Práticas de manejo para otimizar o nitrogênio em cana-soca

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Autores

Renato Passos Brandão
Gerente do Deptº Agronômico – Vittia
Raphael Bianco R. L. Rodrigues
Gerente Técnico de São Paulo e Sul de Minas Gerais – Vittia
Crédito: Lindsay

O manejo da adubação nitrogenada é uma das mais importantes práticas culturais na cana-soca. O nitrogênio (N) é um elemento químico essencial para a cana-soca e é um dos nutrientes minerais mais absorvidos, superado apenas pelo potássio.

Normalmente, os solos de regiões tropicais possuem baixa disponibilidade de nitrogênio, sendo muitas vezes, o fator que mais limita a produção agrícola (Raij, 2011).

Para uma produção de 100 t de colmos em cana-soca são necessários cerca de 150 kg de N, sendo 90 kg exportado nos colmos. Cerca de 60% do N absorvido pela cana-soca é exportado pelos colmos (Malavolta et al., 1997).

A adubação nitrogenada é a forma mais usual para o fornecimento deste nutriente para as plantas, exceto para as leguminosas. Porém, é um dos insumos agrícolas que mais demanda energia para a síntese e processamento, contribuindo para a elevação nos custos de produção das culturas (Alves et al., 2016). 

Dinâmica do nitrogênio

O nitrogênio é um dos elementos químicos mais dinâmicos na natureza, igualando ou talvez superando o carbono. A dinâmica do nitrogênio na natureza é complexa, sendo de grande importância para a sobrevivência das plantas. Envolve inúmeros fenômenos físicos, químicos e bioquímicos afetando a disponibilidade do nutriente às plantas (Kiehl, 1987).

A atmosfera é o principal reservatório de nitrogênio para às plantas. Cerca de 78,5% do ar atmosférico é constituído pelo dinitrogênio – N2. Entretanto, o N2 presente no ar atmosférico não é disponível para as plantas, havendo a necessidade da sua conversão para N orgânico realizada por um grupo de microrganismos em um processo biológico denominado de fixação biológica do nitrogênio.

As reações químicas do nitrogênio nos solos são mediadas por microrganismos e as formas químicas do N estão sujeitas a perdas por lixiviação, volatilização e desnitrificação (Kiehl, 1987). Portanto, é muito difícil mantê-lo no solo em quantidades suficientes para atender as necessidades das plantas (Malavolta, 2006).

O nitrogênio do solo está predominante na forma orgânica, representando mais de 95% do N total. Algumas formas ou frações do N têm meia vida de poucos dias, enquanto outras permanecem no solo por séculos (ácidos húmicos e huminas).

Um passo de cada vez

A mineralização biológica do nitrogênio orgânico constitui o primeiro passo para a sua disponibilização para a cana-soca. É definida como a conversão do nitrogênio orgânico (N org), forma química do N não disponível às plantas em nitrogênio mineral – amônio (N-NH4+). Posteriormente, o amônio é convertido em nitrato (N-NO3), numa oxidação biológica realizada por microrganismos nitrificantes denominada de nitrificação.

O nitrogênio do solo ou aquele adicionado pelos fertilizantes nitrogenados pode ser absorvido pela cana-soca, imobilizado pela microbiota do solo ou perdido por lixiviação, desnitrificação e volatilização (Kiehl, 1987; Malavolta, 2006; Raij, 2011).

O fluxo de massa é o principal mecanismo de transporte de N às raízes da cana-soca. As plantas absorvem o N do solo principalmente na forma de nitrato. O amônio e os aminoácidos também são formas químicas do nitrogênio absorvidas do solo pelas plantas (Prado, 2008).

Funções do nitrogênio

O nitrogênio é o nutriente responsável pelo desenvolvimento vegetativo e produção de matéria seca pela cana-soca. Atua na síntese de clorofila e está envolvido diretamente na fotossíntese das plantas (Prado, 2008).

Tem função estrutural, participando de diversos compostos orgânicos – aminoácidos, proteínas, aminas, amidas, aminoaçúcares, dentre outros – e processos fisiológicos vitais para as plantas (Malavolta, 2006).

Estratégias de aumento da eficiência do nitrogênio

Os sistemas agrícolas possuem baixa eficiência no aproveitamento dos fertilizantes nitrogenados. A taxa de recuperação do nitrogênio aplicado no solo pelos fertilizantes nitrogenados é baixa. Na média, estima-se que apenas 50% são absorvidos pelas plantas. (Fernandes, 2016).

Diversos fatores afetam a eficiência de uso do N pela cana-soca – EUN –, que por sua vez é constituída pela eficiência de absorção do N e pela eficiência de utilização do N.

A absorção do nitrogênio pela cana-soca é um dos componentes mais críticos da EUN sob condições limitantes de nitrogênio, estando ligada ao volume, comprimento e atividade do sistema radicular. A eficiência de utilização do nitrogênio está ligada à assimilação do N pelas plantas, ou seja, a capacidade das plantas em converter o nitrogênio em biomassa (Moraes et al., 2016).

Adubações equilibradas

Para uma maior eficiência da adubação nitrogenada na cana-soca, é necessária uma adubação equilibrada com outros nutrientes. Segundo a Lei do Mínimo ou Liebig, a eficiência da adubação nitrogenada pode ser comprometida pela deficiência de um ou mais nutrientes na cana-soca.

A baixa disponibilidade de um ou mais nutrientes no solo reduz a sua absorção pelas plantas, comprometendo o metabolismo das plantas. Reduz a síntese de compostos orgânicos e o acúmulo de biomassa pelas plantas (Alves, 2016).

Segundo Malavolta (2006), há uma estreita relação entre as necessidades de nitrogênio e enxofre das plantas. O enxofre é um nutriente essencial para a síntese de três aminoácidos – cisteína, cistina e metionina – que por sua vez são precursores das proteínas. Esse pesquisador sugere que na formulação do fertilizante para cana-soca seja garantida uma relação N/S entre 8 a 10. O suprimento inadequado do nitrogênio e enxofre ocasiona desequilíbrio nutricional, resultando na redução da qualidade dos produtos agrícolas e produtividade das culturas (Prado, 2008).

A cana-soca exige em torno 4,0 kg de S por tonelada de colmos produzida. Para uma produtividade esperada de 100 t/ha de colmos de cana seriam necessários em torno de 40 kg/ha de S (Orlando Filho, 1983).

O molibdênio é constituinte da nitrato redutase, enzima responsável pela conversão inicial do N-nítrico em N orgânico nas plantas. O enxofre e o ferro também são componentes da redutase do nitrato. Diversos experimentos em cana-soca têm evidenciado a importância da aplicação de 200 a 300 g/ha do Mo na cana-soca antes do fechamento do (Figura 2).

Indução ao aumento da superfície radicular via microrganismos e fitohormônios

A disponibilidade dos nutrientes do solo às plantas é um fator primordial para altas produtividades das culturas. Em muitas situações, os teores dos nutrientes no solo são adequados para suprir as necessidades nutricionais das plantas. Entretanto, a disponibilidade dos nutrientes pode ser prejudicada por um ou mais fatores, ficando aquém das necessidades das culturas (Alves, 2016; Moraes et al., 2016).

Nesse contexto, é importante o emprego de estratégias que favoreçam o crescimento rápido e abundante do sistema radicular, principalmente no período inicial de desenvolvimento das plantas, no qual as raízes são o dreno preferencial (Moraes et al., 2016).

Alterações na arquitetura e morfologia das raízes e na atividade dos transportadores para diferentes formas de nitrogênio disponível na rizosfera e a manutenção da atividade radicular durante todo o ciclo das culturas parecem ser uma boa alternativa para o aumento na eficiência da adubação nitrogenada (Moraes et al., 2016).

Segundo Dorlodot et al. (2007), a distribuição das raízes no solo é controlada por um conjunto de genes de características quantitativas, cuja manipulação é uma tarefa complexa. A eficiência de absorção de nutrientes e de água pelas raízes da cana-soca depende da sua constante renovação. O incremento do volume do sistema radicular da cana-soca pode ser assegurado com o uso de bactérias de solo e biofertilizantes.

O uso de bioestimulantes ou biofertilizantes, dentre os quais o Bioenergy® e Humic®, proporcionam maior enraizamento da cana-soca, possibilitando maior absorção de água e nutrientes, notadamente daqueles dependentes da difusão como mecanismo de transporte do nutriente da solução do solo para as raízes – fósforo, potássio, cobre, ferro, manganês e zinco.

De forma similar ao biofertilizantes, também é possível provocar mudanças na capacidade de exploração do solo pelas raízes das plantas por microrganismos com destaque para as bactérias e fungos (Alves et al., 2016). 

Bactérias em destaque

Várias bactérias presentes no solo são capazes de promover o crescimento das raízes ou modificar sua morfologia pela alteração dos níveis de hormônios vegetais (Urquiaga et al., 2012; Santi et al., 2013; Hungria & Kaschuk, 2014).

O Biomax® Azum é um produto do Grupo Vitia formulado com Azospirillum brasilense. É uma bactéria diazotrófica de vida livre que coloniza a rizosfera de gramíneas, leguminosas e outras famílias vegetais, sem a formação de nódulos.  Possui também a capacidade de colonizar os espaços intercelulares das raízes das gramíneas.

São bactérias com grande capacidade de sintetizar fitohormônios – ácido indolacético (AIA), giberelinas e citocininas –, responsáveis pela multiplicação dos pelos radiculares. O Azospirillim brasilense pode contribuir parcialmente para o fornecimento de nitrogênio à cana-soca. Em gramíneas, pode fornecer de 15 a 30 kg/ha de N.

De forma similar ao Azospirillum brasilense, o Bacillus subtilis é uma bactéria com grande capacidade adaptativa no solo. Atualmente, é utilizada largamente no controle de fitonematoides. Os metabólitos produzidos pelo Bacillus subtilis na rizosfera das plantas estimulam o crescimento do sistema radicular. O Biobaci® é um produto biológico do Grupo Vittia formulado com Bacillus subtilis.

Indução ao aumento da superfície radicular via cálcio e boro

As raízes da maior parte das plantas cultivadas não se desenvolvem bem em solos ácidos devido ao excesso de alumínio e/ou baixos teores de cálcio. O alumínio interfere na divisão celular, paralisando o seu crescimento e causando alterações morfológicas nas raízes (Caires, 2016). De forma similar ao cálcio, o magnésio também é um nutriente com atuação no crescimento das raízes das plantas (Figura 3).

As raízes da cana-soca se tornam pouco desenvolvidas, reduzindo a absorção de água e nutrientes, dentre os quais o nitrogênio. Por sua vez, as raízes das plantas só crescem em camadas do solo com teores adequados de cálcio. A taxa de crescimento das raízes é imediatamente reduzida pela interrupção do fornecimento deste nutriente e, após alguns dias, as extremidades das raízes tornam-se marrons e gradualmente morrem.

A incorporação do calcário na camada arável do solo fornece cálcio e magnésio e elimina o alumínio tóxico às plantas (Costa & Rosolem, 2007). Normalmente, em solos com pH em água acima de 5,6, o alumínio está na forma de hidróxido, forma química com baixa solubilidade em água e indisponível às plantas.

Benefícios

Normalmente, os benefícios da calagem ficam restritos às camadas do solo onde foi incorporado o corretivo agrícola. A gessagem é a prática corretiva recomendável em solos com impedimentos químicos nas camadas subsuperficiais – baixos teores de cálcio e altos teores de alumínio trocável.

De forma similar ao cálcio, o crescimento das raízes só ocorre em camadas do solo com teores adequados de boro. O crescimento radicular da planta é influenciado pelos teores de boro no solo (Barber, 1995).

Esse elemento é um ativador de enzimas que atuam em diversos processos metabólicos, tais como transporte de carboidratos, metabolismo das auxinas e formação de raízes por meio da divisão, alongamento e junção da parede celular e atividade das membranas celulares (Marschner, 1995; Lund et al., 1996; Ono & Rodrigues, 1996). Dentre suas funções, o boro participa no alongamento celular, por fazer parte dos polissacarídeos da parede celular, sendo sua desordem nutricional prejudicial ao crescimento radicular (Obata, 1995).

Resposta da cana-soca à adubação nitrogenada

A resposta da cana-soca à adubação com nitrogênio é maior e muito mais frequente, exigindo doses maiores do que aquelas em cana-planta (Vitti et al., 2008). Entretanto, as variações na resposta da cana-soca à adubação nitrogenada ocorre devido a inúmeros fatores – clima, textura do solo, práticas de manejo, época de corte, dentre outros (Otto et al., 2016).

Quassi de Castro & Otto (2013) analisaram a resposta de 37 experimentos com nitrogênio em soqueira de cana crua, e verificaram que em apenas seis locais não houve resposta à adubação nitrogenada. Em 21 locais ocorreu resposta mediana à adubação nitrogenada (aumento da produtividade em até 25%) e em 10 locais ocorreu aumento expressivo na produtividade da cana-soca, com um incremento de 25%.

Em muitos experimentos, respostas lineares da cana-soca ao nitrogênio foram obtidas até a dose de 175 kg/ha (Penatti & Forti, 1994) – Figura 4. Segundo Penatti e Forti (1995), aumentos na produtividade de cana-soca a partir de 100 kg/ha de N são relativamente pequenos.

Doses de nitrogênio

As doses de nitrogênio recomendada no Estado de São Paulo para a cana-soca colhida sem queima da palhada variam de 80 a 120 kg/ha, dependendo da produtividade esperada (Vitti et al., 2006).

Quanto maior o potencial produtivo da cana-soca, maior é a necessidade de nitrogênio. Normalmente, aplica-se de 1,2 a 1,3 kg de N para uma produtividade esperada de 1,0 t de colmos de cana.

Fontes de nitrogênio

Nas últimas décadas, ocorreram mudanças no sistema de produção da cana, passando da colheita manual com o uso de despalha com fogo – cana queimada – para a colheita mecanizada – cana crua – atendendo aos aspectos da legislação ambiental que condena o uso da queima de cana (Oliveira, 2003).

Estima-se que a matéria seca da palhada de cana proveniente das folhas secas, os ponteiros e as folhas verdes que permanecem sobre a superfície do solo após o corte da cana formando uma cobertura morta variem de 10 a 20 t/ha, com uma relação C:N próxima a 100 (Cantarella, 1998). Cerca de 1/7 da massa total da cana (colmos + palhada + raízes) permanece na superfície do solo após a colheita (Abramo Filho et al., 1993).

Segundo Manechini (1997), em canaviais com produtividades de 106 t/ha de colmos teríamos cerca de 15 t/ha de palhada na superfície do solo após a colheita da cana, contendo cerca de 55 kg/ha de N. Entretanto, a taxa de mineralização desta palhada com alta relação C:N depositada sobre o solo é lenta.

Faroni et al. (2003) observaram que de 40 a 50% da matéria seca da palhada permanecia sobre o solo após um ano após a colheita da cana, mas com uma relação C:N menor. A relação C:N inicial da palhada era 85 e após um ano foi reduzida para 34.

Os fertilizantes nitrogenados mais utilizados em cana-soca são o nitrato de amônio, ureia e sulfato de amônio. O nitrato de amônio e o sulfato de amônio possuem maior eficiência no fornecimento de nitrogênio para a cana-soca em sistema de cultivo da cana com palhada na superfície do solo e onde não é possível a incorporação do fertilizante nitrogenada no solo.

A eficiência agronômica da ureia aplicada sobre a palhada da cana é baixa, com perdas que podem atingir entre 20 e 40% ou mais do nitrogênio aplicado (Cantarella et al., 1999). O solo e a palhada da cana possuem altos teores de urease, enzima responsável pela hidrólise da ureia em amônia – NH3 – e gás carbônico – CO2.

As perdas de NH3 por volatilização, com o uso da ureia, são dependentes das condições de manejo do solo bem como de fatores ambientais e climáticos. A incorporação da ureia em áreas de cana colhida sem a queima elimina ou reduz significativamente as perdas de nitrogênio por volatilização de NH3, aumentando a sua eficiência quando comparado com a aplicação sobre a palha (Cantarella et al., 1999).

Entretanto, a incorporação mecânica do fertilizante nitrogenado em canaviais com palha na superfície do solo tem um custo adicional da operação e é extremamente complexa. A eficiência agronômica das fontes nitrogenadas, quando incorporadas ao solo, são similares em cana-de-açúcar (Cantarella et al., 1999). Nesse caso, emprega-se o fertilizante nitrogenado com menor custo por unidade de nitrogênio, geralmente a ureia.

Considerações finais

O nitrogênio é um dos nutrientes mais exigidos pela cana-soca, superado apenas pelo potássio. É o nutriente responsável pelo desenvolvimento vegetativo da cana-soca, contribuindo diretamente para a produtividade desta cultura.

Em contrapartida, os solos de regiões tropicais possuem baixa disponibilidade de nitrogênio. O nitrogênio do solo está predominante na forma orgânica, não disponível para as plantas, representando mais de 95% do N total. A mineralização, processo de conversão do N orgânico em N inorgânico, forma química do nitrogênio disponível para as plantas, é relativamente lenta, havendo a necessidade do fornecimento de fertilizantes nitrogenados.

A eficiência das adubações nitrogenadas é relativamente baixa, situando-se em 50%. A dose de nitrogênio em cana-soca varia entre 1,2 e 1,3 kg de N para uma produtividade esperada de 1,0 t de colmos de cana.

Conforme comentado anteriormente, uma das formas de aumentar a eficiência da adubação nitrogenada é a escolha do fertilizante nitrogenado mais adequado, levando-se em consideração o sistema de cultivo da cana-soca.

Dentre os fertilizantes nitrogenados, a ureia é a opção de mais baixa eficiência no fornecimento de nitrogênio para a cana-soca quando aplicada sobre a palhada. As perdas de amônia da ureia por volatilização pela ação da urease do solo e palhada são expressivas.

A incorporação da ureia no solo tende a reduzir as perdas de amônia. Entretanto, a operação gera um custo adicional e é extremamente complexa. Em sistemas de cultivo da cana com palhada na superfície do solo e onde não é possível a incorporação do fertilizante nitrogenado do solo, a fonte nitrogenada mais adequada é o nitrato de amônio ou formulações nitrogenadas utilizando essa fonte do nutriente.

Além disso, a eficiência da adubação nitrogenada em cana-soca depende da sua constante renovação das raízes. O incremento do volume do sistema radicular da cana-soca pode ser assegurado com o uso de biofertilizantes e bactérias de solo.

A Biosoja possui uma linha completa de biofertilizantes – Bioenergy® e Humic® – e produtos biológicos – Biomax® Azum e Biobaci® – com grande capacidade de estimular o crescimento das raízes da cana-soca.

Além disso, conforme comentado nas edições anteriores da Campo e Negócios, a calagem e a gessagem são práticas culturais imprescindíveis para o crescimento das raízes da cana-soca na camada superficial e subsuperficial dos solos, respectivamente.

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Para mais informações, consulte o site do Grupo Vittia – www.vittia.com.br –, nossos representantes comerciais ou os profissionais do Departamento Agronômico.