Movimentação de nitrato e amônio em colunas de solo

Araújo, Alexandre Romeiro de; Carvalho, João Luís Nunes; Guilherme, Luiz Roberto Guimarães; Curi, Nilton; Marques, João José

doi:10.1590/S1413-70542004000300008

Resumos

No sistema de plantio convencional, a prática anual de revolvimento do solo provoca alterações nas propriedades físicas, como diminuição da porosidade, modificação da estabilidade de agregados e destruição dos canais deixados pelo sistema radicular. No sistema de plantio direto, não há revolvimento do solo. Portanto, a aplicação de calcário, assim como de N, deve ser feita em superfície, em razão da impossibilidade de sua aplicação em profundidade. Objetivou-se com este trabalho estudar a movimentação de NO- e NH+ em colunas de solo indeformado, com e sem aplicação de calcário. Conduzido em casa-de-vegetação, utilizaram-se tubos de PVC com 0,2 m de diâmetro e 0,2 m de comprimento. As amostras de um Latossolo Vermelho Distrófico típico de textura muito argilosa, localizado no campus da UFLA, foram retiradas do horizonte A (0-0,2 m) inde-formadas. A irrigação e a análise do lixiviado foram feitas diariamente. No lixiviado, foram medidos o NO- e o NH+ . As análises de nitrato foram feitas por dois métodos diferentes, sendo um pela redução do nitrito na coluna de Cd-Cu e o outro por um eletrodo seletivo; as análises de NH+ foram feitas pelo método do Nessler. O delineamento experimental utilizado foi o delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. Mesmo com doses realistas de adubos nitrogenados (200 kg N ha') e em Latossolos muito argilosos, com moderados a altos teores de óxidos de Fe e gibbsita, a lixiviação de NO- é uma realidade.

Lixiviação; nitrogênio; colunas de solo

In the conventional tillage, the annual practice of revolving the soil leads to modifications in the soil physical properties as decrease of the porosity, modification of aggregate stability and destroction of the channels left by the root system. In the no-till system, there is no revolving of the soil. Therefore, liming as well as nitrogen fertilization applied must be made on the surface due to impossibility of this application in depth. The objective of this work was to study the movement of NO-and NH+ in undisturbed soil columns, with and without liming application. The present study was carried out in the greenhouse using PVC tubes of 0.2 m of diameter and 0.2 m of length using a very clayey typical dystroferric Red Latosol, located in the UFLA campus. The undisturbed soil samples were taken in the A horizon (0-0.2 m). The irrigation and the analyses of the leached water were made daily. In the leached water, it were measured NO- and NH+ . The NO- analysis were done by two different methods. The first one is based on the NO- reduction to NO- in a Cd-Cu column. The second method used a selective electrode. The NH+ were done by the Nessler method. The experimental design was the complete randomized, with three replications. Even with usual doses of N (200 kg ha-1) amendments in a very clayey Latosols, with moderate to high Fe and Al oxide content, NO- leaching was observed.

Leaching; nitrogen; soil columns

AGRONOMIA

Alexandre Romeiro de Araújo^I; João Luís Nunes Carvalho^II; Luiz Roberto Guimarães Guilherme^III; Nilton Curi^III; João José Marques^III

^IMestrando em Solos e Nutrição de Plantas do Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras/UFLA - Caixa Postal 37 - 37200-000 - Lavras, MG

^IIBolsista de Iniciação Científica - CNPq

^IIIProfessor do Departamento de Ciência do Solo da UFLA

RESUMO

No sistema de plantio convencional, a prática anual de revolvimento do solo provoca alterações nas propriedades físicas, como diminuição da porosidade, modificação da estabilidade de agregados e destruição dos canais deixados pelo sistema radicular. No sistema de plantio direto, não há revolvimento do solo. Portanto, a aplicação de calcário, assim como de N, deve ser feita em superfície, em razão da impossibilidade de sua aplicação em profundidade. Objetivou-se com este trabalho estudar a movimentação de NO^- e NH+ em colunas de solo indeformado, com e sem aplicação de calcário. Conduzido em casa-de-vegetação, utilizaram-se tubos de PVC com 0,2 m de diâmetro e 0,2 m de comprimento. As amostras de um Latossolo Vermelho Distrófico típico de textura muito argilosa, localizado no campus da UFLA, foram retiradas do horizonte A (0-0,2 m) inde-formadas. A irrigação e a análise do lixiviado foram feitas diariamente. No lixiviado, foram medidos o NO^- e o NH+ . As análises de nitrato foram feitas por dois métodos diferentes, sendo um pela redução do nitrito na coluna de Cd-Cu e o outro por um eletrodo seletivo; as análises de NH+ foram feitas pelo método do Nessler. O delineamento experimental utilizado foi o delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. Mesmo com doses realistas de adubos nitrogenados (200 kg N ha') e em Latossolos muito argilosos, com moderados a altos teores de óxidos de Fe e gibbsita, a lixiviação de NO^- é uma realidade.

Termos para indexação: Lixiviação, nitrogênio, colunas de solo.

ABSTRACT

In the conventional tillage, the annual practice of revolving the soil leads to modifications in the soil physical properties as decrease of the porosity, modification of aggregate stability and destroction of the channels left by the root system. In the no-till system, there is no revolving of the soil. Therefore, liming as well as nitrogen fertilization applied must be made on the surface due to impossibility of this application in depth. The objective of this work was to study the movement of NO^-and NH+ in undisturbed soil columns, with and without liming application. The present study was carried out in the greenhouse using PVC tubes of 0.2 m of diameter and 0.2 m of length using a very clayey typical dystroferric Red Latosol, located in the UFLA campus. The undisturbed soil samples were taken in the A horizon (0-0.2 m). The irrigation and the analyses of the leached water were made daily. In the leached water, it were measured NO^- and NH+ . The NO^- analysis were done by two different methods. The first one is based on the NO^- reduction to NO^- in a Cd-Cu column. The second method used a selective electrode. The NH+ were done by the Nessler method. The experimental design was the complete randomized, with three replications. Even with usual doses of N (200 kg ha^-1) amendments in a very clayey Latosols, with moderate to high Fe and Al oxide content, NO^- leaching was observed.

Index terms: Leaching, nitrogen, soil columns.

INTRODUÇÃO

Uma preocupação em âmbito mundial é a contaminação de recursos hídricos com nitrato per-colado de solos agrícolas. A grande mobilidade do íon NO^- no solo, aliada à crescente utilização de fertilizantes minerais nitrogenados, gera uma grande preocupação em diversas áreas do planeta, por causa da eutrofização de águas superficiais e da contaminação de águas subterrâneas, as quais, muitas vezes, são a principal fonte desse recurso natural para grandes populações (MUCHOVEJ e RECHCIGL, 1995).

A poluição das águas e do solo constitui-se num dos mais sérios problemas ecológicos decorrentes da atividade humana da atualidade. Os fertilizantes usados na agricultura contêm grandes concentrações de N e P. Esses elementos são importantes nutrientes para as plantas, inclusive para as plantas aquáticas, especialmente as algas. Em condições de abundância de N e P, as algas crescem excessivamente. A decomposição dessas algas por microrga-nismos saprófitas consome oxigênio em demasia, podendo prejudicar outras formas de vida aquática, como peixes. A esse fenômeno, dá-se o nome de eutrofização.

Embora inicialmente fosse julgado que as perdas de ^NO₃ por lixiviação em solos brasileiros fossem mínimas (Vitousek, 1983; Reis e Barros, 1990), devido à existência de cargas elétricas positivas em profundidade no solo (Dynia, 2000), verifica-se em estudos recentes que mesmo Latossolos podem apresentar lixiviação de nitrato. Oliveira et al. (2001) observaram perdas acima de 100 kg NO3^-ha-1 ano-1 em solos que receberam lodo de esgoto ou mesmo adubação nitrogenada convencional para a cultura da cana-de-açúcar. Lixiviação de NO₃ dessa magnitude representa um óbvio problema ambiental. Mesmo em solos eletropositivos e com alto teor de argila, Dynia (2000) observou que o ^NO₃ movimentava-se além da zona de exploração ra-dicular da maioria das culturas, alcançando profundidades entre 2 e 6 m e acumulando-se aí. Além disso, a lixiviação de ^NO₃ também contribui para aumentar a lixiviação de Ca e Mg (Cahn et al., 1993).

Realizou-se este trabalho com o objetivo de estudar a movimentação de NO^- e NH+ em colunas de solo indeformado, com e sem aplicação de calcário.

MATERIAL E MÉTODOS

O solo utilizado no experimento foi o horizonte A de um Latossolo Vermelho distroférrico típico, textura muito argilosa (770 g kg^-1), localizado no Campus da UFLA, com 234 g kg^-1 de Fe2O3 na TFSA, determinado por ataque sulfúrico, e com 308 g kg^-1 de gibbsita na TFSA, determinado por análise termo-diferencial.

As colunas utilizadas neste experimento possuíam 0,20 m de diâmetro por 0,20 m de altura. Para que essas colunas fossem retiradas do solo indeforma-das, utilizou-se um anel de aço inox, que era acoplado em sua base, de modo a facilitar a penetração das colunas no solo, causando, assim, uma perturbação mínima na estrutura original do solo.

O volume de poros foi calculado pela fórmula:

Em que: VTP é o volume total de poros; Ds, a densidade do solo; e Dp, a densidade de partículas. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: Tratamento 1 - testemunha (T) Tratamento 2 - calcário superficial com uréia (CSU) Tratamento 3 - sem calcário com uréia (U).

A dose de calcário utilizada foi de 1,5 t ha^-1. Em se tratando de calagem superficial, segundo Lopes (1999), essa dose pode ser dividida por três quando se trata de amostragem de 0 a 0,2 m. Assim, a dose encontrada foi dividida por três, sendo calculada pelo método da saturação por bases (5ª aproximação) para elevá-la a 70%. Assim, a dose aplicada foi 0,5 t ha^-1, o que equi-vale a 1,57 g por coluna que recebeu o calcário. O calcário foi aplicado superficialmente no dia do início do experimento. A dose de uréia utilizada foi de 200 kg N ha^-1, o que equivale a 0,674 g por coluna de PVC, parcelados em duas vezes: no início do experimento e 15 dias depois.

A irrigação, com água desmineralizada, neste ensaio foi de aproximadamente 1000 mL a cada dois dias. Durante os 30 dias de duração do experimento, em dias alternados, aplicaram-se 250 mL quatro vezes ao dia, em intervalos de três horas, iniciando-se às 7 horas. A quantidade irrigada ao final do ensaio foi equivalente a ~480 mm de precipitação.

O volume lixiviado era coletado diariamente. Nas amostras de lixiviado, foram feitas, a cada dois dias, análises de NO₃^- , pelos métodos da redução a NO^- em coluna de Cu-Cd, e pelo eletrodo seletivo. O ^NH₄⁺ foi determinado pelo método de Nessler (APHA, 1989). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com três repetições.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste trabalho, a lixiviação de NO₃ e NH+ foi medida nos tratamentos em que foi aplicada uréia, com e sem calcário, e na testemunha. Esses tratamentos foram identificados pela sigla T, CSU e U. Vale ainda lembrar que foram utilizados dois métodos para medir o teor de ^NO₃ , sendo um deles pelo método da coluna de Cd-Cu e o outro por eletrodo seletivo.

Na Figura 1, observa-se uma grande variabilida-de nos dados de NH₄ em relação aos tratamentos em questão, não sendo possível detectar tendências claras. Os tratamentos que receberam uréia apresentaram uma alta lixiviação de ^NH₄ logo no início do experimento. Após isso, houve, contudo, uma menor lixiviação de ^NH₄ no tratamento que recebeu uréia e calcário (CSU). O aumento das cargas negativas do solo, gerado pela calagem, pode ter contribuído para maior retenção de NH₄ . Por outro lado, o maior pH gerado pela cala-gem pode levar a perdas de ^NH₄ por volatilização de NH3.

Na Figura 2, observa-se a quantidade de NO₃ lixiviado no ensaio pelo método da coluna de Cd-Cu, em que se nota que a quantidade de NO₃ tende a aumentar com o aumento do volume de poros percolados. Nota-se, ainda, que no tratamento que recebeu uréia e calcário (CSU), a lixiviação de ^NO₃ foi maior, no decorrer do ensaio, em relação ao tratamento que recebeu apenas uréia, sendo esses tratamentos visivelmente superiores à testemunha. Nota-se na Figura 3, em que também foi analisado o NO₃ , só que pelo eletrodo seletivo, que essa tendência exibiu resultados semelhantes.

Houve uma tendência, contudo, de o método do eletrodo produzir resultados maiores. Davenport e Jabro (2001) também concluíram que o método do eletrodo superestima o teor de ^NO₃ em solos. No presente estudo, NO₃ foi medido em lixiviados e, apesar de também ter superestimado as concentrações de NO₃ , tal superestimação não foi grosseira. No presente experimento, o eletrodo de ^NO₃ mostrou-se compensador, pela facilidade de uso, rapidez e baixo custo.

Corroborando com Ernani et al. (2001), a li-xiviação máxima de N está de acordo com os encontrados pelos pesquisadores acima citados, isto é, o pulso de NO₃ ocorreu mais tarde. Isso obviamente pode ter ocorrido devido à forma de como N foi aplicado. Neste trabalho, aplicou-se na forma de uréia, assim como no caso dos pesquisadores acima citados. Houve, portanto, um certo tempo necessário para a reação de oxidação.

Binkley et al. (1999) afirmam que, em condições de campo, a oxidação de ^NH₄ em ^NO₃ ocorre num prazo de semanas ou meses. Pelos dados do presente estudo, embora em condições de casa-de-vegetação, observa-se que tal reação pode ocorrer num prazo mais rápido. Pelos resultados, verifica-se que a transformação do N-NH2 da uréia em NO3 ocorreu por volta de uma semana após a aplicação desse fertilizante. Existe, contudo, a possibilidade de que esse ^NO₃ tenha vindo não da uréia, mas sim da decomposição da matéria orgânica do solo, estimulada pela aplicação da uréia.

Nos tratamentos em que se utilizou calcário + uréia (CSU), a lixiviação de NO3 foi superior à do tratamento que recebeu apenas uréia (U) (Figura 2). Uma explicação concorre para isso: o calcário aumenta a quantidade de cargas negativas no solo, favorecendo a movimentação de ânions. Apesar de a lixiviação de NO₃ ter sido maior no tratamento (CSU) em ambos os tratamentos, essa lixiviação, por vezes, ultrapassou o limite de 10 mg N L^-1, estabelecido pela legislação americana como o nível máximo de ^NO₃ permitido para águas destinadas ao consumo humano.

CONCLUSÕES

Mesmo com doses realistas de adubos nitroge-nados e em Latossolos muito argilosos, com altos teores de óxidos de Fe e gibbsita, a lixiviação de ^NO₃ e é uma realidade. Isso implica em maiores cuidados no manejo da adubação nitrogenada em razão das enormes implicações econômicas e ambientais envolvidas.

(Recebido para publicação em 26 de maio de 2003 e aprovado em 3 de setembro de 2003)

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