Perda de amônia por volatilização em pastagem de capim-tanzânia adubada com uréia no verão (página 2)

Cada coletor apresentava suportes no seu interior para sustentar duas espumas (densidade 0,02 g/cm³), que antes de serem instaladas nos coletores foram embebidas com 35 mL de solução de ácido sulfúrico 0,5 N e glicerina (3% v/v) com o objetivo de absorver o N-NH₃. A espuma superior, posicionada a 31 cm do solo, permite a coleta da N-NH₃ da atmosfera, evitando que a espuma inferior (15,5 cm do solo), que capta o N-NH₃ volatilizando da superfície do solo, seja contaminada (Lara Cabezas & Trivelin, 1990). Em cada momento de amostragem, novas espumas embebidas em ácido sulfúrico, conforme procedimento indicado acima, foram repostas.

Inicialmente, foram planejadas cinco medidas de volatilização de N-NH₃ (1, 4, 7, 11 e 15 dias depois da adubação), porém, em razão das fortes chuvas que ocorreram nos dias subseqüentes à adubação (Tabela 1), o protocolo de amostragem foi alterado para os dias 1 (11/jan), 5 (15/jan) e 9 (19/jan) depois da adubação, uma vez que chuvas superiores a 10 a 20 mm reduzem, substancialmente, o processo de volatilização de N-NH₃ (Black et al., 1987). Após o segundo período de avaliação, no quinto dia depois da aplicação do fertilizante nitrogenado, repôs-se água dentro dos coletores de N-NH₃, em quantidades equivalentes às chuvas registradas no período (cerca de 70 mm; Tabela 1), no intuito de evitar erros decorrentes de diferenças na umidade do solo dentro e fora dos coletores, conforme proposto por Lara Cabezas et al. (1999).

Em cada período de coleta, as espumas inferiores, que capturaram o N-NH₃ volatilizado do solo, foram acondicionadas em sacos plásticos devidamente identificados, que foram vedados e armazenados sob refrigeração até o momento da análise. No laboratório, as espumas foram retiradas, individualmente, do refrigerador para extração forçada de N-NH₃. Cada espuma foi colocada sobre um papel-filtro posicionado sobre um funil de porcelana e, com o auxílio de uma bomba de vácuo, lavou-se a espuma, com aproximadamente, 400 mL de água desionizada. Durante o processo de extração, os materiais que entraram em contato com a espuma também foram lavados com água desionizada para evitar possíveis perdas do N-NH₃ coletado no campo. Além disso, todo o processo foi feito com o auxílio de uma pinça, no sentido de evitar a contaminação do material a ser analisado. Entre a extração de N-NH₃ de duas espumas sucessivas, todo o material foi lavado, primeiramente com água de torneira e, subseqüentemente, com água desionizada.

A solução extraída de cada espuma (cerca de 450 a 500 mL) foi acidificada com 1 mL de ácido sulfúrico 1 N colocada em um becker para concentrar em estufa a 60ºC. Depois de dois dias na estufa, as amostras estavam com volume de cerca de 50 a 70 mL e, então, foram transferidas para um balão volumétrico de 200 mL, para determinação de N-NH₃. Durante o processo de transferência da solução contendo N-NH₃, do becker para o balão volumétrico, todos os materiais que entraram em contato com a solução com água desionizada foram lavados. A determinação de N-NH₃ foi feita por destilação e titulação, sendo que a solução destilada foi recebida em ácido bórico 2% e titulada com ácido sulfúrico 0,1 N.

Como os coletores estavam posicionados na área da pastagem não ocupada pelas plantas, os resultados foram expressos com base na área não vegetada da pastagem (i.e. 70% da superfície do pasto), em que a adubação nitrogenada eqüivaleu a 28, 56 e 84 kg/ha de N para os tratamentos adubados com 40, 80 e 120 kg/ha de N, respectivamente. A perda acumulada de amônia por volatilização (kg/ha de área não vegetada de N-NH₃) foi calculada a partir de medidas tomadas nos dias 1, 1+5 e 1+5+9. A taxa de perda diária de amônia por volatilização (kg/ha de área não vegetada/dia de N-NH₃) foi calculada para todos os períodos (i.e., do dia da adubação ao dia 1, do 1 ao dia 5 e do 5 ao 9).

Uma das principais críticas a coletores fechados e semi-abertos de N-NH₃ refere-se à geração de condições artificiais no interior do coletor, o que prejudica os fluxos de N-NH₃ da superfície do solo para a atmosfera (Sharpe & Harper, 1995), podendo ocorrer, inclusive, a reabsorção de N-NH₃ pelo solo. Na ausência de correção dos valores determinados de N-NH₃, os estudos com base no uso desses aparelhos não possibilitam quantificar as perdas de N-NH₃ que efetivamente ocorrem no campo. Nesse sentido, as equações de calibração apresentadas por Lara Cabezas et al. (1999), para expressar a volatilização de N-NH₃ em áreas não vegetadas, sem a influência dos coletores (i.e. as perdas reais de N-NH₃ sem a interferência do coletor), foram utilizadas.

Os dados foram testados quanto à normalidade dos erros e homogeneidade de variâncias e as análises estatísticas foram realizados utilizando-se os recursos do pacote estatístico SAS (SAS, 1989). As discussões apresentadas a seguir foram feitas com base na derivada primeira das equações apresentadas nas figuras.

A interação entre a dose de N-uréia e o período depois da aplicação do adubo foi significativa para as variáveis volatilização acumulada de N-NH₃ (P<0,0025) e taxa diária de volatilização de N-NH₃ (P<0,0001). A volatilização acumulada aumentou com o período depois da adubação, apesar de as taxas de perda de amônia terem sido decrescentes ao longo do período estudado. Constatou-se maiores valores de volatilização acumulada (kg/ha) nas doses mais elevadas de N-uréia (Figura 1).

Pelos modelos matemáticos apresentados na Figura 1, observa-se que não haveria acúmulo adicional na quantidade de N-NH₃ volatilizada depois de 14, 23 e 35 dias da adubação nos tratamentos fertilizados com 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia, respectivamente. Considerando a quantidade de N-uréia aplicada na área não vegetada da pastagem, de 28, 56 e 84 kg/ha, calcula-se que a perda acumulada de N-NH₃, no período, eqüivaleu a 48%, 41% e 42% do N aplicado, respectivamente.

A ausência de efeito da dose de N-uréia (P>0,05) sobre a perda de N-NH₃, expressa como porcentagem do N aplicado, encontra suporte nas considerações de Hargrove (1988) de que, uma vez que a volatilização de N-NH₃ pode ser linear ou exponencial (como observado no padrão de resposta da Figura 1), as perdas relativas (porcentagem do N aplicado) podem diminuir, permanecerem constantes ou aumentarem com níveis crescentes de aplicação do fertilizante nitrogenado.

Observa-se, ainda, que a perda de N-NH₃ medida no dia seguinte à adubação foi a principal responsável pela volatilização acumulada de N-NH₃ no período, uma vez que, nas avaliações efetuadas nos dias 5 e 9, não foram constatadas diferenças na taxa diária de volatilização nas adubações com 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia (Figura 2).

As taxas diárias de volatilização de N-NH₃, para uma dada dose do fertilizante, diminuíram (P<0,05) de maneira exponencial nos tempos de avaliação. Tomando como referencial a medida de volatilização realizada no dia 1, calcula-se, pelas equações apresentadas na Figura 3, que, no período (do dia 1 ao dia 9), a redução na taxa de volatilização diária de amônia foi de 6, 8 e 10 vezes nas adubações com 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia, respectivamente. Esse comportamento é coerente com o padrão de volatilização acumulada de N-NH₃ apresentado na Figura 1.

Os resultados referentes à volatilização acumulada de N-NH₃ e às taxas diárias de volatilização podem ser explicados pela ação conjunta de fatores de solo e de clima que proporcionaram elevada concentração de N-NH₃ próxima à superfície do solo e alta taxa de perda de água do solo e, dessa maneira, determinaram um elevado potencial de perda de N-NH₃ para fora do sistema solo-planta.

Pode-se citar, como fatores de solo, o elevado potencial de hidrólise da uréia em solos vegetados por pastagens, a elevação do pH no local de hidrólise da uréia e os elevados níveis de conteúdo de água no solo (Ernst & Massey, 1960; Black et al., 1985; Hargrove, 1988). Como fatores de clima, destacam-se a elevada temperatura e a falta de chuva no dia subseqüente à aplicação do fertilizante (Black et al., 1987; Bouwmeester et al., 1985; Hargrove, 1988).

A expressiva redução na taxa diária de volatilização nos primeiros dias depois da adubação pode indicar que a amônia moveu-se para camadas mais profundas do solo, onde o processo de volatilização de N-NH₃ é reduzido (Rodrigues & Kiehl, 1986; 1992; Hargrove, 1988). É interessante notar que a reposição de água dentro dos coletores, no dia 5 depois da adubação (o equivalente a 70 mm de chuva), não reduziu adicionalmente a taxa de perda diária de N-NH₃ (Figuras 2 e 3) e não elevou, de maneira expressiva, as perdas acumuladas de N-NH₃ (Figura 1).

Entretanto, pode-se argumentar que as chuvas verificadas entre os dias 1 e 5 depois da adubação, em particular nos dias 2 e 3 (Tabela 1), indicam que a não reposição de água, nesse período, determinou superestimativa dos valores de volatilização acumulada e de taxa diária de perda de N-NH₃. O fato de as perdas de amônia se concentrarem nos primeiros dias depois da adubação de certa forma dão suporte a essa afirmação. Com efeito, considerando a área não vegetada da pastagem e as equações da Figura 1, calcula-se que as perdas medidas no dia 1 depois da adubação, para as doses de 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia, responderam por 39%, 54% e 57% das perdas totais de N-NH₃ determinadas. No dia 3, as respectivas perdas já contabilizavam 78%, 91% e 92% das perdas totais de N-NH₃.

Ressalta-se que o padrão e a extensão de volatilização de amônia observados netse estudo estão de acordo com outros experimentos realizados com gramíneas tropicais (Martha Jr., 1999; Primavesi et al., 2001), indicando que grandes quantidades do N proveniente da uréia aplicada superficialmente em pastagens podem ser rapidamente perdidas do sistema solo-planta. A extensão e o padrão das perdas de N-NH₃ proveniente da uréia aplicada superficialmente à pastagem sinalizam que, durante o verão (elevadas temperaturas) e na ausência de chuvas imediatamente depois da adubação (Tabela 1), as medidas de manejo para controlar as perdas de N-NH₃ só serão efetivas se: 1) praticadas logo depois da aplicação do fertilizante nitrogenado, preferivelmente antes de 1 dia depois da adubação; 2) considerarem a manipulação da uréia (misturas de sais com uréia); ou 3) utilizarem outra fonte de fertilizante nitrogenado que não a uréia.

Embora a incorporação da uréia ao solo reduza sensivelmente as perdas de N-NH₃ (Ernst & Massey, 1960; Rodigues & Kiehl, 1986), a restrição quanto à incorporação da uréia em pastagens cespitosas, no sentido de não comprometer a perenidade da pastagem (Corsi & Nussio, 1993; Corsi et al., 2001), evidencia a necessidade de outras alternativas de manejo para reduzir as perdas de amônia por volatilização e, conseqüentemente, aumentar a eficiência de uso do N-uréia pelo capim-Tanzânia.

Para contornar o problema das perdas de N-NH₃ em pastagens, poder-se-iam utilizar sais amoniacais, menos propensos a perder o N na forma de N-NH₃, em comparação com a uréia (Martha Jr., 1999; Primavesi et al., 2001). Contudo, como a uréia é o fertilizante nitrogenado mais barato no mercado, cabe ao produtor/técnico decidir se vale a pena pagar mais para minimizar os riscos de perda de amônia por volatilização.

Misturas de sais com uréia também poderiam ser utilizadas para reduzir as perdas de N-NH₃ por volatilização, mas as evidências sobre a efetividade dessa prática, no aumento da eficiência de uso do N da uréia, não são consistentes (Rappaport & Axley, 1984; Oliveira, 2001; Vitti et al., 2001). Embora a relação N:S dos tratamentos (4:1, 8:1 e 12:1 para os tratamentos adubados com 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia, respectivamente) tenha variado neste experimento, não foi possível separar o efeito de doses crescentes do fertilizante nitrogenado dos potenciais benefícios da redução das perdas de N-NH₃ advindos da menor relação N:S no fertilizante (Lara Cabezas et al., 1992).

O uso de irrigação logo depois da adubação também é uma prática efetiva na redução das perdas de N-NH₃ do sistema solo-planta (Bouwmeester et al., 1985; Black et al., 1987), mas a aplicação de água de irrigação, geralmente, é feita com base na água disponível no solo e, na maioria das vezes, a decisão do momento de irrigação não considera a aplicação do fertilizante nitrogenado. Embora a irrigação possa ser praticada considerando o manejo do fertilizante nitrogenado em associação à água disponível no solo, a irrigação em solos com níveis de água próximos à capacidade campo pode determinar perdas elevadas de N por desnitrificação (Linn & Doran, 1984; Granli & Bockman, 1995). Nessas condições, a irrigação poderia reduzir as perdas de N por volatilização de amônia, mas, em contrapartida, poderia potencializar as perdas do elemento por desnitrificação e, em especial no caso de solos arenosos e rasos, potencializaria, também, as perdas de N pela lixiviação de nitrato.

Com relação ao presente experimento, pode-se inferir que, apesar de as perdas de N-NH₃ terem sido substancialmente reduzidas a partir do dia seguinte à adubação (Figura 3), a perda de N por desnitrificação provavelmente manteve-se em patamares altos em razão da manutenção da umidade do solo em níveis elevados, principalmente na superfície, onde constatou-se o encharcamento do solo nos dias subseqüentes à adubação nitrogenada (Martha Jr., 2003).

Essas perdas por desnitrificação seriam mais expressivas nas doses mais elevadas de N, conforme orienta o trabalho de Veldkamp et al. (1998). A baixa recuperação do ¹⁵N-uréia no sistema solo-planta, principalmente nas maiores doses de adubação (i.e. < 35% do N aplicado nas adubações maiores que 80 kg/ha de N), dá suporte a essa idéia (Martha Jr., 2003). Esse autor verificou, ainda, que a combinação de elevada umidade do solo, ausência de chuvas durante o primeiro dia depois da adubação e temperatura elevada determinou baixa eficiência agronômica do N-uréia aplicado em pastagem de capim-Tanzânia.

Em razão do elevado risco de perda do N-uréia aplicado, nessas condições, recomenda-se que estudos futuros considerem as seguintes alternativas para controlar a volatilização de N-NH₃ e, conseqüentemente, aumentar a eficiência de uso do N-fertilizante pelo capim-Tanzânia: 1) o uso de irrigação imediatamente depois da adubação sem, no entanto, favorecer a desnitrificação; 2) o uso de misturas de sais com uréia para determinar se a manipulação da relação N:S do fertilizante, por exemplo, é realmente uma maneira eficaz de controlar as perdas de N-NH₃^- em ecossistemas de pastagens tropicais; e 3) o uso de outras fontes de fertilizante nitrogenado menos propensas às perdas de amônia por volatilização, como os sais amoniacais. A utilização de outros fertilizantes nitrogenados, que não a uréia, parece ser, no curto-prazo, a alternativa mais viável tecnicamente (Martha Jr., 1999; Primavesi et al., 2001).

Adicionalmente, tem sido demonstrado que parte do N volatilizado pode ser absorvido pela cobertura vegetal, o que contribuiria para minimizar as perdas de N-NH₃ do sistema solo-planta. Em estudo recente com capim-Tanzânia, Martha Jr. (2003) observou que 2,5% (na dose de 120 kg/ha de N-uréia) a 16,0% (na dose de 40 kg/ha de N-uréia) do N volatilizado foi absorvido pelas plantas. Portanto, estudos futuros também deveriam considerar esse aspecto da dinâmica do N no sistema solo-planta-atmosfera.

A combinação de elevada umidade do solo, ausência de chuvas durante o primeiro dia depois da adubação e temperatura elevada determinou elevadas perdas de amônia por volatilização, 44% do N aplicado na média das adubações com 40, 80 e 120 kg/ha de N-uréia. A volatilização acumulada aumentou com o período depois da adubação, apesar de as taxas de perda de amônia terem sido decrescentes nesse intervalo, sendo constatado maiores valores de volatilização acumulada (kg/ha) nas doses mais elevadas de N-uréia.

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1. Parte da tese de Doutorado apresentada pelo primeiro autor à Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (USP/ESALQ). Pesquisa financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).