A implementação de estratégias mais sustentáveis de manejo do solo, como o plantio direto com a rotação de culturas e o uso de novos insumos biológicos à base de resíduos orgânicos ou de microrganismos, entre outras soluções, pode ajudar a aumentar a eficiência no aproveitamento e, consequentemente, diminuir o uso de fertilizantes minerais críticos para agricultura brasileira. É o que indicam resultados de estudos apoiados pela FAPESP e conduzidos por pesquisadores ligados a diferentes universidades e instituições de pesquisa no país.
A adoção dessas práticas pode gerar uma economia para os agricultores brasileiros da ordem de mais de US$ 20 bilhões nas próximas décadas só com a redução do uso de fertilizantes fosfatados, estima Paulo Sérgio Pavinato, professor da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP).
Nos últimos dez anos, o consumo de fertilizantes fosfatados no Brasil aumentou 43,4% – e mais de 67% são importados de países do norte da África, principalmente do Marrocos. “Manter a palha e restos da planta na superfície das lavouras entre as safras, como é feito no plantio direto, e promover a rotação de culturas, explorando o solo o tempo todo e não o deixando desnudo nunca, são formas de promover a ciclagem mais eficiente e aumentar a eficiência no aproveitamento pelas plantas de nutrientes como o fósforo”, diz Pavinato à Agência FAPESP.
De acordo com o pesquisador, fósforo – que é um dos três macronutrientes mais utilizados na adubação de lavouras no Brasil, atrás do nitrogênio e do potássio – é um dos fertilizantes minerais com menores índices de aproveitamento pelas culturas agrícolas nos solos brasileiros.
Isso porque os tipos de solos no Brasil e em outras regiões tropicais, mais argilosos, são ricos em óxidos de ferro e alumínio, que têm capacidade muito alta de se ligar quimicamente e reter fósforo. Dessa forma, grande parte desse fertilizante aplicado fica acumulado no solo em formas pouco ou não acessíveis às plantas.
“Nos últimos 20 anos, em média, a eficiência no aproveitamento do fósforo pelas plantas cultivadas no Brasil tem sido de 50%”, afirma Pavinato.
“Do total desse fertilizante adicionado na adubação, 50% são extraídos via colheita e os outros 50% restantes ficam retidos no solo. Por isso, é comum aplicar nas lavouras no país pelo menos mais do que o dobro da quantidade de fósforo de que a planta necessita”, explica.
Por meio de um projeto apoiado pela FAPESP, o pesquisador, em colaboração com colegas da Bangor University, do Reino Unido, fez um inventário do fósforo acumulado ou residual nos solos brasileiros a partir dos anos 1970, quando se começou a utilizar fertilizantes em larga escala no país e o mineral passou a ser acumulado no solo.
Os cálculos, baseados em estimativas de adições médias e de retiradas de fósforo pela absorção pelas culturas agrícolas indicaram que, desde os anos 1970, cerca de 33,4 milhões de toneladas do fertilizante foram acumuladas nos solos agrícolas brasileiros.
As áreas com maior tempo de cultivo, situadas em boa parte do Sudeste, nos Estados de São Paulo, Paraná e Minas Gerais, são as que apresentam os maiores estoques de fósforo no solo, apontaram os pesquisadores em artigo publicado na revista Scientific Reports.
“As regiões com áreas agrícolas mais novas, como as localizadas nos Estados do Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás e, mais recentemente, no Matopiba [área considerada a nova fronteira agrícola brasileira, compreendida por porções dos Estados do Maranhão, Tocantins, Piauí e Bahia], têm bem menos fósforo acumulado em função do tempo de cultivo”, diz Pavinato.
“Mas, mesmo nesses Estados, há muito mais fósforo total no solo do que em regiões do Reino Unido, por exemplo”, compara.
Por meio da rotação de culturas, com o plantio de plantas de cobertura, como braquiária ou milheto após o cultivo da soja, por exemplo, é possível não só aumentar a eficiência no uso desse fósforo estocado no solo, como também aumentar a resistência da lavoura à seca, afirma Pavinato.
Isso porque com a implantação desse sistema as raízes das plantas têm maior capacidade de explorar um volume maior do solo, explica o pesquisador.
“Os produtores com sistema de produção bem implantado, que têm feito a rotação de culturas nos últimos anos, podem passar uma safra ou mais sem precisar adubar suas lavouras porque o solo já tem uma boa reserva de nutrientes, principalmente de fósforo”, diz.
“Já os produtores que seguem o sistema de plantio convencional vão sofrer muito mais em períodos de crise de fertilizantes, como agora, porque não têm reserva no solo”, compara.
Uso de plantas de cobertura
Em um estudo em andamento, também apoiado pela FAPESP, o pesquisador e colaboradores estão avaliando o uso de plantas de cobertura, como ervilhaca, nabo forrageiro, tremoço e azevém no inverno, antes do plantio de milho, no verão, para melhorar a exploração de fósforo no solo.
Para realizar os experimentos foram aplicados durante sete anos seguidos, entre 2008 e 2015, fosfatos solúvel e natural em áreas de cultivo de milho no Paraná com rotação com essas plantas de cobertura. Após esse período, essas áreas pararam de ser adubadas.
Resultados preliminares do estudo indicaram que, nos anos posteriores e com déficit hídrico, a safra de milho nessas áreas foi duas vezes maior do que a das que não receberam adubação fosfatada.
“As plantas de cobertura que promoveram maior produtividade do milho nessas áreas fosfatada foram a aveia preta e a azevém. Essas gramíneas têm habilidade de ciclar mais nutrientes de maneira geral. Mas é importante ressaltar que essas respostas só podem ser obtidas em longo prazo”, sublinha Pavinato.
Fertilizantes organominerais
Um fertilizante organomineral desenvolvido por pesquisadores da Embrapa Solos também pode contribuir tanto para aumentar a disponibilidade de fósforo para cultivares agrícolas como também para aproveitar e gerar valor para um passivo ambiental.
Os pesquisadores da instituição desenvolveram ao longo dos últimos 11 anos um fertilizante organomineral fosfatado granulado a partir da “cama” de frango – material utilizado para forrar o piso dos galpões de granjas, composto por maravalha, palha de arroz, feno de capim e sabugo de milho triturado ou a serragem com as fezes, urina, restos de ração e penas de galinha.
Esse resíduo agrícola era usado como fonte de alimento suplementar para bovinos no Brasil, mas a utilização dele para essa finalidade passou a ser proibida no país a partir de 2004 com o surgimento do “mal da vaca louca”.
Já na agricultura, o uso desse material é consolidado, porém, sem recomendações técnicas específicas, pondera Joaquim José Frazão, professor do Instituto Federal de Roraima (IFRR).
“A falta de recomendações técnicas específicas tem causado o uso inadequado e aplicação superficial da cama de frango, com doses inadequadas, baixas respostas agronômicas e risco de contaminação do meio ambiente por nitrato, presente em grande quantidade no material”, afirma Frazão.
Uma vez que a cama de frango também apresenta teores variáveis de fósforo, os pesquisadores da Embrapa Solos, em parceria com Frazão, realizaram nos últimos anos diversos testes de misturas do material com fontes minerais a fim de enriquecê-lo com o mineral para aplicação como fertilizante.
Os resultados de testes de aplicação do fertilizante organomineral em casas de vegetação e em campo, nos municípios de Rio Verde e Goiânia, em Goiás, e em Piracicaba, no interior de São Paulo, durante o doutorado de Frazão, com Bolsa da FAPESP, indicaram que o produto tem eficiência agronômica comparável com as fontes minerais tradicionais, como o fosfato monoamônico (MAP) e o superfosfato triplo, já na primeira safra de culturas como a soja e o milho. O estudo foi publicado na revista Sustainability.
“Também observamos por meio de outros estudos que o produto tem efeito residual no solo”, afirma Frazão.
Como a liberação do fertilizante organomineral é mais lenta em comparação com as outras fontes de fósforo disponíveis, que são solúveis em água, o produto supre a demanda do macronutriente pela planta e, ao mesmo tempo, diminui os riscos de perda do mineral pelo processo de adsorção (fixação) pelos óxidos de ferro e alumínio, explica o pesquisador.
“Como os fertilizantes fosfatados tradicionais são solúveis em água, a liberação deles no solo após a aplicação é quase imediata. Já o organomineral que desenvolvemos tem liberação mais lenta e, dessa forma, é possível mantê-lo disponível no solo por mais tempo”, afirma Frazão.
De acordo com o pesquisador, a Embrapa Solos patenteou a tecnologia do processo de produção do fertilizante organomineral.
Além da cama de frango, podem ser usadas diversas outras fontes orgânicas para produzir o organomineral, como estercos de aves e bovinos e palha de arroz, ressalta Frazão.
“As respostas de eficiência agronômica do organomineral formulado com essas outras fontes, contudo, podem não ser iguais às do composto por cama de frango em razão da variação da composição química”, pondera.
Fertilizante orgânico à base de lodo do esgoto
Outra fonte promissora para produção de fertilizante é um composto gerado a partir do lodo proveniente do tratamento do esgoto, apontam estudos conduzidos por pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus de Ilha Solteira.
Rico em matéria orgânica e fonte de macro e micronutrientes para as plantas, como nitrogênio, fósforo, cobre, ferro, manganês e zinco, o lodo de esgoto já era apontado como um potencial subproduto para aplicação como adubo na agricultura desde a década de 1980. A preocupação com o risco de o resíduo contaminar o solo e as plantas com metais pesados, além de carregar vírus e outros microrganismos patogênicos, porém, limitou a aplicação para essa finalidade, diz Thiago Nogueira, professor da Unesp e coordenador do estudo.
“Mesmo com a comprovação do efeito benéfico do uso do lodo de esgoto na agricultura, as legislações estaduais estabeleceram critérios que dificultaram a aplicação desse resíduo urbano. Uma quantidade muito pequena desse material tem sido usada em larga escala na agricultura não só no Estado de São Paulo, como em outras regiões do país”, afirma Nogueira.
Por meio de uma parceria com uma empresa em Jundiaí, os pesquisadores começaram a fazer a compostagem do lodo de esgoto para eliminar a carga de patógenos e diminuir os teores de metais a fim de viabilizar a aplicação do composto na agricultura.
Os pesquisadores estão avaliando agora o uso do material como fonte orgânica de nutrientes para solos da região do Cerrado, que são naturalmente muito pobres em nitrogênio, fósforo, boro, manganês e zinco, em culturas como arroz, feijão, soja, milho e cana-de-açúcar.
Resultados preliminares do estudo, realizado no âmbito do mestrado da pesquisadora Adrielle Rodrigues Prates, com bolsa da FAPESP, indicaram que a aplicação do composto aumentou os teores principalmente de cobre, manganês e zinco no solo e nas folhas da cultura da soja.
“Também já observamos um aumento de 67% na produtividade da soja e efeito residual da aplicação do composto com ganhos de produtividade da cultura do milho acima da média nacional e com valores similares aos resultados obtidos somente com a aplicação de fertilizantes minerais”, afirma Nogueira.
Segundo o pesquisador, ficou claro que o composto de lodo de esgoto aumentou a disponibilidade de nutrientes no solo, especialmente nitrogênio, fósforo e alguns micronutrientes, com elevação na produtividade das culturas.
Mais recentemente, outras pesquisas estão sendo desenvolvidas para conhecer melhor a associação de doses do composto de lodo de esgoto com plantas de cobertura cultivadas sob plantio direto no Cerrado, com ênfase no monitoramento da saúde do solo, explica Nogueira.
Microrganismos solubilizadores
Além do manejo, de variedades melhoradas de plantas e de fertilizantes mais eficientes, outra estratégia que tem sido implementada para melhorar o aproveitamento de nutrientes pelas plantas é a utilização de microrganismos solubilizadores, como bactérias e fungos.
Esses microrganismos têm o potencial de explorar e ajudar as plantas a acessar o fósforo não disponível no solo, por exemplo, explica Antônio Pedro da Rocha Camargo, colaborador do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC) – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Embrapa na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
“Microrganismos podem ajudar as plantas a conseguir nutrientes de várias formas. Alguns dos mais conhecidos são as micorrizas, que são fungos que se associam à raiz da planta e aumentam a superfície de absorção. Mas também há bactérias que ajudam as plantas a pegar o nutriente que está no solo de uma forma que elas normalmente não conseguem absorver, como o fósforo insolúvel”, explica.
Durante seu doutorado, realizado com bolsa da FAPESP, o pesquisador investigou microrganismos associados às plantas nos campos rupestres.
Situados na região central do Brasil, os campos rupestres têm solo extremamente pobre em fósforo, em razão das condições geológicas, e muito ácido, mas, ainda assim, apresentam alta diversidade de espécies de plantas, a maior parte delas endêmica (que ocorre exclusivamente naquela região).
“Há anos tem sido estudada a fisiologia dessas plantas com o objetivo de entender como elas crescem naquele bioma”, diz Camargo.
O pesquisador e colaboradores constataram que o solo dos campos rupestres, apesar de muito pobres, também apresenta uma grande diversidade de microrganismos associados às plantas, principalmente bactérias, que também ocorrem exclusivamente naquela região.
Ao analisar esses microrganismos, eles observaram que bactérias encontradas nas proximidades da raiz das plantas apresentam maior número de genes associados à disponibilização de fósforo. “Vimos que várias funções associadas à disponibilização de fósforo para as plantas estão enriquecidas nessas bactérias”, afirma Camargo.
Ao comparar o genoma das bactérias dos campos rupestres com o de outras evolutivamente próximas, encontradas em outros lugares, os pesquisadores também constataram que elas possuem mais genes associados à disponibilização de fósforo para as plantas.
“Isso mostra que as funções de disponibilização de fósforo para as plantas provavelmente estão sendo selecionadas naquele ambiente. As plantas podem liberar compostos que são nutritivos para as bactérias que solubilizam fósforo para recrutá-las e, dessa forma, obter o nutriente”, explica Camargo.
O objetivo final do estudo é permitir selecionar e cultivar essas bactérias em larga escala para produzir inóculos – cultura contendo uma ou mais espécies de microrganismo para aplicação em lavouras com o objetivo de aumentar a absorção de fósforo pelas cultivares agrícolas.
* com informações da Fapesp
