No Brasil, a matéria orgânica vem sendo utilizada em alguns estados como principal parâmetro indicativo da liberação do nitrogênio pelo solo durante a estação de cultivo, pois fornece uma estimativa indireta do solo de fornecer N. A utilização do teor de matéria orgânica e, mais recentemente, da cultura anterior como critérios indicativos da disponibilidade potencial de N do solo (AMADO et al., 2002) está fundamentada na premissa de que o N presente na matéria orgânica e na fitomassa das culturas irá ser mineralizado em tempo hábil para ser absorvido pelas plantas (AMADO, 1997).

Entretanto, fatores de solo e de clima afetam a mineralização do N presente na matéria orgânica e nos resíduos vegetais. A acidez do solo (pH), a textura e a mineralogia, entre outros, são parâmetros de solo que podem afetar a taxa de decomposição da matéria orgânica e de resíduos culturais (STEVENSON, 1994; BAYER, 1996). Em regiões de clima úmido, a temperatura é o fator climático mais determinante da taxa de mineralização do N orgânico, a qual varia na ordem de duas vezes para uma variação de 10°C (JENKINSON & AYANABA, 1977). Desta forma, variações destes parâmetros podem determinar que o uso isolado do teor de matéria orgânica do solo e da cultura anterior não seja adequado na avaliação da disponibilidade real de N às plantas (POTTKER & ROMAN, 1994). Desta forma, pode ser benéfica a inclusão de testes complementares de nitrato como critérios do manejo do N em milho.

Outro fator importante a ser considerado visando otimizar a recomendação da adubação nitrogenada é a busca de sincronia entre a época de aplicação e os estádios de maior necessidade de N pela planta, aumentando a eficiência de uso do N (EUN). Nesse sentido, COELHO et al. (1992) enfatizam a importância de se ajustar as aplicações de fertilizantes nitrogenados para o mais próximo possível da quantidade requerida pela cultura. Existem vários fatores que contribuem para a obtenção de baixa EUN, dentre estes está o não parcelamento das doses de N em cobertura (RAUN & JOHNSON, 1999). Segundo BINDER et al. (2000), a época ótima para aplicação de N depende do grau de deficiência deste nutriente, que se dá em função da quantidade de N disponibilizada pelo solo e da demanda do milho. Sistemas de manejo da adubação nitrogenada que são flexíveis e que podem ser modificados para compensar as condições climáticas, têm potencial para serem mais eficientes (BLACKMER & SCHEPERS, 1994).

A absorção de N pela planta de milho ocorre durante todo o período vegetativo, sendo pequena nos primeiros 30 dias (FORNASIERI FILHO, 1992). No entanto, no período vegetativo a deficiência de N reduz o número de espiguetas nos primórdios da espiga (SCHREIBER et al., 1988) e o crescimento e o desenvolvimento da planta (VARVEL et al., 1997). Segundo YAMADA (1996), apesar da pequena exigência de N da planta de milho nos estádios iniciais, altas concentrações desse nutriente na zona radicular são benéficas para um bom desenvolvimento inicial da planta. Nesta fase inicial, está ocorrendo a diferenciação das várias partes da planta que começam a se desenvolver (FANCELLI & DOURADO-NETO, 1996; CANTARELLA, 1993). Desta forma, quando a disponibilidade inicial de N no solo for baixa, é necessário aplicar N mesmo no período em que o milho tem menor demanda (até o estádio V6) para assegurar o potencial de rendimento desta cultura (BINDER et al., 2000).

A partir do estádio de seis a sete folhas, a planta apresenta um sistema radicular mais desenvolvido e maior capacidade de absorção de nutrientes. Neste estádio, quando a planta termina de diferenciar o número total de folhas, ocorre uma mudança rápida e brusca na função do ponto de crescimento, que se diferencia num minúsculo pendão. Deste estádio em diante, os entre-nós começam a alongar rapidamente e a planta desenvolve-se a taxas muito elevadas, sendo que a diferenciação do primórdio da espiga ocorre quando ela está com 10 a 12 folhas expandidas. Este é um estádio crítico, uma vez que está sendo formado o número potencial de espiguetas da espiga (SILVA, 2001). Assim, considerando a importância da disponibilidade adequada de N durante este período, é recomendado a aplicação de nitrogênio no estádio de seis a sete folhas expandidas. No entanto, de acordo com BINDER et al. (2000), quanto maior for a deficiência de N, mais cedo se deve aplicar o nitrogênio em cobertura para se obter a menor redução no rendimento de grãos. Por outro lado, apesar não ser a época ideal, pode-se obter aumento no rendimento de grãos com aplicações de nitrogênio tardias. Nesse sentido, COSER (2003) observou resposta positiva no rendimento de grãos à aplicação de N no espigamento, sendo maior à medida que a deficiência de N no período vegetativo aumentou. Contudo, quando ocorre deficiência de N no período vegetativo, o potencial de rendimento do milho já foi comprometido e não será mais atingido.

Neste contexto, o conhecimento da disponibilidade de N mineral no solo durante o ciclo da cultura é muito importante para que se possa fazer a aplicação de N na época e na quantidade adequadas. No entanto, esta tarefa é complexa, pois existem vários fatores que interferem na disponibilidade de N liberado pelo solo, bem como na sua absorção e assimilação pela planta. O nitrogênio é absorvido nas raízes sob a forma de nitrato (NO₃^-) ou íon amônio (NH₄⁺), sendo incorporado em aminoácidos na própria raiz ou na parte aérea da planta (BREDEMEIER & MUNDSTOCK, 2000). A utilização de fontes de N mineral (NO₃^-, NH₄⁺) disponíveis no solo pelas plantas é determinada pelas condições ambientais e, particularmente, pelas condições do solo de disponibilizar estas duas formas. Nesse sentido, o NO₃^- é a forma de N mais disponível nos solos agrícolas aerados onde a nitrificação não é inibida (TEYKER et al., 1989; VON WIRÉN et al., 1997).

Assim, a absorção de NO₃^- é um evento inicial importante para acumulação de N na planta de milho. As plantas respondem ao nitrato, sendo que estas respostas se devem ao fato deste elemento servir como nutriente e como um sinal para as mesmas. Como nutriente, o NO₃^- é reduzido a amônio e incorporado em aminoácidos (WANG et al., 2000). Pesquisas recentes mostram que os sinais derivados do NO₃^- estão envolvidos no desencadeamento de mudanças na expressão gênica, resultando na reprogramação do metabolismo do N e do carbono para facilitar a absorção e a assimilação deste íon. Os sinais derivados do NO₃^-, interno e externo, também ajustam o crescimento e a arquitetura de raízes de acordo com o estado fisiológico da planta e a sua distribuição no ambiente (STITT, 1999).

Dentre os parâmetros de solo utilizados como indicadores do nível de N no solo, o teor de N mineral, especialmente o nitrato, tem-se destacado. A utilização do nitrato se dá em função da disponibilidade de testes rápidos para sua determinação (ROTH et al., 1991; ROTH et al., 1992; SIMS et al., 1995), bem como grande proporção do N mineral estar sob forma de nitrato (BLACKMER et al., 1989; SIMS et al., 1995; MA & DWYER, 1999). No entanto, em solos que receberam esterco animal ou fonte de N amoniacal, a determinação do íon amônio também pode ser útil (BINFORD et al., 1992a; SCHMITT & RANDALL, 1994). Além disso, deve-se considerar que o íon nitrato é repelido pelas cargas negativas dos colóides, tendendo a permanecer em solução e podendo ser lixiviado pela água de percolação (DYNIA & CAMARGO, 1999). Desta forma, sob condições de alta precipitação pluvial a inclusão da determinação do íon amônio pode ser uma boa alternativa, visto que este íon pode ser adsorvido ao complexo de troca do solo ou nitrificado.

Os testes que fornecem ou indicam a quantidade de N mineral presente, que são denominados testes de intensidade, podem ser divididos basicamente em teste de pré-semeadura – TPS ("preplant soil nitrate test" – PPNT), teste de pré-aplicação de N em cobertura – TPNC ("pre-sidedress soil nitrate test" – PSNT) e teste de pós-colheita – TPC ("post-harvest soil nitrate test" – PHNT). Estes testes foram desenvolvidos inicialmente para regiões de clima árido, onde já vêm sendo utilizados há mais tempo. No entanto, foram desenvolvidas adaptações, como o TPNC e o TPC, para uso destes testes em regiões mais úmidas, onde as perdas por lixiviação de nitrato são maiores. Eles têm sido usados para detectar a variação da disponibilidade de N antes e durante o ciclo da cultura e predizer as quantidades necessárias de N a serem suplementadas (VANOTTI & BUNDY, 1994), determinando uma maior flexibilidade no manejo da adubação nitrogenada. A variação da disponibilidade de N pode se dar por eventos meteorológicos como chuvas de grande volume e alterações no manejo da cultura e da adubação, entre outros, e tem grande influência na resposta do milho à aplicação de N (VANOTTI & BUNDY, 1994).

O teste de pré-semeadura (TPS) é baseado na determinação de nitrato antes da semeadura do milho, buscando avaliar a disponibilidade de N mineral nesse momento, geralmente em profundidades de até 60 cm. Este teste pode ser usado em lavouras onde há monocultura de milho, auxiliando na tomada de decisão de quanto nitrogênio deve ser aplicado na semeadura (BUNDY & ANDRASKI, 1995; VANOTTI & BUNDY, 1994). A principal vantagem deste teste é que ele fornece uma medida direta, considerando a disponibilidade de N mineral na zona radicular da planta, não dependendo da liberação de N mineral das várias fontes do solo que, por sua vez, é influenciada pelas condições ambientais e de solo (BUNDY & MEISINGER, 1994).

No entanto, uma vez que as amostras são tomadas antes do início da estação de crescimento, este teste não reflete as contribuições de N de adições recentes de esterco animal e ou resíduos de leguminosas (BUNDY & ANDRASKI, 1995), bem como do N que será disponibilizado pela matéria orgânica durante a ontogenia do milho. Além disso, a eficiência deste teste pode ser comprometida pela lixiviação de nitrato durante o intervalo entre a retirada da amostra e o início da absorção de nutrientes pela cultura (BUNDY & MEISINGER, 1994). No Brasil, a utilização deste teste para predição da necessidade de N pode ser prejudicada em regiões úmidas, especialmente em solos arenosos, onde as perdas de N por lixiviação de nitrato podem ser intensificadas. Isto pode fazer com que o teste superestime a quantidade de N que estará disponível para a cultura, causando redução no rendimento de grãos. No entanto, segundo COELHO et al. (1991), a idéia generalizada de que em condições tropicais, em que geralmente se associam altas precipitações e solos com elevada permeabilidade, o que leva a uma baixa recuperação dos fertilizantes nitrogenados pelas culturas, devido ao alto potencial de perdas por lixiviação, não se aplica a todas as condições de solo, clima e culturas.

Outro tipo de teste é o de pós-colheita (TPC), que visa basicamente avaliar os efeitos do manejo da adubação nitrogenada (BUNDY & ANDRASKI, 1993; SIMS et al., 1995), com ênfase na verificação de excessos de aplicação nitrogenada em cobertura. No entanto, deve-se considerar que a quantidade de nitrato disponível no final do ciclo não é apenas determinado pelo balanço entre o N aplicado e o absorvido, mas também pelas perdas que ocorrem durante o ciclo. Desta forma, nem sempre um baixo valor de nitrato encontrado após a colheita pode ser interpretado como evidência para adequado manejo do N (SCHRÖDER et al., 2000), assim como, nem sempre um alto teor deste íon no final do ciclo significa que houve excesso de aplicação de N, pois pode ter ocorrido a interferência de alguns fatores que alteraram negativamente a demanda e a capacidade de absorção de N pela planta durante sua ontogenia como, por exemplo, deficiência hídrica.

Por fim, deve-se destacar o teste de pré-aplicação da adubação nitrogenada em cobertura (TPNC), que tem sido o mais estudado e difundido, principalmente nos Estados Unidos da América. Este teste determina a quantidade de nitrato que se encontra no solo até a profundidade de 30cm no estádio de seis folhas expandidas do milho. Porém, para se entender por que este tem sido considerado um parâmetro eficiente na predição da necessidade de adubação nitrogenada, é preciso compreender os seus princípios. Nesse sentido, os modelos de mineralização do N no solo, de absorção pela planta e lixiviação de nitrato ajudam a explicar como o TPNC estima o nível de suprimento de N do solo (MAGDOFF, 1991).

Devem ser considerados vários aspectos que possibilitam que este teste possa predizer as necessidades de N pela cultura. Primeiramente, parte-se do princípio de que o nitrato presente no solo na época da amostragem (V6 - seis folhas expandidas) é o resultado da integração de todos os fatores climáticos, de manejo da cultura e adubação e de solo que influenciaram a disponibilidade de N até a coleta (MAGDOFF et al., 1984). Considera-se também que grande parte do N do solo é mineralizado até um pouco antes da época de amostragem, que a maioria do N disponível no solo deve estar presente próximo à zona radicular no início do rápido crescimento do milho (V6), para assegurar uma nutrição adequada e que o nível de N determinado pelo teste está correlacionado com o N total do solo que será disponibilizado pelo solo ao longo da ontogenia da planta (MAGDOFF, 1991).

Vários estudos têm sido realizados utilizando o TPNC, principalmente na definição de níveis críticos de nitrato no solo, acima dos quais a resposta à adubação nitrogenada é improvável. Os valores críticos encontrados variam de 15 a 30mg de nitrato por kg de solo, sendo que geralmente tem-se obtido os menores valores críticos quando a profundidade de amostragem excede os 30cm preconizados pelo teste. Esses estudos têm apresentado também boa correlação entre rendimento de grãos de milho e conteúdo de nitrato no solo no estádio de quatro a seis folhas expandidas. Isto se torna muito importante devido ao fato de que nesse estádio a maioria dos testes de planta não tem apresentado boas correlações com rendimento de grãos. Desta forma, o TPNC tem sido usado como uma ferramenta para indicar se há necessidade de aplicação de adubação nitrogenada em cobertura no estádio V6 na cultura do milho (FOX et al., 1989; BINDORD et al., 1992; KLAUSNER et al., 1993; HECKMAN et al., 1996; SPELLMAN et al., 1996; ROZAS et al., 2000), ou ainda, tem-se estudado a possibilidade de sua utilização para recomendações quantitativas da adubação de N em cobertura (BINDORD et al., 1992; KLAUSNER et al., 1993; SCHMITT & RANDALL, 1994).

O uso do TPNC como um índice quantitativo da necessidade de adubação nitrogenada em cobertura no milho tem proporcionado resultados variáveis. Por exemplo, nos estados da Pensilvânia, Iowa e Vermont (EUA), os valores obtidos abaixo do nível crítico dado pelo TPNC têm sido usados para estabelecer as recomendações de adubação nitrogenada (BUNDY & MEISINGER, 1994). Em trabalho mais recente, ANDRASKI & BUNDY (2002) observaram que a utilização do TPNC para fazer o ajuste das doses de adubação nitrogenada em milho, em áreas que tinham sido adubadas com esterco animal ou em sucessão a leguminosas, proporcionou maior retorno econômico que a recomendação tradicional, que não considerou as contribuições de N oriundas do esterco animal e das leguminosas. Já em alguns casos, a sua utilização como índice quantitativo foi comprometida, principalmente em função da variabilidade na relação entre o teste e o rendimento relativo (FOX et al., 1989, HECKMAN et al., 1996). Tendo em vista estas contradições, BUNDY & MEISINGER (1994) recomendam que a adoção do TPNC sob o aspecto quantitativo deve ser avaliada em nível estadual, pois esta abordagem envolve os seguintes pontos críticos: (i) dados atualizados de calibração de campo, (ii) filosofia de recomendação da adubação nitrogenada e (iii) sistemas alternativos de recomendação da adubação nitrogenada. Portanto, esta abordagem quantitativa do teste necessita ser mais pesquisada, pois cada um dos pontos acima tem soluções específicas para o solo, o clima e o sistema de cultivo de cada região. Dificilmente, a utilização deste teste de forma isolada será eficiente para determinação da dose de N a ser aplicada, necessitando, portanto, de integração com outros atributos de solo e/ou de planta.

Apesar da utilidade do TPNC já ter sido demonstrada em vários estudos, há de se atentar que este teste pode ser influenciado por vários fatores, como tipo de solo, especialmente a textura, condições meteorológicas, principalmente a precipitação pluvial da região, tipo de adubação nitrogenada utilizada (orgânica ou mineral) e cultura em cobertura antecessora ao milho (histórico da área). Dentre estes fatores, destacam-se a precipitação pluvial e a textura do solo, pois afetam principalmente a lixiviação de nitrato, que resulta em erros de estimação do teste. A lixiviação de nitrato ocorre principalmente quando a precipitação for superior à evapotranspiração e o solo estiver na capacidade de campo (MAGDOFF, 1991).

A dimensão das perdas de nitrato por lixiviação é também muito influenciada pelas propriedades do solo. O tamanho e a distribuição dos poros no solo governam a capacidade de retenção de água no solo, bem como o seu fluxo em condições de saturação e de insaturação. Grande quantidade de água pode percolar para as camadas mais profundas em solos que contenham elevado número de poros grandes sem lixiviar muito nitrato da matriz do solo (MAGDOFF, 1991). Contudo, o fluxo preferencial pode causar grande perda de nitrato que tenha sido recentemente aplicado na superfície precedendo a ocorrência de elevada precipitação, visto que ele se move na superfície junto com a água, entra nos grandes canais (poros grandes) e percola (TYLER & THOMAS, 1977). Por outro lado, o fertilizante que tiver tempo para se difundir entre os agregados nos microporos estaria mais protegido de subseqüentes lixiviações devido à alta proporção de fluxo de água através de macroporos, o que pode ser verificado sob plantio direto e em solo com textura mais fina que o arenoso (BUNDY & MEISINGER, 1994; ROZAS et al., 2000).

Em solos arenosos que possuem poros com tamanho similar e não apresentam fluxo preferencial, a precipitação pluvial pode resultar em lixiviação uniforme de nitrato através do perfil do solo (MAGDOFF, 1991), aumentando desta forma o problema de lixiviação deste íon. Outro aspecto a ser considerado é que os solos arenosos têm menor capacidade de retenção de água, o que significa que a mesma quantidade de água provinda da precipitação pluvial ou irrigação causa maior lixiviação de nitrato em solo arenoso do que em solos com textura mais fina. Diante deste contexto, o TPNC tem apresentado melhores resultados em solos estruturados com textura média, em regiões em que não ocorrem intensas precipitações. Nesse sentido, segundo BUNDY & MEISINGER (1994), este teste apresenta limitações sob determinadas condições, tais como: (i) sob temperaturas baixas e/ou deficiências hídricas que afetem a mineralização e a nitrificação do N da matéria orgânica ou dos fertilizantes (ii) em solos altamente desestruturados e lixiviados e (iii) sob circunstâncias em que as transformações do solo perturbem o "pool" de nitrato no solo, tais como os processos de denitrificação ou imobilização.

Houve avanço recente na recomendação de N ao milho pelo fato de considerar a cultura anterior em adição ao teor de matéria orgânica no solo e a expectativa de rendimento de grãos. Avanços adicionais potencialmente poderão ser obtidos com a inclusão de parâmetros de solo e de planta como indicadores complementares da disponibilidade de N .

Dentre os parâmetros de solo abordados nesta revisão, destaca-se o teste de pré-aplicação de N em cobertura (TPNC), o qual tem sido o mais estudado e difundido, principalmente nos EUA, pois permite avaliar a variação da disponibilidade de N do solo durante o ciclo da cultura, determinando maior flexibilidade no manejo da adubação nitrogenada em situações específicas. Estudos visando calibrar este teste de nitrato para seu uso na recomendação de N em milho devem ser realizados na região Sul do Brasil, pois visualiza-se que o mesmo possa ser uma ferramenta útil para predição da necessidade de aplicação de N em cobertura, bem como para o refinamento das doses de N aplicadas nos estádios iniciais de desenvolvimento do milho. Contudo, ressalta-se que o TPNC deve ser usado como parâmetro complementar no manejo da adubação nitrogenada, associado com outros atributos de solo e/ou de planta, bem como com as informações que atualmente são recomendadas, ou seja, o teor de matéria orgânica, a cultura antecedente e o rendimento de grãos projetado.

Vários fatores podem interferir na quantidade de nitrato que estará presente no solo no momento da realização dos testes de nitrato, tais como, tipo de solo, especialmente a textura, condições meteorológicas, principalmente a precipitação pluvial e a temperatura, tipo de adubação nitrogenada utilizada (orgânica ou mineral), cultura antecedente ao milho e sistema de preparo do solo. Desta forma, as vantagens e limitações da utilização destes testes no Brasil dependerão muito destas condições, que irão variar em função das condições edafoclimáticas de cada região, considerando a sua grande dimensão geográfica.

Por fim, a integração entre diferentes parâmetros para auxiliar o manejo da adubação nitrogenada em milho pressupõe que eles sejam utilizados de forma complementar, antes e durante a sua ontogenia, de forma que um atributo complemente as características ou supra as deficiências de outro. Esta integração preconiza que haja um manejo adequado da adubação nitrogenada durante todas as fases de desenvolvimento, aumentando a eficiência do uso do N. A otimização da recomendação de N tem como principal objetivo a minimização do impacto ambiental, principalmente por lixiviação de nitrato, em adição à necessidade de diminuição dos custos de produção estabelecida pela economia atual.

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