2005 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2005 Santos, SP, Brazil, August 28 to September 2, 2005 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: 85-99141-01-5
USO DO TRAÇADOR
15N EM ESTIMATIVAS DE PERDAS DE
NITROGÊNIO PELA PARTE AÉREA DA CULTURA DO TRIGO
Isabela Rodrigues Bologna1, Carlos Eduardo Faroni1, Anderson Lange2 e Paulo Cesar Ocheuze Trivelin2
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Departamento de Solos e Nutrição Mineral de Plantas – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” Universidade de São Paulo
Laboratório de Isótopos Estáveis-CENA/USP Av.: Centenário, 303 cxp. 96
13400-970 Piracicaba, SP
irbologn@esalq.usp.br / cfaroni@cena.usp.br
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Centro de Energia Nuclear na Agricultura –CENA Universidade de São Paulo
Laboratório de Isótopos Estáveis-CENA/USP Av.: Centenário, 303 cxp. 96
13400-970 Piracicaba, SP
alange@cena.usp.br / pcotrive@cena.usp.br
RESUMO
A estimativa de perda de nitrogênio na forma de amônia pela parte aérea das culturas pode ser realizada por meio do uso da técnica isotópica com o uso do traçador 15N. Neste contexto, conduziu-se um experimento em casa-de-vegetação com o objetivo de quantificar alterações nas quantidades de nitrogênio em diferentes estádios de desenvolvimento da cultura do trigo (Triticum aestivum L.) como indicativo de possíveis perdas pela parte aérea, por volatilização de amônia. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado num esquema fatorial 2 x 3 (duas doses de N: 180 e 300 mg de N vaso-1 e 3 épocas de colheita: colheita em pré-antese; pós-antese e plena maturidade) com quatro repetições, totalizando 24 unidades experimentais. Utilizou-se vasos plásticos contendo amostras de 4 kg de um Latossolo Vermelho distrófico típico. A fertilização nitrogenada foi realizada com sulfato de amônio marcado a 3 % em átomos de 15N, parcelados em duas épocas de aplicação. Foram verificadas perdas acumuladas de N-NH3 pela parte aérea da cultura do trigo na ordem de 24,5 mg vaso-1
e 36,2 mg vaso-1 nos dois níveis de fertilização nitrogenada (180 e 300 mg vaso-1). As maiores perdas ocorreram entre as fases de pós-antese e maturidade fisiológica, com 8,4 % e 6,8 % do N total aplicado para a menor e maior dose, respectivamente. O uso da técnica da diluição isotópica, por meio da experimentação com o isótopo
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N mostrou-se eficiente na avaliação das perdas N-NH3 pela parte aérea da cultura do trigo.
1. INTRODUÇÃO
O uso da técnica isotópica por meio do método com traçador 15N em pesquisas voltadas para a agricultura permite elucidar várias das etapas de oxirredução do ciclo biogeoquímico do nitrogênio, porém um ponto ainda não muito estudado são as perdas do elemento como amônia pela parte aérea dos vegetais. Essa via de saída do nitrogênio têm sido citada como contribuidora no aumento dos níveis de amônia da atmosfera, sendo responsável por 15-20% do total das emissões gasosas de NH3 [1].
Um dos fatores mais importantes que influenciam a ocorrência e a magnitude da perda de nitrogênio pela parte aérea das plantas é a idade da planta e seu estado de senescência [2]. Nos estágios reprodutivos há aumento do potencial de volatilização da amônia devido às mudanças no metabolismo do nitrogênio da planta e, também, por meio da quebra de proteínas e aminoácidos [3]. Há evidências por meio do uso do traçador 15N, que após a antese do trigo metade do nitrogênio do grão proveio da remobilização do nitrogênio armazenado nos caules e folhas durante o processo da quebra de proteínas e aminoácidos no período de maturação das folhas e caules, sendo a outra metade vinda diretamente do solo [4].
A maioria dos métodos de estimativa das perdas de N por volatilização através da parte aérea é considerada de grande complexidade, tais como os métodos de confinamento das plantas e o micrometereológico, e até mesmo o de determinação indireta, tal como o de quantificação do nitrogênio na parte aérea das plantas.
O uso do traçador 15N permite a sofisticação do método da quantificação de nitrogênio, pois ao fertilizar uma planta com adubo marcado em 15N, as condições de rastreamento do nitrogênio (15N) são reais, inferindo-se no total utilizado pela planta e no presente no solo após o ciclo da cultura.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido em casa-de-vegetação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), na cidade de Piracicaba, SP, entre outubro a dezembro/2003. O trabalho foi realizado em vasos contento 4 kg de solo de terra fina seca ao ar (TFSA), classificado como Latossolo Vermelho distrófico típico. A semeadura foi realizada no dia 02 de outubro de 2003, utilizando-se por vaso 10 sementes de trigo (Triticum aestivum L.), do cultivar IAC-24. Após a germinação plena (7 dias após a semeadura) foi realizado o desbaste, deixando-se 4 plantas por vaso.
O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 X 3 (2 doses de N e 3 épocas de colheita) com 4 repetições, totalizando 24 parcelas. Os tratamentos são descritos a seguir; T1: 180 mg N vaso-1 X colheita em pré-antese; T2: 300 mg N vaso-1 X colheita em pré-antese; T3: 180 mg N vaso-1 X colheita em pós-antese; T4: 300 mg N vaso-1 X colheita em pós-antese; T5: 180 mg N vaso-1 X colheita na maturidade e T6: 300 mg N vaso-1 X colheita na maturidade.
A adubação nitrogenada foi realizada com sulfato de amônio marcado a 3% em átomos de
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N. Nos tratamentos o adubo com N foi aplicado na forma de solução e na superfície do solo, sendo parcelado em duas épocas: desbaste e após 7 dias da primeira aplicação.
Durante todo o experimento, a umidade do solo foi mantida a 60% da capacidade máxima de retenção de água, por meio de irrigações. Foram também coletadas e armazenadas todas as folhas que por ventura se destacaram das plantas durante o período experimental para não haver perda desse material no decorrer do tempo.
A colheita das plantas foi realizada observado-se os estádios definidos nos tratamentos, ou seja, pré-antese (45 dias após semeadura), pós-antese (55 dias após semeadura) e maturidade
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plena (70 dias após semeadura). Na colheita procedeu-se a amostragem da parte aérea e do sistema radicular, para as fases de pré e pós-antese, e das panículas para a fase de colheita em plena maturidade. Em cada um das amostras determinou-se a massa do material úmido e posteriormente a massa de material seco em estufa. As amostras de parte aérea, raízes e panícula foram trituradas em moinho tipo Wiley e realizadas as determinações de N total e de abundância de 15N (% em átomos) em espectrômetro de massas contendo analisador automático de N, modelo ANCA-SL, 20-20, da PDZ Europa (Krewe, UK). O solo de cada vaso também foi amostrado, posteriormente seco ao ar (TSA) e realizadas as determinações de N total e 15N, além da umidade a 105oC.
A recuperação do nitrogênio na planta ou no solo (mg de N por vaso) proveniente da fonte nitrogenada, sulfato de amônio, (Nppf) foi calculada por meio da equação 1:
Nppf = [(a - c)/(b- c)] . N-total (1)
onde:
Nppf - nitrogênio na planta ou solo proveniente da fonte-15N, sulfato de amônio, (mg por vaso);
a - abundância de 15N (% de átomos) na planta ou solo; b - abundância de 15N na fonte (3 % em átomos de 15N); c- abundância naturalde 15N na planta ou solo;
N-total - conteúdo de nitrogênio na planta ou solo (mg vaso-1).
A recuperação percentual na planta e no solo do N da fonte sulfato de amônio foi calculado de acordo com a equação 2:
%R = (Nppf / D) . 100 (2)
significando D a dose de N aplicada como sulfato de amônio
Os resultados foram submetidos à análise de variância em delineamento inteiramente casualizado. O teste de Tukey (α=0,10) foi usado na comparação das médias dos tratamentos.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A quantidade acumulada de nitrogênio na planta foi influenciada pelos níveis de adubação nitrogenada, sendo observado que no menor nível de fertilização (180 mg vaso-1), o maior acúmulo de nitrogênio ocorreu no estádio de pós-antese, com queda nesse valor no estádio de plena maturidade fisiológica (Tabela 1).
Tabela 1. Nitrogênio total na planta (parte aérea + raiz) e nitrogênio na planta proveniente do fertilizante em função dos níveis de N aplicados e dos estádios fisiológicos
de colheita. Média de quatro repetições
Dose N N total Nppf
P.A1 P.O1 M.A1 P.A P.O M.A
---mg vaso-1 --- 180 196,1 229,4 199,2 120,5 138,8 124,7 300 246,6 262,9 296,1 182,6 189,1 217,0 F dose 27,7* 123,8* F época 2,2ns 3,4* F dose*época 2,7* 4,1* C.V.(%) 11,78 9,26 (1)
P.A, P.O e M.A significam os estádios fisiológicos de colheita de pré-antese, pós-antese e maturidade fisiológica, respectivamente.
* e ns: significativo e não-significativo a 10% respectivamente.
Esses resultados indicam uma possível perda de nitrogênio da planta para a atmosfera, uma vez que o N-total do sistema radicular foi incluído nos cálculos do nitrogênio total da planta, sendo descartada, portanto, uma possível translocação de nitrogênio para o sistema radicular das plantas de trigo. No segundo nível de adubação com 300 mg vaso-1 não foi observada a tendência a maior acúmulo de N no estádio de pós-antese, o que pode ser explicado pelo fato de o tratamento com maior dose de nitrogênio ter influenciado no prolongamento do estádio vegetativo da planta, retardando, assim, a plena maturidade e consequentemente a perda de N pela parte aérea da planta, uma vez que é sabido que o estímulo de perda de N por esta via é influenciado pelo estado de senescência da planta.
Em relação aos teores de nitrogênio na planta proveniente do fertilizante (Nppf) (Tabela 1) observa-se redução nos seus valores no tratamento com dose de N de 180 mg vaso-1, do estádio de pós-antese para maturidade fisiológica, com conseqüente queda nos valores de recuperação do N-sulfato de amônio na planta, de 77,1 para 69,3% (Tabela 2).
Tabela 2. Porcentagem de recuperação do nitrogênio na planta (parte aérea + raiz) e no solo. Média de quatro repetições
Dose N Recuperação planta Recuperação solo
P.A1 P.O1 M.A1 P.A P.O M.A
mg vaso-1 ---%--- 180 66,9 77,1 69,3 31,3 20,9 20,4 300 60,9 63,0 72,3 37,9 33,7 17,6 F dose 5,0* 4,2* F época 2,9* 11,0* F dose*época 3,8* 2,8* C.V.(%) 9,10 24,52 (1)
P.A, P.O e M.A significam os estádios fisiológicos de colheita de pré-antese, pós-antese e maturidade fisiológica, respectivamente.
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Com o aumento no nível de fertilização nitrogenada há aumento proporcional do Nppf, entretanto a porcentagem de recuperação do fertilizante na planta é menor para a maior dose de N. Os maiores valores de recuperação na maturidade fisiológica, na dose de 300 mg vaso
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, reforça a idéia de que a maior disponibilidade de nitrogênio proporcionou extensão do ciclo vegetativo do trigo, desfavorecendo a perda de N pela parte aérea.
Considerando-se que a diminuição na recuperação no solo significa maior utilização da adubação nitrogenada pela planta, com reflexo de incremento nos valores de Nppf, uma perda média de 16% na recuperação pelo solo entre os estágios de pós-antese e maturidade refletirá em incremento de 48 mg de N (para uma dose aplicada de 300 mg vaso-1) nos valores de Nppf entre estes dois estádios. Entretanto este incremento nos valores de Nppf entre os estádios não foi observado, pois o Nppf observado na maturidade foi de em média 217 mg N, sendo de se esperar um total de 237 mg de N, o qual seria resultante da soma do Nppf do estádio de pós-antese (189,1 mg N) e os 16% de queda na recuperação no solo (48 mg N). Estes resultados demonstram que mesmo não havendo diminuição nos valores de Nppf entre os estágios 2 e 3 do tratamento de maior fertilização nitrogenada, o acréscimo do Nppf não foi proporcional à redução do N não recuperado no solo podendo-se inferir que houve perda de nitrogênio do sistema na ordem de 20,1 mg vaso-1, devido a volatilização, possivelmente, pela parte aérea das plantas.
Os resultados de % de recuperação do sistema solo-planta (Figura 1) indicaram efeito da época (estádio fisiológico no momento da colheita) no total do N-sulfato de amônio recuperado pelo sistema. Em ambos os níveis de adubação nitrogenada observa-se que do estádio de pré-antese para maturidade fisiológica houve queda no percentual recuperado, em média de 8,4 e 6,8%, o que significa que para a aplicação de nitrogênio de 180 mg vaso-1 houve perda entre estes dois estágios fisiológicos de 15,1 mg de N vaso-1 e para a aplicação de 300 mg vaso-1 perdas de 20,4 mg. Deve-se considerar também que no maior nível de fertilização ocorreram diminuições na recuperação do N no sistema solo-planta de 2% da fase de pré para pós-antese, resultando em perda acumulada de nitrogênio na ordem de 26,4 mg N vaso-1. 96,8 89,7 98,1 97,8 90,0 98,8 80 85 90 95 100 105
Pré-antese Pós-antese Maturidade Estádio fisiológico de colheita
Recu p e ração s o lo -p la n ta (% ) 180 mg/vaso 300 mg/vaso
Figura 1. Recuperação percentual do sistema solo-planta em função do nível de N e da época de colheita
F dose: 0,0ns
F época: 13,1*
É importante salientar que esses valores computam somente a perda do nitrogênio originária da fonte de fertilização, ou seja, do sulfato de amônio. Caso seja considerada a relação Ndff : Ndfs (nitrogênio derivado da fonte fertilizante e fonte solo), encontraremos relações médias de 1,6:1 e 2,7:1 para a menor e maior dose, respectivamente. Assim, pode-se estimar as perdas de N-total, para a maior e menor dose, como sendo de 24,5 mg N vaso-1 e 36,2 mg N vaso-1.
4. CONCLUSÃO
1. Ocorreram perdas acumuladas de N-NH3 pela parte aérea da cultura do trigo na ordem
de 24,5 mg vaso-1 e 36,2 mg vaso-1 nos dois níveis de fertilização com nitrogênio (180 e 300 mg vaso-1);
2. As maiores perdas ocorreram entre as fases de pós-antese e maturidade fisiológica, com 8,4% e 6,8% do nitrogênio total aplicado para a menor e maior dose, respectivamente;
3. O uso da técnica da diluição isotópica, por meio da experimentação com o isótopo 15N mostrou-se eficiente na avaliação das perdas de N-NH3 pela parte aérea da cultura do
trigo.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem aos discentes da disciplina CEN 5747-2 – Técnicas isotópicas em estudos de ciclagem de nitrogênio em agroecossistemas, do ano de 2003, pelo auxílio na condução da parte experimental: Camila Beij Jordão, Ciro Staino Manzoni, Cláudia Luciana Varnier, Eros Artur Bohac Francisco, Fernando César B. Zambrosi, Jack Fernando Santos Quispe, Marcos Emanuel Veloso, Maria Lígia de Souza Silva, Mariana Addison Pavei, Milene Mofatto
REFERÊNCIAS
1. Asman, W.A.H.; Sutton, M.A.; Schjorring, J.K. “Ammonia: emission, atmospheric transport and deposition”. New Phytol., n. 139, pp. 27-48, 1998.
2. Holtan-Hartwig, L. & Bockman, O.C. “Ammonia exchange between crops and air”. Norwegian Journal of Agricultural Sciences, supplement, n.14, 1994.
3. Morgan, J.A.; Parton, W.J. “Characteristics of ammonia from spring wheat”. Crop Science, n.29, pp. 726-731, 1989.
4. Harper, L.A.; Sharpe, R.R., Langdale, G.W.; Giddens, J.E. “Nitrogen cycling in a wheat crop: soil plant and aerial nitrogen transport”. Agronomy Journal, n.79, pp. 965-973, 1987.
