Relação potássio-nitrogênio para o diagnóstico e manejo nutricional da cultura da batata

Nitrogen-potassium relationship for diagnosis of plant nutritional status and fertilization of the potato crop

NUTRIÇÃO MINERAL

Relação potássio-nitrogênio para o diagnóstico e manejo nutricional da cultura da batata

Nitrogen-potassium relationship for diagnosis of plant nutritional status and fertilization of the potato crop

Clarissa Melo Cogo; Jerônimo Luiz Andriolo; Dilson Antônio Bisognin; Rodrigo dos Santos Godoi; Orcial Ceolin Bortolotto; Gean Lopes da Luz

Universidade Federal de Santa Maria, Dep. de Fitotecnia, Camobi, CEP 97105-900 Santa Maria, RS. E-mail: [e-mail], [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi determinar a curva máxima de diluição do K e ajustar a relação com a curva de diluição do N, durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento da batata, para fins de diagnóstico e manejo nutricional. Os tratamentos consistiram de soluções nutritivas com concentrações de K de 3,5; 5,5; 6,5; 8,0 e 9,5 mmol L^-1. O delineamento experimental inteiramente casualizado foi empregado com quatro repetições. Quatro plantas de cada tratamento foram coletadas, em intervalos semanais, para análise do crescimento e determinação dos teores de N e K. A curva máxima de diluição do K foi ajustada e a extração máxima foi determinada durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento da cultura. Observou-se que a estimativa dos teores máximos de K pode ser obtida a partir dos teores críticos de N. As quantidades de K a serem fornecidas, para obtenção de determinada produtividade, podem ser estimadas com base no teor de N nos tecidos.

Termos para indexação:Solanum tuberosum, diluição, nutrição mineral, adubação.

ABSTRACT

The objective of this work was to determine the maximum K dilution curve and the relationship with the N dilution curve, during growth and development of the potato crop, for nutritional diagnosis and fertilization purposes. Treatments consisted of nutrient solutions with K concentrations of 3.5, 5.5, 6.5, 8, and 9.5 mmol L^-1. The completely randomized experimental design was adopted with four replications. Four plants were harvested, at weekly intervals, to quantify plant growth and to determine N and K tissue concentrations. The maximum K dilution curve was adjusted, and the maximum K uptake was determined, during crop growth and development. It was observed that maximum K concentrations might be estimated from critical N concentrations. Quantities of K fertilizers to be supplied to achieve a pre-fixed crop yield can be estimated from tissue N concentration.

Index terms: Solanum tuberosum, dilution, mineral nutrition, fertilization.

Introdução

Elevadas doses de fertilizantes são empregadas na cultura da batata. A exportação de K nos tubérculos é 1,5 vez maior do que a do N e de quatro a cinco vezes maior do que a do P (Yorinori, 2003). O K é importante para a translocação de açúcares e síntese de amido (Reis Junior & Fontes, 1996), o que afeta a produtividade e a qualidade dos tubérculos (Westermann et al., 1994a, 1994b). As indicações de adubação potássica para a cultura da batata, no Rio Grande do Sul, para produtividade acima de 20 t ha^-1, com teores de K no solo muito alto e muito baixo, são de 140 e 220 kg ha^-1 de K₂O, respectivamente (Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, 2004).

Na região Sul do Brasil são realizados dois cultivos anuais, conhecidos como safra e safrinha, em solos com teores elevados de K. Em cada cultivo, é efetuada a adubação da cultura, e o acúmulo desse nutriente pode ocorrer ao longo dos anos. Embora o K seja exigido em alta quantidade, quando em dose excessiva pode reduzir a produção de tubérculos, por interferir no equilíbrio eletroquímico das células, o que afeta a absorção e a disponibilidade fisiológica de Ca²⁺ e Mg²⁺ (Reis Junior et al., 1999).

As atuais indicações de adubação para a cultura da batata estão baseadas unicamente na análise de solo. A exportação de K varia em função da produção de matéria seca, do índice de colheita e de fatores ambientais que interferem nos processos de crescimento e absorção mineral (Fontes, 2001). Por esse motivo, métodos que levem em conta o teor de nutrientes nos tecidos da planta, devem também ser empregados para maximizar a eficiência de uso da adubação.

O N é o elemento para o qual os métodos indiretos de diagnóstico nutricional estão mais desenvolvidos, especialmente a determinação in situ do teor de clorofila das folhas. Para esse nutriente, a concentração crítica (Nc) representa o teor a partir do qual a resposta no crescimento deixa de ser observada, enquanto a concentração máxima (Nm) representa o teor máximo, acima da Nc, que pode ser encontrado nos tecidos da planta (Fontes, 2001).

O teor de clorofila das folhas pode ser relacionado diretamente com a curva crítica de diluição de N, durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento, o que permite diagnósticos diretamente na lavoura. No caso da batata, a curva crítica de diluição de N (Nc) foi previamente ajustada para diferentes cultivares e condições ambientais (Greenwood et al., 1990; Bélanger et al., 2001). Para a cultivar Asterix, no Sul do Brasil, Paula (2005) ajustou equações para a curva crítica de diluição e para a extração de N, tendo considerado a produtividade da cultura. No caso do K, existem indicações na literatura sobre teores nos órgãos da planta, associados a determinados índices de produtividade (Fontes et al., 1996; Reis Junior & Monnerat, 2001; Yorinori, 2003). Porém, esses teores foram obtidos a partir de diferentes doses de adubação potássica aplicadas ao solo e não traduzem a dinâmica de absorção, em relação ao acúmulo de matéria seca da cultura. Resultados sobre as curvas de diluição e das concentrações máxima (Km) e crítica (Kc) do K, para essa cultura, não estão disponíveis na literatura.

Para explicar a absorção do K durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento das plantas, Greenwood & Stone (1998) estenderam para esse nutriente o modelo de diluição do N descrito por Lemaire et al. (1997) que está baseado no crescimento e partição da matéria seca entre um compartimento metabólico, formado pelas folhas, e um compartimento estrutural ou de armazenamento. Os teores e a absorção do N são estimados por meio da dinâmica de crescimento desses dois compartimentos. Greenwood & Stone (1998) aplicaram o modelo para o K, sob a hipótese de que sua concentração decresce com o aumento da biomassa das culturas e mantém uma relação de proporcionalidade com a concentração crítica de N. Os autores validaram o modelo ao empregar resultados de experimentos com 16 espécies de hortaliças e confirmaram a existência dessa relação, tanto para a concentração crítica quanto para concentração máxima de K. Essa validação, no entanto, não foi feita para a cultura da batata.

O objetivo deste trabalho foi determinar a curva máxima de diluição do K, ajustar a relação com a curva de diluição do N, durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento da cultura, e fazer inferências sobre o emprego de uma relação simples entre esses dois nutrientes no manejo da adubação da cultura da batata.

Material e Métodos

O trabalho foi realizado em abrigo telado de 200 m², do Dep. de Fitotecnia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Sacolas de polietileno de 4 dm³, com 1,4 kg de substrato orgânico (PlantmaxHA) foram dispostas sobre calhas revestidas com polietileno dupla-face, de coloração branca (100 µm de espessura), com a declividade de 1%. As sacolas foram dispostas em um arranjo de 1 m entre linhas e 0,30 m entre sacolas.

A análise química do substrato foi efetuada no Lab. de Análise de Solos da UFSM, conforme Tedesco et al. (1995), e indicou teores disponíveis de 95, 1.506, 7.831 e 2.948 mg kg^-1 de P, K, Ca e Mg, respectivamente. Um tubérculo da cultivar Asterix foi plantado em cada sacola, no dia 28 de agosto de 2004. As plantas foram tutoradas com tela plástica de malha de 0,10 m, instalada a 0,25 m acima das sacolas.

Os tratamentos foram constituídos por cinco soluções nutritivas, com concentrações de K de 3,5 (T1), 5,5 (T2), 6,5 (T3), 8 (T4) e 9,5 mmol L^-1 (T5). Os demais nutrientes foram fornecidos nas concentrações: 13 mmol L^-1 de NO₃^-/NH₄⁺ ; 2 mmol L^-1 de H₂PO₄^-; 1 mmol L^-1 de SO₄^2-; 1 mmol L^-1 de Mg²⁺; 2 mmol L^-1 de Ca²⁺; 0,03 mg L^-1 de Mo; 0,26 mg L^-1 de B; 0,06 mg L^-1 de Cu; 0,50 mg L^-1 de Mn; 0,22 mg L^-1 de Zn e 4 mg L^-1 de Fe. Os fertilizantes empregados foram o nitrato de potássio, sulfato de potássio, nitrato de cálcio (calcinit), nitrato de amônio, monofosfato de potássio e sulfato de magnésio.

O cálculo do equilíbrio eletroquímico dos macronutrientes e das quantidades de sais micronutrientes foi feito de acordo com Andriolo (1999). A condutividade elétrica da solução nutritiva foi de 1,7; 1,87; 2,19; 2,51 e 2,72 dS m^-1, respectivamente, para T1, T2, T3, T4 e T5.

O pH foi mantido entre os limites de 5,3 e 6,0. As soluções nutritivas foram fornecidas diariamente por meio de tubos gotejadores, em sistema aberto e com drenagem perdida. Empregou-se um gotejador de vazão igual a 1,4 L h^-1, para cada sacola, e um coeficiente de drenagem de 20% (Andriolo, 1999). Após cada fertirrigação, os volumes drenados na extremidade inferior da calha foram recolhidos e medidos. A diferença entre o volume fornecido e drenado foi considerada como volume retido em cada sacola. A freqüência diária das fertirrigações foi ajustada à demanda hídrica da cultura, estimada com base na radiação solar e na área foliar de hortaliças cultivadas no mesmo local, em ambiente protegido (Dalsasso et al., 1997). O volume de solução nutritiva retida para cada planta, no decorrer do período experimental, totalizou 6,7 L por planta, correspondente a 912,3, 1.433,7, 1.694,3, 2.085,3 e 2.476,3 mg por planta de K, para cada tratamento.

O delineamento experimental inteiramente casualizado foi empregado, com quatro repetições de uma fileira com 25 sacolas. As plantas bordaduras entre parcelas e entre plantas, de diferentes coletas, não foram empregadas para efetuar determinações.

A partir dos 32 dias após o plantio, foram coletadas, em intervalos semanais, quatro sacolas com plantas de cada tratamento para análise do crescimento. Imediatamente após a coleta, foram separados os limbos foliares, pecíolos e hastes e tubérculos, e foi determinada a massa de matéria fresca. Para a obtenção da massa de matéria seca, essas frações foram colocadas em estufa de circulação forçada de ar, à temperatura de 60ºC, até massa constante. A massa de matéria seca total foi obtida pela soma dessas frações. O experimento foi encerrado aos 73 dias após o plantio, quando foi constatado o início da senescência das plantas.

A matéria seca foi moída em moinho tipo Wiley. Os teores de K foram determinados por espectrofotometria de chama, e os de nitrogênio pelo método Kjeldahl, conforme descrito por Tedesco et al. (1995). Os teores dos nutrientes na matéria seca foram empregados para ajustar os coeficientes do modelo de diluição do N (Lemaire et al., 1997) e do K (Greenwood & Stone, 1998), por meio da seguinte equação: N/K (dag kg^-1) = a MS^-b, em que N/K representa a concentração de N ou de K; MS é a massa de matéria seca da parte aérea, em t ha^-1; a e b são coeficientes de ajuste. A estimativa das quantidades de cada nutriente extraídas pelas culturas com massa de matéria seca acumulada da parte aérea igual ou superior a 1 t ha^-1 foi obtida por meio da equação transformada: N/K (kg ha^-1) = 10a MS ^(1-b).

Resultados e Discussão

Não foram observadas diferenças significativas nas concentrações de K na matéria seca em plantas inteiras, nas coletas efetuadas durante o ciclo de crescimento e desenvolvimento, nos cinco tratamentos. Esses resultados permitem ajustar uma única curva, que representa a curva máxima de diluição do K (Figura 1), uma vez que foram utilizadas as concentrações máximas possíveis para a cultivar Asterix.

Os dados entre coletas periódicas ajustaram-se ao mesmo modelo potencial, empregado por outros autores, para explicar a diluição do N durante o ciclo da cultura da batata (Greenwood et al., 1990; Bélanger et al., 2001; Paula, 2005). Uma única curva de diluição foi ajustada com os resultados de todos os tratamentos, com K (dag kg^-1) = 5,54MS^-0,317 e r² = 0,90. A concentração de K estimada pela equação, nas fases iniciais do ciclo de desenvolvimento, foi de 5,54 dag kg^-1. Essa concentração foi 11,9% superior àquela obtida pela aplicação do modelo potencial de diluição, nos resultados de Yorinori (2003) para a cultivar Atlantic, que foi de 4,95 dag kg^-1. A intensidade da diluição, representada pelo coeficiente b igual a -0,317, foi menos acentuada do que aquela relativa aos resultados de Yorinori (2003), cujo valor foi de -0,40.

Os resultados da concentração de N também se ajustaram ao modelo potencial, sem diferir significativamente da curva crítica de diluição ajustada anteriormente por Paula (2005) para a mesma cultivar, no mesmo local (Figura 1). Isso significa que as quantidades de N, fornecidas pela solução nutritiva, foram suficientes para atender à demanda de N necessária à produtividade potencial da cultura, em todos os tratamentos.

Uma relação linear foi ajustada entre os teores de K e N na planta inteira, durante todo o ciclo da cultura, que indicou que o acúmulo desses dois nutrientes obedece a uma relação simples de proporcionalidade (Figura 2). A concentração de N pode ser empregada como variável independente, para estimar tanto a concentração de K necessária na planta, quanto as quantidades a serem fornecidas pela adubação, por meio das equações do modelo de diluição.

O teor de K nas folhas não demonstrou relação com o acúmulo de matéria seca das plantas, nos tratamentos com as menores disponibilidades (T1, T2 e T3) (Figura 3 A). Entretanto, o teor aumentou em T4 e T5. Tendência oposta foi observada nas hastes e tubérculos, onde os teores diminuíram linearmente, à medida que avançou o ciclo de crescimento e desenvolvimento das plantas (Figura 3 B). Nesses dois órgãos, não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Os teores de K foram 2,2 vezes maiores nas hastes do que nos tubérculos.

A diluição do K em plantas de batata, no decorrer do ciclo de crescimento e desenvolvimento, seguiu o modelo potencial descrito para o N por Paula (2005). O fato de os dois nutrientes se ajustarem a um modelo de diluição similar pode ser atribuído às funções fisiológicas dos dois nutrientes no metabolismo das plantas. Enquanto o N está associado, principalmente, com a síntese de proteínas e clorofila, o K é o principal regulador iônico, que afeta, entre outros processos, a ativação das enzimas, o transporte de solutos, os tropismos e a abertura e fechamento dos estômatos. Isso significa que esses dois nutrientes concentram-se em órgãos com elevada atividade metabólica, a qual está associada ao crescimento, à diferenciação e aos mecanismos de regulação (Greenwood & Stone, 1998; Shabala, 2003).

Na planta inteira, os teores representaram o resultado ponderal do produto entre o teor nos tecidos de cada órgão e a fração representada por esses órgãos na composição da matéria seca total da planta. A diluição no decorrer do ciclo da cultura foi determinada pelo metabolismo e, também, pelas relações de competição que regem a partição da matéria seca entre os órgãos da planta. Nas fases iniciais do ciclo de crescimento e desenvolvimento, as folhas e hastes constituíram os principais drenos na planta, com teores máximos de K, respectivamente, de 4,3 e 10,4 dag kg^-1 (Figura 3 A e B). Nas fases finais, os tubérculos representaram aproximadamente 80% da massa de matéria seca total, com teores máximos de K de 2,5 dag kg^-1.

Os teores de N, empregados para estabelecer a relação N/K, confirmaram também a curva crítica de diluição do N, ajustada anteriormente para a mesma cultivar por Paula (2005). Para esse nutriente, são disponíveis métodos indiretos de diagnóstico, baseados no teor de clorofila e na reflexão/irradiação da cobertura vegetal, os quais oferecem maior rapidez que as análises químicas (Fontes, 2001). Além disso, o diagnóstico pode ser feito diretamente na lavoura, como ferramenta da agricultura de precisão. Uma vez concluída a diagnose do N, a diagnose do K poderá ser estimada por meio da relação ajustada.

Pôde-se estimar as quantidades de N e K extraídas, para atingir determinado nível de produtividade de tubérculos, por meio das equações do modelo (Tabela 1). Neste trabalho, estas estimativas foram feitas, tendo-se considerado que os tubérculos detêm um teor de matéria seca de 20% e acumulam 80% da matéria seca total da planta (Paula, 2005; Cogo et al., 2006). No caso de outros genótipos de batata, ajustes poderão ser necessários, levando-se em conta principalmente a partição da matéria seca entre a parte aérea e os tubérculos.

Com o emprego das equações do modelo de diluição, obteve-se a quantidade extraída de 1,9 kg de K, para cada unidade de N extraído pela cultura (Tabela 1). Essa quantidade é 26,6% superior àquela determinada por Yorinori (2003). A extração máxima de K, para atingir a produtividade de tubérculos de 33 t ha^-1, foi de 226 kg de K₂O por hectare. Essa quantidade é 61,4% superior à dose de adubação potássica recomendada pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (2004), que é de 140 kg ha^-1, para solos com teores muito altos desse nutriente. Isso significa que o manejo atual da adubação da cultura da batata, nessa região, deve ser ajustado aos níveis de produtividade, a fim de evitar o esgotamento da fertilidade do solo.

Conclusão

As quantidades de nitrogênio e potássio a serem fornecidas pela adubação da cultura da batata podem ser estimadas por meio de uma relação simples de proporcionalidade entre a curva máxima de diluição do potássio e a curva crítica de diluição do nitrogênio.

Agradecimentos

A Luís Francisco Finamor, do Lab. de Análises Químicas, do Dep. de Solos, da UFSM, pela realização das análises minerais; à Fapergs, pelo auxílio financeiro ao projeto de pesquisa e pela concessão de bolsa.

Recebido em 14 de março de 2006 e aprovado em 4 de outubro de 2006

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  07 Fev 2007
• Data do Fascículo
  Dez 2006

Histórico

• Recebido
  14 Mar 2006
• Aceito
  04 Out 2006