Nutrientes Essenciais

Os nutrientes minerais essências às plantas são classificados conforme as quantidades exigidas em macronutrientes (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg e S) e micronutrientes (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn) (Epstein & Bloom, 2006; Nachtigal & Dechen, 2006). Normalmente os estudos de balanço de nutrientes encontrados na literatura se limitam a estudar NPK (Van den Bosch et al., 1998, Sheldrik et al., 2002, Bekunda & Manzi, 2003,Surendran et al., 2005 apud Araújo, 2008). Enquanto, em muitos solos tropicais, um problema maior é a acidez excessiva, que está associada à deficiência de cálcio e aos efeitos da toxidez de Al e Mn (Primavesi, 1980; Raij et al., 1997; Sousa et al., 2007). A importância dos estudos de balanço dos nutrientes N, P, K, Ca e Mg se deve, portanto, ao fato desses elementos serem exigidos em grande quantidade pelas plantas.

2.3.1 Nitrogênio

A maioria dos cultivos exige quantidades relativamente altas de N. A qualidade e a produtividade das hortaliças podem ser afetadas pela deficiência de N, isto com maior freqüência do que qualquer outro elemento essencial (Magalhães, 1988). Por outro lado, o excesso de N, especialmente os fornecidos pelos fertilizantes amoniacais (NH4+), tem causado

aumento de suscetibilidade das plantas em relação às pragas (Chaboussou, 1987). O fornecimento de doses adequadas de N favorece o crescimento vegetativo, expansão da área fotossinteticamente ativa e eleva o potencial produtivo da cultura. A produtividade das hortaliças herbáceas, cujo produto é constituído por folhas, hastes tenras e inflorescências, é diretamente afetada pela adubação nitrogenada; também, em hortaliças-frutos e hortaliças tuberosas constata-se correlação direta e positiva entre a massa da parte aérea e a produtividade dos frutos e tubérculos, desde que não haja desequilíbrio na nutrição das plantas (Filgueira, 2008).

O N disponível para as plantas é proveniente de diversas fontes, incluindo fertilizantes minerais e orgânicos; mas, geralmente, parte substancial no N disponível (NH4+ e NO3-) provém

da mineralização da matéria orgânica do solo, aproximadamente de 2 a 5% do reservatório de N orgânico total do solo é mineralizado por ano (Camargo et al., 2008; Cantarella et al., 2008; Kiehl, 2008). Ademais, o N é um elemento bastante dinâmico no sistema solo-planta- atmosfera, facilmente lixiviado ou volatilizado (Araújo, 2008). Por isso, para aumentar a

sustentabilidade dos sistemas de produção agrícolas é importante manter em equilíbrio as taxas de entradas e de saídas desse nutriente.

2.3.2 Fósforo

Os solos tropicais e subtropicais caracterizam-se pelo alto grau de intemperismo; aproximadamente 36% são deficientes em nutrientes e mais de 25% altamente deficientes em fósforo (Santos et al., 2008). Em solos altamente intemperizados, predominam as formas inorgânicas do fósforo ligado com alta energia (ligações covalentes) à fração mineral do solo; e, a outra parte do fósforo encontra-se nas formas orgânicas estabilizadas física e quimicamente. Entretanto, a biociclagem do fósforo intrassistema pode ser muitas vezes superior à quantidade de fósforo liberada pelo intemperismo. Diferentes formas de fósforo são detectáveis no solo. A formação e o comportamento do fósforo no sistema solo-planta são descritos por diversos autores (Walker & Syers, 1976; Tiessen et al., 1984; Guerra et al., 1996; Novais et al. 2007; Anjos et al., 2008; Santos et al., 2008). Outros autores estudaram a cinética de adsorção e reversibilidade do fósforo fixado no solo (Gonçalvez et al., 1985; Campello et al.1994; Goedert & Oliveira, 2007; Novais & Mello, 2007; Novais et al., 2007; Silva & Mendonça, 2007; Santos et al. 2008). O processo de perda sistêmica da aplicação de fósforo ocorre rapidamente pela formação de P não-lábil e é dependente da capacidade máxima de adsorção do solo (CMAP); quanto maior o tempo decorrido da adição de fósforo e quanto maior a CMAP, maior é a formação de P não-lábil, conseqüentemente, menor é a biodisponibilidade (P lábil e P solução). E, a reversibilidade do P não-lábil em P lábil é pequena – inferior a 2%. A manutenção de níveis adequados de matéria orgânica no sistema solo, portanto, aumenta a biodisponibilidade de P. Além disso, o suprimento mundial de P para fabricação de fertilizantes constitui um recurso não renovável. Por isso, para garantir a sustentabilidade da agricultura é necessário um aproveitamento consciente deste elemento.

2.3.3 Potássio

A nutrição adequada de potássio resulta em vários efeitos positivos para as plantas: reduz as desordens fisiológicas, promove o crescimento das raízes, aumenta a resistência às secas e às baixas temperaturas, reduz o ataque das pragas e o acamamento das plantas, aumenta a nodulação e a síntese de proteína, amido, coloração, aroma, vitamina C, sólidos solúveis, além de possibilitar maiores períodos de armazenamento dos alimentos. O íon K não faz parte de nenhuma estrutura ou molécula orgânica da planta, predominantemente, encontra-se como cátion livre ou adsorvido, podendo ser facilmente deslocado das células ou tecidos vegetais. Essa alta mobilidade explica as múltiplas funções do K nos processos metabólicos das plantas (Meurer, 2006; Ernani et al. 2007). Uma vez absorvido, o K pode ser lavado do material orgânico em senescência pela água da chuva e retorna rapidamente para solução do solo quando o organismo morre, onde se torna disponível a outros organismos ou pode ser perdido do sistema por meio da lixiviação (Silva & Ritchey, 1982; Epstein & Bloom, 2006). O K permanece mais na matéria orgânica viva.

Nos solos, o maior reservatório de potássio encontra-se nos silicatos de potássio- alumínio, como a mica e o feldspato, que são formados quando soluções quentes se solidificam perto da superfície da terra. Esses materiais são lentos em liberar potássio para a solução do solo, só uma pequena fração encontra-se prontamente disponível às plantas e microrganismos, nas formas de K-trocável e o K-solução (Epstein & Bloom, 2006; Ernani et al. 2007). Entretanto, mesmo os solos mais intemperizados, a ocorrência de camadas residuais de mica

preservada no interior da estrutura mineral é uma importante fonte de K não-trocável capaz de fornecer quantidades significativas desse nutriente para as plantas. Essa contribuição do K não- trocável no suprimento deste nutriente às raízes é a freqüente razão das relações pouco significativas encontradas entre os resultados das análises de fertilidade química do solo e as respostas às adubações potássicas. O excesso de K pode interferir na absorção de outros cátions pelas plantas (Melo et al., 2003; Meurer, 2006; Ernani et al., 2007; Filgueira, 2008). Além disso, em solos com baixa capacidade de trocas catiônica (CTC), como é a maioria dos solos brasileiros, o K é facilmente perdido por lixiviação, como mencionado. Por isso, há necessidade de se manter equilíbrio entre as taxas de entradas e saídas deste elemento no sistema de produção agrícola.

2.3.4 Cálcio

Como participante do fenômeno de troca de cátions (CTC), o Ca2+ é retido nas superfícies com cargas negativas das argilas e da matéria orgânica do solo. Em regiões tropicais de altas precipitações pluviais, muitos solos apresentam tendência à acidificação, pela remoção de cátions de caráter básico do complexo de troca (Ca++, Mg++, K+ e Na+), e, em conseqüência, o acúmulo de cátions de natureza ácida (Al+++ e H+). Os solos cultivados se tornam ácidos devido à lixiviação, perdas de bases pela erosão, oxidação da matéria orgânica, aplicação de fertilizantes (principalmente amoniacais) e por meio da exportação de bases absorvidas pelas culturas. Isto causa a carência de Ca e a concentração em níveis tóxicos de Al, Mn e Fe, que prejudicam o crescimento e desenvolvimento das plantas. Ademais, a absorção de Ca++ pode ser diminuída por concentrações relativamente altas de K+, Mg++ e NH4+a (Vitti et al., 2006; Sousa

et al., 2007). Em solos com predominância de caulinita e com poder tampão reduzido, a calagem do solo corrige a acidez e a toxicidade, além de suprir cálcio em teores suficientes para a maioria das plantas (Primavesi, 1980; RAIJ et al., 1997; Sousa et al., 2007). Em geral, para o suprimento de Ca, aplicam-se doses de 10 a 200 kg ha-1 (Raij, 1991). Doses de calcário que variam de 0,5 a 2,0 t ha-1, aumentam o pH e o rendimento das culturas, no curto prazo (Primavesi, 1980; Sousa et al.,2007). Para o estado do Rio de Janeiro, não se recomenda aplicações de calcário superiores a 4 t.ha-1 (Almeida et al., 1988).

Na planta, a maior proporção de Ca encontra-se em formas não solúveis em água, relativamente imóvel, ao contrário do que acontece com o K, não se redistribuindo com facilidade. O cálcio exerce uma função de elemento estrutural da parede celular. A insolubilidade dos compostos de Ca e a sua localização na célula explicam a falta de sua redistribuição (Vitti et al., 2006; Sousa et al., 2007). Assim, em condições de carência do elemento no solo, a deficiência de Ca provoca o aparecimento de sintomas severos nas regiões meristemáticas das raízes e folhas jovens. Nos frutos em desenvolvimento, os sintomas de deficiência de Ca são conhecidos como “podridão apical”, como ocorre no tomate, pimentão e melancia. Em alguns casos, as folhas das plantas apresentam teores normais de Ca, enquanto o fruto se mostra deficiente (Vitti et al., 2006; Filgueira, 2008).

2.3.5 Magnésio

A maioria dos solos contém Mg suficiente para suportar o crescimento das plantas; porém, pode ocorrer deficiência freqüentemente em solos arenosos sob certas condições: (i)

ácidos (pH < 5,4); (ii) proporção de Mg na CTC < 6%; (iii) alto teor em K 23; (iv) relação K/Mg > 4; e, (v) concentração inferior a 4 mmolc.dm-3 (Vitti et al.,2006).

Na planta, o Mg corresponde a 2,7% do peso molecular da clorofila, ficando no centro das clorofilas a e b. O átomo de Mg+2 não participa diretamente na bioquímica da molécula de clorofila, sua função parece ser a manutenção da configuração esférica. O Mg é também fundamental na formação e manutenção das estruturas de RNAs e DNA. Ademais, o Mg ativa mais enzimas que qualquer outro nutriente mineral. Em algumas culturas oleráceas mais exigentes (solanáceas) tem sido constatados sintomas carenciais de Mg, chamado de amarelo baixeiro. O Mg é rapidamente translocado das regiões maduras para as partes mais jovens da planta com crescimento ativo (ao contrário do Ca), aparecendo a clorose primeiro nas folhas maduras (Epstein & Bloom, 2006; Sousa et al., 2007; Filgueira, 2008).