Introdução Fertilidade solo

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1. INTRODUÇÃO A FERTILIDADE DO SOLO E 
PRINCÍPIOS NUTRIÇÃO MINERAL PLANTAS
Prof. Dr. Filipe Selau Carlos
Profa. Dra. Rosa Maria Vargas Castilhos
UFPEL – FACULDADE AGRONOMIA ELISEU MACIEL 
DEPARTAMENTO DE SOLOS
FERTILIDADE DO SOLO
Capão do Leão - RS
Tópicos
• Fertilidade do solo no contexto da agronomia
• Conceitos de fertilidade do solo 
• Nutrição mineral como fator de produção
• Princípios de nutrição mineral de plantas
• Resposta das plantas aos nutrientes
• Leis da fertilidade
• Exigências quantitativas
Fatores de “CONSTRUÇÃO” de produtividades
3
Ambiente
Temperatura
Disponibilidade 
hídrica
Fotoperíodo
Radiação
solar
Manejo
Irrigação e 
drenagem
Calagem e 
Adubação
Arranjo de 
plantas
Genótipo
Potencial produtivo 
e estabilidade
PRODUTIVIDADE
Época de 
semeadura
Rotação de 
culturas
REVOLUÇÃO VERDE – ÁSIA
(IRRI, FILIPINAS)
BR IRGA 409
REVOLUÇÃO VERDE – AMÉRICA LATINA
Cachoeirinha, EEA-IRGA
BR IRGA 424 RI BLUEBELLE
197019802018
6 t/ha10 t/ha12 t/ha
CONCEITOS
SOLO FÉRTIL – Possui os nutrientes necessários em 
quantidades e proporções 
adequadas
“Todo solo produtivo é fertil, mas nem todo solo fértil é 
produtivo”
SOLO PRODUTIVO – Além de nutrientes deve possuir 
características físicas e 
biológicas adequadas
Areia
Estrutura do solo
Física
Biológica
Química 
Abordagem 
disciplinar
Textura do solo
Fertilidade 
do Solo
Composição do solo (ideal) - fases
Estrutura do solo
FERTILIDADE DO SOLO
Argila Silte
Estado de um solo com respeito à sua capacidade de suprir os
nutrientes essenciais ao desenvolvimento das plantas (SBCS,
1993)
Capacidade do solo de fornecer às plantas nutrientes, em 
quantidades e proporções adequadas e de manter a 
ausência de elementos tóxicos para o seu desenvolvimento 
(mais usado). 
Conceito no Brasil
FERTILIDADE DO SOLO
CONCEITO DOMINANTE E SUA APLICAÇÃO
NUTRIÇÃO MINERAL COMO FATOR DE 
PRODUÇÃO
Marcha de acumulação de matéria seca
Fatores condicionantes do crescimento vegetal
• Potencial genético
• Nutrientes
• Luz
• Temperatura
• Fotoperiodo
• Gás carbônico
• Oxigênio
• Água
• Manejo (pragas, doenças, controle 
de invasoras, etc) 
PRINCÍPIOS DE NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS
• Quais são os nutrientes essenciais?
• Quanto é necessário de cada um?
• Como as plantas respondem ao seu
suprimento pelo meio?
PRINCÍPIOS DE NUTRIÇÃO MINERAL DE 
PLANTAS
• As plantas absorvem qualquer 
elemento solúvel presente no 
meio de cultivo, embora com 
seletividade. 
• Mas nem todos são 
considerados essenciais.....
Um exemplo: Elementos encontrados em Taraxacum oficinale
(Djingova et al. 2004, Ecol.Research, 19:3-11)
Elemento Concentração
(mg/kg)
Elemento Concentração
(mg/kg)
Simbolo Nome Símbolo Nome
Al Alumínio 180 Mn Manganês 107
As Arsênico 0,3 Mo Molibdênio 1,8
Au Ouro 0,017 N Nitrogênio 2750
Ba Bário 47 Na Sódio 225
Br Bromo 18 Ni Níquel 2,15
Ca Cálcio 1550 P Fósforo 0,30
Cd Cádmio 0,5 Pb Chumbo 3,1
Ce Cério 0,45 Rb Rubídio 92
Co Cobalto 0,15 S Enxofre 0,36
Cr Cromo 0,3 Sc Escândio 0,75
Cs Césio 0,12 Se Selênio 0,12
Cu Cobre 12 Si Silício 280
Eu Európio 0,012 Sm Somário 0,12
Fe Ferro 280 Sr Estrôncio 27
Ga Gálio 0,16 Ti Titânio 5,6
Hg Mercúrio 0,15 Th Tório 0,4
K Potássio 3000 Tl Tálio 0,025
La Lantânio 0,5 V Vanádio 0,18
Mg Magnésio 2500 Zn Zinco 65
ELEMENTOS ESSENCIAIS
a) Critérios de essencialidade [Stout & Arnon, 1938] )
• A planta não completa o ciclo na 
ausência do elemento
• O elemento não pode ser substituído 
por outro
• O elemento deve ter função definida
b) Quais são os ELEMENTOS ESSENCIAIS?
[Taiz & Zeiger(2004) e Marchner (1995)]
Elemento
Forma
Absorvida
Teor na matéria seca
m/m mol/massa
Macronutrientes (g kg-1) (μmol kg-1)
H H
2
O 60 60.000.000
C CO
2
450 37.500.000
O O
2
450 28.125.000
N NO
3
-
e NH
4
+
15 1.070.000
K K
+
10 256.410
Ca Ca
++
5 125.000
Mg Mg
++
2 86.330
P H
2
PO
4
-
2 64.500
S SO
4
=
1 31.250
Micronutrientes (mg kg-1) (μmol kg-1)
Cl Cl
-
100 2.800
B H
3
BO
3
20 1.850
Fe Fe
++
100 1.790
Mn Mn
++
50 910
Zn Zn
++
20 306
Cu Cu
++
6 94
Ni Ni
++
0,1 2
Mo MoO
4
=
0,1 1
ELEMENTOS BENÉFICOS
Não satisfazem os critérios de 
essencialidade, mas melhoram o 
crescimento de algumas espécies
SILÍCIO (Si) - Poáceas
COBALTO (Co) (Fabáceas – Fixação de N2)
SÓDIO (Na) (Substituição parcial de K e 
controle osmótico)
ELEMENTOS BENÉFICOS
Um exemplo: 
• Diminui a incidência de 
pragas e doenças
• Reduz o acamamento
• Melhora captação 
radiação solar 
SILÍCIO (Si)
ELEMENTOS TÓXICOS
Acima de certas concentrações qualquer 
elemento pode ser tóxico...
Mais frequentes em solos ácidos:
ALUMÍNIO 
MANGANÊS
FERRO
ELEMENTOS TÓXICOS
Um exemplo: ALUMÍNIO (Al)
Afeta: 
Divisão e 
expansão celular
Func. Membranas
Cresc. Radicular
Absorção Fósforo
Toxidez por Al
SOLOS ÁCIDOS
ACIDEZ DO SOLO
Alumínio tóxico (Al3+)
(Unicesumar, 2015)
Al3+
Al3+
Al3+
Al3+Al
3+
Al3+
Al3+
Al3+
ELEMENTOS TÓXICOS
MANGANÊS (Mn)
ELEMENTOS TÓXICOS
Fe2+ (arroz 
irrigado)
RESPOSTA DAS PLANTAS AO
SUPRIMENTO DOS NUTRIENTES
• Lei do mínimo (Sprengel & Liebig)
• Lei dos acréscimos decrescentes (Mitscherlich)
• Resposta quadrática
• Interação entre fatores
LEI DO MÍNIMO
“O crescimento da planta é limitado 
pelo elemento em menor proporção” 
( Liebig, 1862)
Pode ser usada para outros fator de produção 
LEI DO MÍNIMO
[Brachiaria no Cerrado – Martha Jr et al., 2007. pg51]
Fósforo
(kg P2O5 ha
-1)
Nitrogênio (kg ha-1)
0 100
------Matéria seca (kg ha-1) ------
0 1.890 c 2.863 b
100 1.903 c 5.138 a
LEI DO MÍNIMO
NPK milho [Suyampto et al. (1991) Better Crops, 7(1):4-5]
TRATAMENTOS RENDIMENTO 
DE GRÃOSN P2O5 K2O
--------- (kg ha-1) -------- (Mg ha-1)
0 0 0 0,4 d
100 50 0 0,4 d
150 100 0 0,3 d
100 50 50 3,3 c
100 50 100 4,2 b
100 50 150 4,3 b
150 100 150 4,6 a
LEI DOS ACRÉSCIMOS DECRESCENTES
[Mitscherlich , 1930]
“ Ao adicionar quantidades crescentes de 
um nutriente, o maior acréscimo em 
produção é obtido com a primeira dose. 
Com aplicações sucessivas de iguais 
quantidades do nutriente, os incrementos 
na produção são cada vez menores.” 
LEI DOS ACRÉSCIMOS DECRESCENTES
[Dados do experimento do milho]
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 50 100 150 200
Doses de potássio - kg/ha
R
en
d
im
en
to
 -
 k
g
/h
a
RESPOSTA QUADRÁTICA 
Na prática podem ocorrer efeitos depressivos com 
doses muito elevadas de fertilizante
a, b, c = constantes
x = fator variável
a = intercepção
Y = a + bx – cx2
3.4.3. RESPOSTA QUADRÁTICA 
Aplicação na economia de adubação 
Y = a + bx – cx2
X= MET (máxima 
eficiencia técnica) 
MEE = máxima 
eficiência 
econômica 
DOSES DE MÁXIMA EFICIÊNCIA TÉCNICA E 
MÁXIMA EFICIÊNCIA ECONÔMICA
● DMET = Dose de máxima eficiência técnica 
dose de adubo para produção máxima (dy/dx = 0)
● DMEE = Dose de máxima eficiência econômica 
dose de adubo para máximo lucro (dy/dx = Px/Py) 
onde:
dy/dx = derivada da função de produção
Px = preço adubo
Py = preço produto
Um Exemplo: Resposta do feijão ao P
Equação resposta:
Y= -0,06x2 +17x+1712
Preço P205 Px= R$1,42/kg 
Preço feijão Py= R$1,00/kg
Custo Fixo = R$ 300,00
y = -0,06x2 + 17x + 1712
0
500
1000
1500
20002500
3000
3500
0 50 100 150 200
doses de P205 Kg/ha
Cálculo DMET e DMEE
Derivando a equação Y=1712 + 17x -0,06x2
dy/dx = 17- 0,12x 
• DMET= dy/dx=0 17- 0,12x = 0
x=17/0,12=142kg P2O5
• DMEE= dy/dx=Px/Py 17-0,12x=1,42/1,00
x = (17-1,42)/0,12=129,8 ou 130kg P2O5
Custo do adubo = dose adubo (x) X preço adubo (Px) 
Produção = calcular valor de Y na equação de resposta para 
cada dose x de adubo
Acréscimo na produção = diferença entre as produções
Receita = Produção (Y) X preço do produto (Py)
Lucro = Receita – Custo total (custo fixo + custo adubo ) 
Dicas para o cálculo da tabela
Vamos demonstrar a lei dos acréscimos decrescentes e sua
aplicação na economia da adubação, montando uma tabela a partir dos
resultados da resposta do feijão à doses de adubação com P (função de
produção) e dos custos informados, incluindo também as doses MEE e
MET já calculadas
Dose de
P2O5
Kg/ha
Custo 
adubo 
R$
Produção
Kg/ha
Acréscimo 
Produção
kg
Receita
R$
Custo 
total
Lucro
R$
0 0 1712 - 1712 300 1412
50 71 2412 700 2412 371 2041
100 142 2812 400 2812 442 2370
130 185 2908 96 2908 485 2423
142 202 2916 8 2916 502 2414
150 213 2912 -4 2912 513 2399
200 284 2712 -200 2712 584 2128
Demonstrando a lei dos acréscimos decrescentes
COMENTÁRIOS: observamos na tabela anterior que, no caso deste
exemplo:
1) A produção aumenta com as doses de P2O5 até um certo ponto
e depois diminui, seguindo um modelo quadrático.
2) Os acréscimos na produção são maiores com a primeira dose de
P (50 kg) e vão decrescendo com aumento das doses
3) A dose de máxima eficiência técnica (MET), de 142 kg de P2O5
correspondente à maior produção não é a que traz o maior
lucro.
3) O maior retorno econômico (lucro) é obtido na dose de 130 kg
de P2O5 correpondente à dose de máxima eficiência econômica
(MEE)
Tema para casa: 
• Recalcule a DMEE, a produção, receita 
e lucro obtido no caso de aumento no 
preço do kg feijão para R$3,00 e demais 
custos permanecerem inalterados. 
• Respostas:
DMEE= 142 kg P2O5 /ha
Produção = 2.916 kg/ha
Receita = R$ 8.748,00 /ha
Lucro= R$ 8.246,00 /ha
EXIGÊNCIAS QUANTITATIVAS
Exigência ou Extração = quantidade total de 
nutriente que a planta exige para 
atingir certo rendimento
Exportação = quantidade de nutriente retirada 
da área com a colheita.
Extração e exportação de NPK por algumas culturas
Cultura Rend.
Extração Exportação
N P K N P K
t/ha ----------- kg /ha -----------
Arroz 7,4 160 36 172 100 20 16
Feijão 1,0 102 9 93 37 4 22
Batatinha 23 171 21 282 80 14 146
Cenoura 34 268 43 835 125 22 412
Tomate 35 122 14 184 78 10 129
Quantidade de NPK necessária para produzir 1 
t/ha de produto 
(calculado com os dados da tabela anterior)
Cultura 
Exigência
N P K
----------- kg /ha -----------
Arroz 21,6 4,9 23,2
Feijão 102 9,0 93
Batatinha 7,4 0,9 12,3
Cenoura 7,9 1,3 24,6
Tomate 3,5 0,4 5,2
Exigência de algumas plantas forrageiras
[Martha Jr (2007) ]
Espécie N P K Ca Mg S
----------- kg / t MS -----------
B. decumbens 16 2 20 4 3 2
P. maximum 20 2 20 5 4 2
P. notatum 17 2 20 5 3 2
A. gayanus 18 2 20 4 3 2
Cynodon spp. 20 2 20 5 3 2
4. EXERCÍCIOS
1) Calcular a exigência (extração) de N, P e K de 
uma pastagem de B. decumbens com 
expectativa de produção de 8,5 t/ha de 
matéria seca.
2) Calcule a extração e a exportação de 
nutrientes (N,P,K) de uma lavoura de feijão 
com estimativa de produção de 4 
toneladas/ha. 
Obs: usar dados das tabelas anteriores
4. EXERCÍCIOS - Resolução 
1) A pastagem Braquiária exige para cada tonelada de 
MS/ha 16kg N, 2kg P e 20kg K (tabela 3.5.3) Basta 
multiplicar cada valor por 8,5 t/ha de matéria seca. 
Respostas (kg/ha): extração N=136, P=17, K=170 
2) Multiplicar as quantidades (kg/ha) de cada nutriente 
extraída e exportada por tonelada de feijão produzido 
(tabela 5.3.1) por 4 t/ha. 
Respostas (kg/ha): extração: N=408, P=36, K=372
exportação: N=148, P=16, K=88 
1. INTRODUÇÃO A FERTILIDADE DO SOLO E 
PRINCÍPIOS NUTRIÇÃO MINERAL PLANTAS
Prof. Dr. Filipe Selau Carlos
Profa. Dra. Rosa Maria Vargas Castilhos
UFPEL – FACULDADE AGRONOMIA ELISEU MACIEL 
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