O conceito mineralista e
a fertilidade do solo no século XXI
Margarete Nicolodi
A noção mineralista e
a fertilidade percebida pelas plantas cultivadas no solo no século XXI
ConceitoAvaliação
Práticas recomendadas
Noção de fertilidade
Margarete Nicolodi
a fertilidade percebida pelas plantas cultivadas no solo no século XXI
A noção mineralista e a fertilidade percebida pelas plantas cultivadas no solo no século XXI
PassadoEvolução da noção de fertilidade do solo
Presente: noção mineralista da fertilidade do soloBenefícios da adoção Ruídos na aplicação Insuficiência para expressar a fertilidade percebida pelas plantas
cultivadas em solos manejados no sistema plantio direto
FuturoDesafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas ... como poderia ser a nova noção da fertilidade.
Margarete Nicolodi
Tchê, se tu não sabes pergunte para a
planta! Planta
Física
Biologia
Mineral
LíquidaOrgânica
GasosaSólida
SoloQuímica
O estudo da relação entre o solo e a planta e da fertilidade no século XXI
O que é a fertilidade
do solo?
O termo fertilidade significa capacidade de produzir abundantemente.Margarete Nicolodi
Evolução da noção da fertilidade Columella, 42 d.C.A fertilidade é o nutrimento que as plantas pegam da terra, é uma capacidade
continuamente renovável, determinada de modo integrado por todas as condições da terra, garantida pelo cultivo com técnicas apropriadas e adubação abundante.
Avaliada pelo sabor, suco, consistência e fermento da terra e a vegetação espontânea.As práticas recomendadas para regenerar a fertilidade são aplicar esterco, cinzas e
marga, cultivar espécies em benefício da fertilidade e arar/preparar bem a terra.
Humista, 1761 Fertilidade ... ou ... nutrição de plantas? O húmus do solo é o alimento das plantas.
Mineralista, 1840 Fertilidade é a capacidade do solo de fornecer às plantas nutrientes, em quantidades
e proporções adequadas, e de manter a ausência de elementos tóxicos para elas.Avaliada pela análise química de nutrientes e elementos em amostras de solo.As práticas recomendadas são aplicar corretivos e adubos.
Margarete Nicolodi
-
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
1976
/7719
79/80
1982
/8319
85/86
1988
/8919
91/92
1994
/9519
97/98
2000
/0120
03/04
2006
/0720
09/10
2012
/1320
15/16
Ano agrícola
Ren
dim
ento
de
grão
s (k
g ha
-1)
ArrozFeijãoMilhoSojaTrigo
A noção mineralista também contribuiu para ...
Evolução do rendimento, área cultivada e produção de grãos no Brasil
CONAB (2016)
Área cultivada: 37.313 ............................................................................... 58.322 mil ha
Produção: 46.943 ..............................................................................186.299 mil ton
Margarete Nicolodi
Evolução da fertilidade nos solos do Planalto do RSEm 1967: 2000 lavouras; em 1984: 100 lavouras; em 2004: 40 lavouras/município
Faixas de interpretação
0
20
40
60
80
100
<40 41-80 81-120 >120
Potássio disponível (mg dm-3)
0
20
40
60
80
100
≤ 3,0 3,1-6,0 6,1-12,0 >12,0
Fósforo disponível (mg dm-3)
0
20
40
60
80
100
≤ 2,5 2,6-3,5 3,6-5,0 > 5,0
Matéria orgânica (%)
0
20
40
60
80
100
≤ 5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 > 6,0
pH em água
Freq
üênc
ia (%
)
1967 Santa Rosa1984 Ibirubá2004 Ibirubá2004 Santa Rosa
Aplicação da noção mineralista
Nicolodi et al. (2006) Margarete Nicolodi
Margarete Nicolodi
Na Região do Planalto do RS
0
20
40
60
80
100
1979 1994 2000Ano
Áre
a (%
)
PC PR SPD
Sistemas de preparo e cultivo do solo diferentes
Intensidade e frequência do revolvimento do soloAlta, em toda área e frequente ... vs ... baixa, localizada e rara
Diversidade de espécies e intensidade de cultivoMenores ... vs ... maiores
Manejo da palha ou dos resíduosQueimada e/ou incorporada ... vs ... mantida, sem queimar, na superfície
No tempo ... ou ... com o tempo de cultivo do solo
... vs ... ... as condições químicas, as físicas e as biológicas são alteradas
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
78/79 83/84 88/89 93/94 98/99 03/04Ano agrícola
Áre
a (m
ilhõe
s de
ha)
) SPD no Brasil
... as condições as físicas e as biológicas são muito semelhantes,
mas as químicas são alteradas
Preparo Convencional Sistema Plantio Direto
FEBRAPDP (2007)Mielniczuk et al. (2000)
Há mais de 15 anos
Alterações nas condições do solo: PC ...vs... SPD
0100200300400500
K (m
g dm
-3)
c)
0,01,02,03,04,05,0
MO
(%)
0-10 cm 0-20 cma)
0102030405060
P (m
g dm
-3)
b)
253545556575
PC: A
/M
SPD
: A/M
PC: A
+V/M
+C
SPD
: A+V
/M+C
PC:
S/C
v/S/
V/S
g/A
b
SPD
:S/
Cv/
S/V
/Sg/
Ab
PC: T
/S
SPD
: T/S
PC: A
/M
SPD
: A/M
Eldorado do Sul Passo Fundo Santo Ângelo
Local, sistemas de preparo e espécies cultivadas
V (%
)
d)
Efeitos de mais de 20 anos nas condições químicas
Nicolodi (2007)Margarete Nicolodi
Alterações nas condições do solo: PC ...vs... SPDEfeitos de mais de 20 anos nas condições físicas
a) Santo Ângelo: Conceição (2006) e b) Eldorado do Sul: Nicolodi (2007)Margarete Nicolodi
Alterações nas condições do solo: PC ...vs... SPDEfeitos de 16 e 17 anos nas condições biológicas
a) Londrina: Balota et al. (1998) e b) Eldorado do Sul: Conceição (2006)Margarete Nicolodi
Área experimental do IAPAR, em Pato Branco-PRMédia diferentes plantas de cobertura. Latossolo Vermelho aluminoférrico.
Alterações nas condições do solo: PC ...vs... SPDEfeitos de 30 anos no teor de carbono orgânico
Calegari (2006)
Carbono orgânico do solo, g kg-1
10 15 20 25 30 35 40 80 90Pr
ofun
dida
de, c
m0
10
20
30
40
50
60
inicial (1986)convencional - pousioconvencional - culturas de inv.plantio direto - pousioplantio direto -culturas inv.floresta
Margarete Nicolodi
Experiências na região do Cerrado brasileiroDjalma M. de Sousa Menor resposta à aplicação de P Maior taxa de desfrute do P aplicado ao solo Maior contribuição do P orgânico no total absorvido: 30% Maior absorção de P devido à colonização e a maior
população de fungos micorrízicos arbusculares
Leandro Zancanaro Campo 23, com 176 há e argila > 60%, cultivada no SPD, na
Fazenda Querência, em Tangará da Serra 1997/98: solo com P Alto (9), V 23%, m 17% e MO 3,4%
... alta produtividade e não foi feita calagem 2003/04: solo com P (9), V 30%, m 9%, MO 3,8%, pH CaCl2
4,6 → 65 sc/ha de soja 2004/05 → 56 sc/ha e 2005/06 → 59 sc/ha de soja
Fertilidade do solo avaliada vs rendimento
Margarete Nicolodi
Matéria orgânica (%)
0 1 2 3 40
20
40
60
80
100
pH0,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
0
20
40
60
80
100
Saturação por bases (%)
0 20 40 60 80 1000
20
40
60
80
100
Fósforo (mg dm-3)
0 10 20 30 400
20
40
60
80
100
Ren
dim
ento
rela
tivo
de g
rãos
de
soja
(%)
Foram avaliados 120 pontos em seis lavouras conduzidas no SPD consolidado, no Planalto do RS, na safra 2001/02.
0-20 cm0-10 cm
Fertilidade alta → rendimento altoFertilidade alta → rendimento baixoFertilidade baixa → rendimento alto
6,5
Fertilidade do solo avaliada vs rendimento
Nicolodi (2003)
fertilidade percebida pelas plantas
Margarete Nicolodi
Segundo a noção mineralista da fertilidade, desenvolvida na época do preparo convencional,
existe uma relação direta entre a disponibilidade de nutrientes no solo e o desenvolvimento ou produtividade da planta.
Outro(s) fator(es) de solo estão interferindo na fertilidade e/ou na sua avaliação ...
Fertilidade baixa → rendimento de grãos alto
Margarete Nicolodi
Ruído: erro intrínseco da avaliação atual da fertilidade.
As consequências dos efeitos dos outro(s) fator(es) chamaremos de ...
Ruído
Amostragem Análise química
Tabelas de interpretação
Calibração
Recomendações de corretivos e de adubos
Margarete Nicolodi
Ruído na amostragem
Diminuição do revolvimento
Palha sobre o solo
Gradientes de concentração
Número mínimo de subamostras
Equipamentos
Camada amostrada
Margarete Nicolodi
Mesmos extratores que os utilizados no PC
Aumenta no SPD devido a moagem das amostras
5 ≠ 5 ≠ 5
Valor nutriente na análise do solo
Ruído na metodologia
Margarete Nicolodi
0 5 10 15 200
20
40
60
80
100
Solos argilososSolos arenosos
r2 = 0,81
r2= 0,83
UFRGS (1970)
Ruído na calibração
Fósforo (mg dm-3)
Ren
dim
ento
rela
tivo
das
cultu
ras
%Solos do Rio Grande do Sul: sistema convencional
Margarete Nicolodi
Ruído na calibração
Raij (1974)
Solos do Estado de São Paulo: preparo convencional
Potássio trocável (mmolc dm-3)Margarete Nicolodi
Trigo
Classes argila
SojaMilho
I II III
Classes II e IIIClasse I
Fósforo (mg dm-3)0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ren
dim
ento
rela
tivo
(%)
Ruído na calibração
Ajuste do teor crítico
Solos do RS: Sistema Plantio direto
Adaptado de Schlindwein (2003)Margarete Nicolodi
Trigo
Classes argila
SojaMilho
I II III
Classes II e IIIFósforo (mg dm-3)
0
20
40
60
80
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ren
dim
ento
rela
tivo
(%)
Classe I2 4 6 8 10 12 14 160
Ruído na de calibração
Adaptado de Schlindwein (2003)
Classe I
Teor crítico: Schlindwein
Muito Baixo Baixo Médio Alto Muito
Alto
Faixas de interpretaçãoe teor crítico(CQFS-RS/SC, 2004)
Teor crítico
Solos do RS: Sistema Plantio direto
Margarete Nicolodi
Ruído na calibração
Vieira et al. (2013)
Solos do centro sul do Paraná: Sistema Plantio direto
Fósforo (mg dm-3)Margarete Nicolodi
Ruído na calibração
Vieira et al. (2013)
Solos do centro sul do Paraná: Sistema Plantio direto
Potássio (cmolc dm-3)Margarete Nicolodi
Margarete Nicolodi
Ruído na interpretação dos resultados
Fiorin (2008)
020406080
100
0 3 6 9 12 15 18 21
c) 3o ciclo
020406080
100
0 3 6 9 12 15 18 21
Fósforo disponível (mg dm-3)
e) 5o ciclo
020406080
100
0 3 6 9 12 15 18 21
a) 1o ciclo
MB B M A MA
020406080
100
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
d) 3o ciclo
020406080
100
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
b) 1o ciclo
020406080
100
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270
Potássio disponível (mg dm-3)
f) 5o ciclo
MB B M A MA
N/M/N/T/SA/M/F/T/SV(a)/M/N/T/SV(a)/M/Cj/T/SV/M/N/T/SV/M/Cj/T/S
Faixas de disponibilidade de nutrientes no solo (CQFS-RS, 2004)
O experimento foi instalado em 1997, em área cultivada há 11 anos no SPD, e conduzido por 10 anos, em Cruz Alta-RS. Grãos: milho, soja e trigo. Solo: 0-10 cm. Cada ciclo corresponde a 2 anos de cultivo.
Ren
dim
ento
rela
tivo
de g
rãos
(%)
Somente a vica foi adubada (80 kg de P2O5 e K2O até o 4º ciclo) em duas rotações: v(a)
Fósforo disponível (mg dm-3)0 10 20 30 40 50
0
3
6
9
12
Matéria orgânica (%) 0 1 2 3 4 5
0
3
6
9
12
pH em água0,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
0
3
6
9
12
Alumínio trocável (cmolc dm-3)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
0
3
6
9
12
Saturação por bases (%)
0 20 40 60 80 1000
3
6
9
12
PVd: 0-10 cm experimentos conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul.
kg N ha-1
SPD: 0
PC: 0PC: 180
SPD: 180
SPD: 60SPD: 120
Fertilidade alta: A/M - 180Produção baixa: PCProdução alta: SPD
Fertilidade baixa: V/M - 180Produção média: PCProdução alta: SPD
Fertilidade baixa: SPDProdução alta: A+V/M+C 180Produção alta: G/M 0Produção alta: G/M 180
Ruído na interpretação dos resultados
Nicolodi (2007)
Pro
dutiv
idad
e de
grã
os d
e m
ilho
(t ha
-1)
Margarete Nicolodi
Produtividade de grãos de milho. P e K disponíveis (Mehlich 1). pH em água.
Sistema de cultivo e rotação
N Produção pH Altroc m P K MO V
Kg ha-1 t ha-1 Cmolc % mg dm-3 % %
PC V/M 180 6,9 4,8 1,2 28 12 139 2,0 36
SPD V/M 180 9,4 4,8 1,0 24 21 168 2,7 36
PC A/M 180 5,7 5,4 0,2 4 15 176 1,8 57
SPD A/M 180 9,4 5,4 0,2 4 30 136 2,3 58
SPD A+V/M+C 180 8,3 4,5 1,2 27 19 207 2,8 27
SPD G/M 0 9,2 4,6 0,7 11 38 217 4,5 42
SPD G/M 180 8,8 4,6 0,8 13 33 241 4,4 39
Ruído na interpretação dos resultados
Nicolodi (2007) PVd: 0-10 cm experimentos conduzidos há mais de 20 anos em Eldorado do Sul. Margarete Nicolodi
Experimento conduzido desde 1985 em Passo Fundo (0-20 cm)
Evolução da fertilidade e do rendimento
Nicolodi (2008)
Rendimento Fósforo Potássio pH MO
010
20
30
40
50
60
70
010
20
30
40
50
60
70
Fósf
oro
disp
onív
el(m
g dm
-3)
0
50
100
150
200
250
300
0
50
100
150
200
250
300
Potá
ssio
dis
poní
vel(
mg
dm-3
)
0,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
pH e
m á
gua
0,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Mat
éria
org
ânic
a(%
)
Ren
dim
ento
de
grão
s de
soj
a(t
ha-1
)
1
2
3
4a) PC
Safra de verão1985 1990 1995 2000 2005
1
2
3
4b) SPD
/86 /91 /96 /01 /06
Margarete Nicolodi
Evolução do rendimento e da precipitação
Experimento conduzido desde 1985 em Passo Fundo (0-20 cm) Nicolodi (2008) Margarete Nicolodi
Cuidados na amostragem do solo Manter a disponibilidade dos nutrientes no solo na faixa
Alta e ausência de elementos tóxicos Uso combinado de indicadores na avaliação
Está sendo feito para diminuir os ruídosna avaliação da fertilidade do solo no
SPD com base na teoria mineralista
Recomendação de calagempH, saturação por bases e por alumínio e fósforo disponível
Recomendação de adubação Fosfatada: argila e fósforo disponível no solo Potássica: CTC e potássio disponível no solo Nitrogenada: espécie antecessora e sua produção de massa
seca e matéria orgânica no soloCQFS-RS/SC (2004)Margarete Nicolodi
Criar método para coletar e enviar ao laboratório amostras de solo não-deformadas
Aprimorar metodologia de análise para quantificar as condições químicas percebidas pelas plantas nas amostras não-deformadas
Fazer nova calibração com base em solos com tempo variável de cultivo no SPD, diferentes rotações de culturas, espécies cultivadas, locais, anos, condições físicas, químicas e biológicas de solo, etc.
Mudar o modo de interpretar os resultados das análises
Poderia ser feito para diminuir os ruídosna avaliação da fertilidade do solo no
SPD com base na teoria mineralista
Margarete Nicolodi
Indicadores da fertilidade mais sensíveis em expressar a mudança no rendimento
0
200Rendimento de grãos*
Magnésio trocável
CTC efetiva
UmidadeMatéria orgânica
Nitrogênio total
Fósforo disponível
Tratamentos com e sem NSC A/M: 0 N = 100%SC V/M: 0 NSC A+V/M+C: 0 NSPD A/M: 0 N**SPD V/M: 0 NSPD A+V/M+C: 0 NSC A/M: 180 NSC V/M: 180 NSC A+V/M+C: 180 NSPD A/M: 180 NSPD V/M: 180 NSPD A+V/M+C: 180 N
Não são bons indicadores* Rend/4 Nicolodi (2007)
Tentativas para diminuir os ruídos
Margarete Nicolodi
Tentativas para diminuir os ruídosTécnica da normalização dos resultados dos indicadores
para identificar níveis de fertilidade
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
Fertilidade do solo
Ren
dim
ento
de
grão
s
Locais / indicadores de fertilidadempH P K Al MO V
pH P K Al MO VpH P K Al MO V
Local 1Local 2Local 3
mmm
Níveis de fertilidadeBaixo: pretoMédio: laranjaAlto: verde
Comportamento esperado
Margarete Nicolodi
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
Fertilidade do solo
Ren
dim
ento
rela
tivo
de g
rãos
(%)
pH P K Al MO VpH P K Al MO VpH P K Al MO V
Eldorado do SulPasso FundoSanto Ângelo
mmm
Comportamento VERIFICADO
Tentativas para diminuir os ruídosTécnica da normalização dos resultados dos indicadores
para identificar níveis de fertilidade
Níveis de fertilidadeBaixo: pretoMédio: laranjaAlto: verde
Nicolodi (2007) Margarete Nicolodi
Portanto...
A avaliação química da fertilidade é baseada na teoria mineralista.
O enfoque e a avaliação química não são suficientes para entender e expressar a fertilidade
percebida pelas plantas quando o solo não é desagregado, isto é, quando são preservadas as
relações construídas com o tempo de cultivo no SPD.
... a noção de fertilidade do solo deve ser revista.Margarete Nicolodi
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
Mesmo valor e indicador tem diferentes efeitos sobre a planta conforme o sistema de cultivo
Aumentando os valores dos indicadores como no SC no SPD aumenta a produtividade das plantas?
Possibilidade 1: SIM
Desafio: ajustar os valores dos mesmos indicadores ao novo sistema de cultivo
Margarete Nicolodi
Mesmo valor e indicador tem diferentes efeitos sobre a planta conforme o sistema de cultivo
Aumentando os valores dos indicadores como no SC no SPD aumenta a produtividade das plantas?
Possibilidade 2: NÃO
Desafio: descobrir os outros fatores que estão determinando a produtividade no novo sistema
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
Margarete Nicolodi
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
1) Admitir a insuficiência da teoria
mineralista para expressar a fertilidade
percebida pelas plantas em solos
cultivados em sistemas diferentes do
convencional.
Margarete Nicolodi
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
2) Entender a fertilidade como propriedade gerada pelo funcionamento do solo como um todo.
Aprimorar o nosso entendimento do funcionamento do solo, considerando-o um sistema aberto, e de como é
gerada a fertilidade e determinada a sua magnitude
Margarete Nicolodi
Solo
Clima
PlantaAnimal
Homem
Principais interações com o solo
SistemaVida
Sistema
Sistema Nicolodi (2007) Margarete Nicolodi
Condições iniciaisAumento dos fluxosDiminuição dos fluxos
Tempo
Gra
u de
com
plex
idad
eAuto-organização do sistema solo
Adaptado de Prigogine (1996), por Vezzani (2001)
Propriedades emergentesPontos de bifurcações
Margarete Nicolodi
Sistema Solo
Dar suporte físico para o desenvolvimento e para as trocas
Armazenar e disponibilizar nutrientes, água e oxigênio
Fertilidade
Subsistema estrutural Subsistema renovável
Fertilidade do sistema solo
Subsistema planta
Nicolodi (2007) Margarete Nicolodi
Subsistemaestrutural
Subsistemarenovável
Sistema solo Fertilidade
Subsistemaanimal
Subsistema planta
Sistema vida
Subsistemahomem
TopoclimaSistema clima
ResíduoProdutividade
Ambiente específico
Fazendo agriculturaProdutos da agriculturaRealimentando a agricultura
Fertilidade ... produtividade
Agricultura
Nicolodi (2007) Margarete Nicolodi
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
3) Identificar indicadores dos processos que determinam o funcionamento do sistema solo, que expressem a magnitude da fertilidade percebida pelas plantas em sistemas conservacionistas com diferentes rotações.
... indicadores químicos, físicos e biológicos
Margarete Nicolodi
Desafios à caracterização da fertilidade percebida pelas plantas
4) Adequar ou construir metodologia de amostragem e de determinação, quantitativa e/ou qualitativa, práticas e de custo acessível, e estabelecer os critérios para interpretação dos indicadores da fertilidade do sistema solo para os principais grupos de culturas em sistemas conservacionistas.
Margarete Nicolodi
Desafio à melhoria e/ou manutenção da fertilidade percebida pelas plantas
Adequar as práticas recomendadas melhorar e/ou manter a fertilidade, o bom funcionamento do sistema solo e alta produtividade das plantas
Estimular o bom funcionamento dos subsistemas estrutural e renovável Repor os nutrientes exportados pelas culturas
Manter sempre o solo cultivado com menor revolvimento possível. Para a produção de grãos processo colher-semear no SPD
Estimular a diversidade de vidaMargarete Nicolodi
O momento atual tem elementos teóricos e práticos suficientes para a mudança da noção da fertilidade.
É essencial ...avaliar a fertilidade percebida pelas plantas cultivadas em
sistemas conservacionistas e confiar nas recomendações. repensar a noção mineralista e promover a mudança ... a abordagem sistêmica no estudo do solo pode ser muito útil.construir uma nova noção a partir de conceito amplo.aprimorar a metodologia para avaliar a fertilidade do sistema
solo e fazer as novas calibrações. quanto as práticas recomendadas, incluir a rotação de
culturas como uma prática melhoradora da fertilidade, que é.
... é necessário, é difícil, é demorado, é possível!
Considerações
Margarete Nicolodi
Se tudo é parte e tudo retorna à terra, a fertilidade é um anel do ciclo da vida, o solo, que há 12 mil anos produz alimentos à população
crescente, é um problema científico e o enigma da fertilidade, mesmo depois de extraordinário progressos científicos, continua em aberto.
[email protected] obrigada!
Oliva (1939)
Margarete Nicolodi
Se nós realmente quisermos conhecer melhor a fertilidade percebida pelas plantas e aprimorar a nossa noção de fertilidade,
poderíamos começar nos concentrando nas condições químicas, físicas e biológicas que as raízes encontram/enfrentam no sistema solo.