Extração de nutrientes e produtividade de genótipos de milho afetados por níveis de palha

Extraction of nutrients and yield of corn genotypes affected by levels of straw

SOLOS

Extração de nutrientes e produtividade de genótipos de milho afetados por níveis de palha

Extraction of nutrients and yield of corn genotypes affected by levels of straw

João Carlos de Moraes Sá^I; Ademir de Oliveira FerreiraII, ^*; Clever Briedis^III; Ângelo Marcio Vieira^IV; André Gradowski de Figueiredo^V

^IDepartamento de Solos e Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Paraná, Brasil

^IIPrograma de Pós-graduação em Ciência do Solo, Departamento de Manejo e Conservação do Solo, Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, 97105-900, Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil

^IIIPrograma de Pós-graduação em Agronomia, Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Paraná, Brasil

^IVCoamo Agroindustrial Cooperativa, Coronel Vivida, Paraná, Brasil

^VMonsanto do Brasil Ltda., Departamento de Tecnologia, São Paulo, São Paulo, Brasil

RESUMO

Em um Latossolo Vermelho argiloso, localizado no município de Ponta Grossa, Estado do Paraná, foi avaliada a extração de nutrientes e a produtividade de genótipos de milho, submetidos a níveis de palha no sistema plantio direto. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso dispostos em parcelas subdivididas com três repetições. A parcela foi constituída por três níveis de palha na superfície do solo (sem palha; 5,0 e 10,0 t ha^-1) e a subparcela foi constituída por genótipos de milho (13 genótipos). A ordem do ganho relativo na extração total de nutrientes em relação a 5,0 e 10,0 t ha^-1 de palha foi K > P > N, cujos valores foram de 30,4 e 47,1, 17,6 e 26,4 e 5,4 e 11,3%, respectivamente. Os genótipos de milho apresentaram comportamento diferenciado em relação à extração de nutrientes e à produtividade de grãos, em função da adição de quantidades de palha de aveia-preta na superfície do solo, em sistema de plantio direto em fase inicial. O aumento na quantidade de palha na superfície do solo não afetou significativamente a média geral de produtividade do experimento. O aumento na quantidade de palha na superfície do solo resultou em maior extração total de N, P e K, embora não tenha afetado a extração total dos elementos Ca, Mg e S pela planta de milho. A ordem decrescente na extração de nutrientes pelos genótipos pela adição de quantidades de palha foi: K > P > N > S > Ca=Mg.

Palavras-chave: cobertura do solo, Zea mays, plantio direto.

ABSTRACT

In a clayey Red Latosol, located in Ponta Grossa - PR, the nutrient uptake and yield of corn genotypes was evaluated, affected by levels of black oat crop residues in no-tillage. The experimental design was a randomized block design arranged in split-plot with three replications. The plot consisted of three levels of black oat crop residues maintained on the soil surface (without straw, 5.0 and 10.0 ton. ha^-1), and the sub-plots comprised of 13 corn genotypes. The order of the gain on the total uptake of nutrients compared to 5.0 and 10.0 ton. ha-1 straw was K> P> N, with values of 30.4 and 47.1, 17.6 and 26.4, and 5.4 and 11.3%, respectively. The genotypes differed significantly for nutrient uptake and grain yield, due to the added amounts of black oat crop residue on soil surface in no-tillage system in the initial phase. The increase of crop residue amount on the soil surface did not affect the mean yield of the experiment. The increase in the amount of crop residue on the soil surface resulted in greater total uptake of N, P and K, but did not affect the total uptake of Ca, Mg and S by corn plants. The order in nutrient uptake by the genotypes because affected by crop residue addition was: K> P> N> S> Ca = Mg.

Keywords: soil cover, Zea mays, no-tillage.

Introdução

Atualmente no Brasil, a área cultivada com o sistema plantio direto (SPD) é cerca de 25,5 milhões de hectares (DERPSCH, 2010). Inúmeros trabalhos têm constatado maior eficiência desse sistema de manejo do solo em relação ao preparo convencional na melhoria de propriedades físicas, químicas e biológicas, além do maior retorno econômico.

Nas décadas dos 80 e 90, o principal questionamento na área de solos foi sobre o manejo da fertilidade, destacando modo de aplicação de fertilizantes, o uso de nitrogênio e a correção da acidez do solo (CAIRES et al., 2002; SÁ, 2007).

Um dos requisitos para o sucesso do plantio direto é uma adequada cobertura do solo, a qual evita a ação nociva do impacto da gota da chuva (FERREIRA et al., 2010), propicia bom controle de ervas daninhas e incremento uniforme de matéria orgânica no solo Esses fatores, conjuntamente, atuam melhorando as características químicas, físicas e biológicas, com reflexos na qualidade do solo e na estabilização da produção (VEZZANI; MIELNICZUK, 2009, 2011). O sucesso desse sistema de cultivo é dependente da rotação de culturas e, principalmente, da produção de palhada, sendo um reservatório de nutrientes liberados paulatinamente pela ação dos microrganismos, e contribuindo para o aumento da estabilidade estrutural e proteção do solo contra a erosão hídrica (FRANCHINI et al., 2000). Outro fator determinante do sucesso do sistema de plantio direto é a escolha da espécie de cobertura do solo, será ela com seus benefícios intrínsecos que proporcionará maior ou menor ciclagem de nutrientes benéficos à cultura em sucessão. Dentre as principais características buscadas, as plantas utilizadas como fonte de cobertura vegetal devem proteger o solo e melhorar as suas características físicas, químicas e biológicas para a cultura subsequente, contribuindo com o suprimento de nitrogênio, incrementando assim o rendimento de grãos (AMADO et al., 2000; AITA et al., 2001, 2003; TORRES et al., 2005). Algumas espécies merecem destaque por seus benefícios físico-químicos ao solo, entre elas a aveia-preta, a ervilhaca-peluda e o nabo-forrageiro, como plantas antecessoras de inverno (AMADO et al., 2000; CERETTA et al., 2002; MARTINS et al., 2005).

O milho, pela sua alta produção de matéria seca e elevada relação C/N, é uma cultura chave para o sucesso do plantio direto (SÁ et al., 2001; FERREIRA et al., 2009). Do ponto de vista nutricional, ela é considerada exigente e o suprimento de nutrientes em quantidade adequada é um ponto chave para aumentar a produtividade desta cultura (FANCELLI; DOURADO-NETO, 2000). A quantidade de nutrientes extraídos dependerá da produtividade obtida e do acúmulo de nutrientes nos grãos e em outras partes da planta (POLLMER et al., 1979). De maneira geral, as extrações de nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), Cálcio (Ca) e magnésio (Mg) aumentam com o acréscimo da produtividade. O N é o nutriente absorvido em maior quantidade (FERNANDES et al., 2005), seguido do K, P, Ca e Mg (VASCONCELLOS et al., 1998).

Diversos trabalhos mostraram o efeito da mineralização dos resíduos culturais no acúmulo de nutrientes na camada superficial do solo influenciando as culturas em rotação (SÁ et al., 2001, 2007). Recentemente, Ferreira et al. (2009) reportaram que genótipos de milho apresentam comportamento diferenciado no aproveitamento do nitrogênio mineralizado da palha e no comprimento radicular quando submetidos a diferentes quantidades de palha de aveia preta na superfície do solo.

Este trabalho testa a hipótese de que quanto maior a quantidade de palha, maior a extração de nutrientes, consequentemente maior a produtividade da cultura de milho em sistema de plantio direto. O objetivo do trabalho foi avaliar a extração de nutrientes e produtividade de genótipos de milho, submetidos a níveis de palha no sistema plantio direto.

Material e métodos

O experimento foi conduzido na Estação Experimental da Monsanto do Brasil, nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003, situada na cidade de Ponta Grossa, região Centro-Sul do Estado do Paraná, cujas coordenadas geográficas de referência são: 50º 20' W e 25º 20' S. A área experimental situa-se a 970 m acima do nível do mar, sob o clima subtropical úmido, mesotérmico, do tipo cfb (classificação de Koeppen). A precipitação média anual e a temperatura média anual referente aos anos agrícolas do experimento foram, respectivamente, de 1.338 mm e 18,7°C. O relevo caracteriza-se como suave ondulado com pendentes entre 2-7 cm m^-1 de declividade.

O material de origem é constituído por sedimentos clássicos do período Devoniano, caracterizados por materiais retrabalhados de arenitos da formação Furnas e folhelhos da formação Ponta Grossa. O solo foi classificado como Latossolo Vermelho (Typic Hapludox), textura argilosa (EMBRAPA et al., 2006). Esses solos apresentam baixa fertilidade natural e possuem elevado conteúdo de Al trocável.

Antes do início da exploração agrícola, a área estava sob a vegetação natural, denominada de "Campos Nativos". A conversão desses campos em áreas de cultivo iniciou na década dos anos 1980 e durante os primeiros 12 anos foram cultivados sob o sistema de preparo convencional com as culturas de trigo e soja em sucessão. Nos últimos seis anos foi adotado o sistema plantio direto, e a rotação de culturas praticada na gleba foi constituída pela sequencia das seguintes culturas: aveia preta/soja/trigo/soja/aveia preta/milho. A cultura antecessora ao milho foi aveia- preta utilizada para a formação de cobertura vegetal.

O delineamento experimental foi constituído em blocos ao acaso com arranjo em parcelas subdivididas com três repetições. A parcela foi representada pela quantidade de resíduos culturais de aveia preta (Avena strigosa) - denominado de palha, mantidos na superfície do solo: 0; 5,0; 10,0 t ha^-1. A subparcela foi constituída por 13 genótipos de milho: DKB 212, DKB 214, DKB 215, AG 6018, AG 9020, DKB 350, DKB 747, MTC 907, MTC 955, DKB 909, EX 1104, EX 3308 e EX 1108. A parcela com 5,0 t ha^-1 representa a quantidade de palha (parte aérea) obtida em todo o talhão e calculada pela média de dez pontos de amostragem no momento da instalação do experimento para determinação da massa seca. A parcela sem palha foi constituída a partir da remoção de toda a palha que estava na superfície do solo após o corte das plantas rente ao solo. Utilizou-se um rastelo de hastes de aço flexível para remover a palha a fim de evitar o revolvimento e a alteração da estrutura do solo da camada superficial. A parcela com 10,0 t ha^-1 foi obtida transferindo a palha removida da parcela denominada sem palha para a parcela com 5,0 t ha^-1. A dimensão das parcelas era de 10,0 m x 41,6 m e das subparcelas de 10,0 m de comprimento e seis linhas para cada genótipo. A distribuição e a uniformização da palha na parcela foram realizadas dez dias após a aplicação do herbicida glyfosate na dose de 2,0 L ha^-1 para dessecação da cobertura vegetal. O intervalo entre a dessecação e a semeadura de milho foi de 30 dias.

A semeadura foi realizada manualmente com auxílio de matracas colocando duas sementes por cova nos sulcos espaçados em 0,80 m entre si e abertos por uma semeadora. A adubação no sulco foi com 360 kg ha^-1 da fórmula NPK 10-20-20 + 1% Zn. Após a semeadura foi aplicada nova dose de glyfosate para o controle de ervas remanescentes da dessecação da cultura de aveia- preta. A profundidade de deposição do fertilizante foi ao redor de 12 cm e a profundidade de semeadura de 4 a 5 cm. Aos 15 dias após a emergência foi realizado o desbaste eliminando uma das plantas para manter a população final de 57.500 plantas ha^-1. A adubação nitrogenada de cobertura foi realizada no estádio V₂ e V₆, utilizando-se 150 e 100 kg ha^-1 de ureia, respectivamente. A quantidade total de N aplicado (sulco de semeadura + cobertura) foi de 148,5 kg. ha^-1, quantidade acima da recomendada para a cultura do milho, mas que nesse caso serviu para amenizar o efeito da palha no comportamento dos genótipos em relação à imobilização do nitrogênio durante sua decomposição. O controle das plantas daninhas foi realizado com o uso de herbicidas do grupo químico atrazina.

No estádio de florescimento pleno da cultura do milho, foram coletadas amostras nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60, 60-70, 70-80, 80-90 e 90-100 cm para fins de avaliação da fertilidade do solo (Tabela 1).

A coleta de plantas para avaliação da massa seca e extração de macronutrientes foi realizada na maturidade fisiológica, coletando-se duas plantas por unidade experimental as quais foram subdivididas em três partes (folha, colmo e espiga). Na coleta das plantas foram tomados os cuidados para manter o material livre de impurezas oriundas do campo, principalmente terra, estas mesmas plantas foram utilizadas na determinação de macronutrientes dos tecidos, após a obtenção da massa seca. Antes da colocação na estufa para secagem, foram lavadas com água deionizada, procurando retirar a poeira existente no material, evitando com isso interferência nos resultados de extração de macronutrientes. As plantas, após a lavagem, foram secadas à sombra por aproximadamente 24h, em sala ventilada.

Após esse período de pré-secagem, para eliminação da umidade oriunda da lavagem do material, as plantas (subdivididas) foram acondicionadas em estufa de circulação de ar, ajustada para a temperatura de 64°C, até a obtenção do peso constante (aproximadamente 72h). Em seguida foi realizada a pesagem em balança digital.

O material seco e com a massa já quantificada foi moído em triturador específico para preparação de materiais para extração de nutrientes. Desse material triturado, devidamente separado em folha, colmo e espiga, foram retiradas as amostras para encaminhamento ao Laboratório para determinação dos macronutrientes dos tecidos. As análises foram realizadas pelo Laboratório de Análise Foliar do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas - Esalq/USP.

Foram determinados o N, P, K, Ca, Mg e S no tecido de folhas, colmos e grãos. A palha da espiga mais o sabugo não foram triturados para quantificação de sua composição, porém suas massas secas foram consideradas no valor da massa seca do colmo. A extração total foi baseada na concentração do elemento no tecido vegetal e convertido para kg ha^-1 em função da massa seca da cada componente (folha, colmo e espiga).

Os resultados foram submetidos à análise de Os resultados foram submetidos à análise de variância utilizando o software SISVAR 5.0 (Ferreira 2007) e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey (p<0,05).

Resultados e discussão

As variáveis produtividade, extração de N, P, K, Ca, Mg e S apresentaram interação significativa entre quantidade de palha x genótipo (Tabela 2).

Dois efeitos podem ter contribuído para a maior extração desses nutrientes: a) a liberação gradual desses elementos durante o processo de decomposição dos resíduos de aveia resultando no aumento da disponibilidade para as plantas de milho (FERREIRA et al., 2009; SÁ et al., 2007). De acordo Aita e Giacomini (2003) cerca de 50 a 60% do N, P, K, Mg e S são liberados entre 60 a 90 dias após iniciar a decomposição dos resíduos de aveia. Dessa forma, haverá maior oferta durante o pico de demanda pela cultura do milho que ocorre nos estádios V6 a Vn (FANCELLI; DOURADO NETO, 2000; SÁ et al., 2007); b) a redução das perdas de água por evaporação pela proteção física da superfície do solo com a palhada proporcionou a manutenção do solo úmido por períodos mais longos favorecendo a absorção de nutrientes.

A produtividade média geral dos experimentos (média dos dois anos agrícolas, 2001/2002 e 2002/2003) foi de 12.587 kg ha^-1 e não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Em contraste, a comparação entre genótipos dentro de cada nível de palha revelou comportamento diferenciado de genótipos em relação à quantidade de palha na superfície (Tabela 3).

O genótipo DKB 215 apresentou aumento significativo na produtividade com a adição de maior quantidade de palha (Tabela 3). Já o genótipo AG 6018, assim como os demais, não apresentaram aumento significativo na produtividade com a adição de palha, contradizendo dados obtidos por Ferreira et al. (2009), que observaram incremento na produtividade desse genótipo com a adição palha. Por outro lado, Andrade et al. (1975) demonstraram que a acumulação diferencial de matéria seca na parte vegetativa não se traduziu necessariamente em aumento de produção de grãos.

O genótipo DKB 215 se destacou dos demais em produtividade possivelmente por se tratar de um genótipo com ciclo mais longo se comparado aos demais, o que permitiu maior aproveitamento do N mineralizado da palha (Tabela 4). De acordo com Sá (2007), a adição de elevada quantidade de palha de aveia preta com relação C/N entre 28 a 32 aumenta a biomassa microbiana, proporcionando a reutilização do N mineralizado da palha. Conforme Victoria et al. (1992), a adição de quantidades elevadas de resíduos culturais com alta relação C:N (Aveia preta, Milho, Milheto etc...) torna aos microrganismos quimiorganotróficos gradativamente ativos, multiplicando-se e produzindo CO₂ em grandes quantidades. Nestas condições, o nitrato praticamente desaparece do solo, o mesmo devendo ocorrer com o amônio, se presente. Durante certo período, a cultura em desenvolvimento terá pouca ou nenhuma disponibilidade de N mineral para o seu desenvolvimento, causando um estresse com a carência de N no sistema. Em consequencia, há carência de N nos estádios iniciais de desenvolvimento do milho e é possível que este genótipo tenha maior sensibilidade e necessidade de maior quantidade de N para compensar esse efeito. Entretanto, a continuidade do processo de decomposição diminui a relação C:N do solo, uma vez que o C está sendo perdido na forma de CO₂ e o N conservado pela formação da massa celular microbiana.

A quantidade de palha na superfície afetou a extração total de N, P, K e S (Tabela 2) e o aumento na quantidade de palha na superfície resultou na maior extração total de N, P, K e S, e não afetou a extração total dos elementos Ca e Mg. Dados semelhantes foram obtidos por Amado et al. (2002) e Santi et al. (2003) ao observar que quando a matéria seca da aveia é maximizada pelo incremento de N ressaltou num elevado potencial de ciclagem de nutrientes da mesma.

De acordo com Sá (2007), a liberação de N e P pela decomposição dos resíduos culturais de aveia preta é um processo lento e gradual e a maior parte não coincide com o período de maior demanda pela planta, o que denota a importância do manejo da adubação com esses elementos. Por outro lado, cerca de 80% do K dos resíduos culturais da aveia preta é liberado durante o ciclo do milho (HOLTZ; SÁ, 1995). A quantidade de K reciclada pelos resíduos culturais de aveia preta é expressiva e atinge valores superiores a 110 kg ha^-1. Estes resultados sugerem que a planta de milho cultivada em solo coberto tende a extrair maior quantidade de nutrientes (N, P, K e S), aumentando a reciclagem do resíduo da cultura após a retirada dos grãos. Neste caso, a grande quantidade de K liberado dos resíduos culturais, associado aos efeitos da palha sobre a superfície (HOLTZ; SÁ, 1995), resultou no aumento da extração total do elemento. A razão é associada ao fato da aveia-preta disponibilizar, logo após o manejo, maior quantidade de nutrientes que outras espécies (ROSOLEM et al., 2003, 2007), favorecendo o maior aproveitamento de K pela cultura subsequente.

No tratamento sem palha, o genótipo AG 9020 apresentou menor extração total de N se comparado com os genótipos DKB 350, MTC 907 e EX 1104. Isso ocorreu provavelmente por este genótipo apresentar um ciclo mais curto que os demais resultando no menor aproveitamento do N mineralizado da palha. Dessa forma, é um genótipo que necessita de maior quantidade de N disponível na fase inicial de desenvolvimento quando submetido a conteúdo elevado de palhada (FERREIRA et al., 2009). Os maiores incrementos na extração total de N com a adição de quantidades de palha na superfície do solo ocorreram em seis genótipos DKB 215, AG 6018, DKB 350, DKB 747, MCT 955 e EX 3308 (Tabela 4). Para os genótipos DKB 215, AG 6018, DKB 350, a maior extração ocorreu com a adição de 10 t ha^-1 de palha enquanto para os genótipos DKB 747, MCT 955 e EX 3308 a adição de 5 t ha^-1 foi suficiente. O ambiente desenvolvido pela adição e manutenção da palha na superfície provocou maior estímulo para o desenvolvimento radicular (SÁ et al., 2007; FERREIRA et al., 2009) e em consequencia maior capacidade na absorção e acúmulo de nutrientes nas plantas de milho. Esses argumentos podem ser suportados pelo comportamento em relação à extração de P (Tabela 4), uma vez que oito genótipos (DKB 214, DKB 215, AG 6018, DKB 350, DKB 747, MTC 907, EX 1104, EX 1108) responderam ao aumento da quantidade de palha. Na média dos genótipos DKB 214, MTC 907 e EX 1104, a adição de 5 t ha^-1 de palha resultou no aumento de 31,87% na extração de P, enquanto na média dos genótipos DKB 215, AG 6018, DKB 350, DKB 747 e EX 1108 com adição de 10 t ha^-1, observou-se incremento na extração de P em 47,95%, indicando que a melhoria das condições no ambiente radicular favoreceu maior absorção de P, uma vez que este elemento é de baixa mobilidade no solo. Além disso, a liberação de compostos orgânicos durante a decomposição dos resíduos de aveia preta pode ter auxiliado na redução da adsorção de P (SÁ, 2004). Este mecanismo pode ser explicado pelo efeito do recobrimento dos coloides do solo reduzindo o número de sítios de adsorção de P. A menor superfície de contato do íon fosfato com os coloides do solo pela ausência de revolvimento e associado à ação de compostos mais recalcitrantes como as ligninas que favorecem na formação de complexos argila-húmus têm resultado em maior disponibilidade de P ao sistema.

A resposta ao K foi ainda superior ao N e P porque este elemento não forma um constituinte orgânico nas plantas e é facilmente liberado ao solo com a fragmentação dos resíduos e com lavagem pela água da chuva. Considerando a média dos 13 genótipos (Tabela 4), a adição de 5 t ha^-1 de palha indica aumento de 30,81% na extração de K, enquanto com 10 t ha^-1, observou-se um incremento na extração de K em 45,66%.

A aveia preta é uma planta com elevada capacidade de extração e reciclagem de potássio (ROSOLEM et al., 2003, 2007) promovendo maior oferta de K ao solo para a cultura sucessora. Além disso, o potássio é um elemento móvel no solo, embora quase 80% da sua absorção sejam pelo mecanismo de difusão e uma parte por intercepção radicular favorecendo a maior extração.

Em relação à extração de cálcio (Tabela 5), os treze genótipos avaliados não foram afetados pela adição de quantidades de palha e, em relação ao magnésio, 11 genótipos tiveram esse mesmo comportamento (DKB 212, DKB 214, DKB 215, AG 6018, AG 9020, DKB 350, DKB 747, MTC 907, MTC 955, DKB 909, EX 1104), corroborando com os resultados reportados por Andrade et al. (1975) que demonstraram não haver diferenças significativas em relação às extrações desses nutrientes.

O motivo da ausência de resposta dos genótipos pode estar associado ao conteúdo de Ca + Mg no solo acima do nível crítico para a cultura do milho e ao retorno desses elementos pela ciclagem dos resíduos não ser expressivo.

A adição de quantidades de palha (Tabela 5) proporcionou aumento significativo na extração de enxofre em apenas quatro genótipos (genótipos DKB 214, DKB 350, EX 3308 e EX 1108). A ordem decrescente de resposta dos genótipos à adição de quantidades de palha foi K > P > N > S > Ca=Mg.

Conclusão

Os genótipos de milho apresentam comportamento diferenciado em relação à extração de nutrientes e à produtividade de grãos, em função da adição de quantidades de palha de aveia-preta na superfície do solo, em sistema de plantio direto em fase inicial.

O aumento na quantidade de palha na superfície do solo não afetou significativamente a média geral de produtividade do experimento.

O aumento na quantidade de palha na superfície do solo resultou em maior extração total de N, P, K e S, embora não tenha afetado a extração total dos elementos Ca e Mg pela planta de milho.

A ordem decrescente na extração de nutrientes pelos genótipos por adição de quantidades de palha foi: K > P > N > S > Ca=Mg.

Agradecimentos

À Empresa Monsanto do Brasil, pelo apoio financeiro.

Received on June 19, 2008.

Accepted on September 17, 2009.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  31 Out 2011
• Data do Fascículo
  Dez 2011

Histórico

• Recebido
  19 Jun 2008
• Aceito
  17 Set 2009