menor absorção de N, que pode ser devida às perdas por volatilização de NH₃ da uréia (Cantarella et al., 2001) (Tabela 2). Com nitrato de amônio provavelmente as plantas absorveram mais N na forma de nitrato, principalmente nas doses mais elevadas de N, pois com a uréia, todo o N é inicialmente convertido a NH₄⁺.

A acidificação do solo também está associada com a depleção de cátions básicos por causa da lixiviação de NO₃^- (Bouman et al., 1995). Grandes perdas de N pela volatilização de NH₃ da uréia podem explicar a diferença entre fontes na acidificação do solo, porque essas perdas reduzem o acúmulo de N inorgânico no solo, e menos nitrato é lixiviado com uréia (Cantarella et al., 2003). Provavelmente, esse decréscimo do pH também seja verificado porque, em doses altas de N com o nitrato de amônio, os teores de N na forma de NO₃^- no solo eram mais elevados que em doses baixas de N (Primavesi et al., 2001).

A absorção de ânions aumentou com o acréscimo das doses de N, sendo maior com o nitrato de amônio (Tabela 2), mesmo para os elementos cujo teor na de matéria seca diminuiu por causa do grande aumento da produção de forragem (Tabela 1). A absorção do Cl^- foi superior à dos demais ânions, exceto provavelmente à do NO₃^-. Com nitrato de amônio, a absorção do Cl^- aumentou até a dose de 100 kg ha^-1 corte^-1 de N, e decresceu na dose de 200 kg ha^-1corte^-1 de N, embora maior quantidade de Cl^- tenha sido fornecida às plantas nas parcelas que receberam 100 e 200 kg ha^-1corte^-1 de N, indicando provável competição aniônica com NO₃^-, que chegou a acumular em forma solúvel.

O aumento das doses de N provocou decréscimo linear da porcentagem da concentração dos ânions em relação à sua concentração total, com H₂PO₄^- e SO₄^2-, e aumento com Cl^- até a dose 100 kg ha^-1corte^-1 de N, indicando também maior absorção de Cl^- em relação aos outros nutrientes (Tabela 3). A absorção do Cl^-, muitas vezes subestimada, foi maior que a do SO₄^2- e a do H₂PO₄^-, independentemente da fonte de nitrogênio. Isto pode ter sido verificado em virtude de os íons NO₃^-, K⁺ e Cl^- serem absorvidos mais rapidamente que os íons Ca²⁺ e SO₄^2- (Mengel & Kirkby, 1987).

Conclusões

1. A absorção de cátions e de ânions pelo capim-coastcross aumenta em função das doses de N aplicadas tanto na forma de uréia, como de nitrato de amônio, sendo maior com o nitrato de amônio.

2. Doses altas de nitrogênio aplicadas em capim-coastcross, na forma de uréia ou de nitrato de amônio, favorecem a absorção de cátions e de ânions.

Agradecimentos

Ao convênio Embrapa-Petrobrás, pela contribuição com uma parte dos recursos financeiros; ao CNPq, pela bolsa concedida a Odo Primavesi.

Recebido em 14 de junho de 2004 e aprovado em 4 de outubro de 2004

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Jun 2005
• Data do Fascículo
  Mar 2005

Histórico

• Aceito
  04 Out 2004
• Recebido
  14 Jun 2004