Cuidados no Uso da Água para Irrigação das Lavouras

É fato comum que, no período que a planta mais precisa de água, ocorra uma deficiência hídrica provocada por uma estiagem. Os produtores, que têm sistemas de irrigação, conseguem contornar este efeito e reduzir os danos, os prejuízos, na produção. São estes, que utilizam a irrigação, que devem tomar cuidado na qualidade da água usada no processo. Existe um número considerável de poços com água inadequada  para a irrigação; o uso desta água causará prejuízo na produção e no meio ambiente. As águas subterrâneas, como as superficiais, contêm impurezas que podem indisponibilizar o uso delas para a irrigação das plantas. Na água, encontramos produtos em suspensão e dissolvidos.

A importância de conhecer a CTC do Solo

O solo é constituído de três fases: sólida, líquida e gasosa. A sólida é formada pelas partículas originadas da decomposição de rochas; a líquida seria a água, a solução do solo; a gasosa seria o gás carbônico (CO2) e o oxigênio (O). Os solos foram formados pela ação do vento, chuva, calor, frio, geada que decomporam as rochas (intemperismo). O material resultante desta decomposição sofre interações químicas que resultaram em minerais, ou seja, os nutrientes, cujos íons estão na solução do solo. Óxidos de ferro e de alumínio reagiram com a sílica formando as argilas 2:1 e 1:1. Esta relação expressa sílica:alumínio. As argilas 2:1, são características dos solos temperados enquanto as 1:1, dos solos tropicais. Houve, ainda, formação de silte e areia. O perfil de um solo é formado de horizontes e/ou camadas de diferentes cores de acordo com a presença de ferro hidratado, teores de cálcio, óxido de silício e de matéria orgânica. Em comparação aos solos temperados, os solos tropicais são mais quentes, maior teor de alumínio do que de sílica e capacidade de troca de cátions (CTC) baixa. A decomposição da matéria orgânica é mais rápida. A absorção de água, pelas plantas, é maior. Em solos ácidos e arenosos há maior lixiviação de cátions, principalmente pela CTC e matéria orgânica baixas.
Os cátions estão retidos nos coloides do solo. Eles podem ser substituídos por outros cátions. A fórmula de cálculo refere-se à soma dos íons positivos (cátions) como cálcio (Ca), magnésio (Mg), potássio (K) e sódio (Na) mais os íons hidrogênio (H) e alumínio (Al). Estas cargas positivas são adsorvidas pelas argilas em troca com as cargas elétricas negativas. Portanto, a CTC refere-se à quantidade de cargas negativas. A soma destas cargas elétricas negativas é representada pela CTC e nelas estão ligadas eletricamente os íons de cargas positivas. Lembre-se que os íons de carga elétrica semelhante se repelem e os de carga elétrica diferente se atraem.
Os solos são formados de partículas de argila e matéria orgânica que são os coloides. Estes apresentam cargas negativas predominantemente, se bem que podem apresentar cargas positivas. Por isto é que as partículas atraem os cátions adsorvendo-os na sua superfície. Isto é muito bom porque ao serem adsorvidos pelos coloides, os íons não são tão facilmente carregados pelas águas das chuvas. A planta absorve a água do solo e com ela o nutriente que estava adsorvido. E isto faz com que os coloides, ao perderem íons, atraem novos, estabelecendo-se a troca. A capacidade de um solo trocar seus íons é chamada capacidade de troca catiônica, quando são cátions, e capacidade de troca aniônica, quando são ânions. Conhecer a CTC de um solo é muito importante para elevar a produtividade.
Solos com argila de baixa reatividade, baixo teor de matéria orgânica e baixa CTC não retém cátions. Já solos com argila de alta reatividade apresentam CTC alta e podem reter grandes quantidades de cátions. Solos arenosos apresentam baixo teor de matéria orgânica e baixa CTC e são mais suscetíveis às perdas de nutrientes por lixiviação. Estas características são importantes para definir as doses e épocas de aplicação dos fertilizantes para aumentar a eficiência do adubo.
"O que o solo não pode reter de nutrientes será lixiviado".Origem das cargas negativas:A origem das cargas elétricas negativas podem ser explicadas pelos seguintes aspectos:
1. Rompimento do cristal de argila:Quando isto acontece os grupos (OH)‾ podem ficar expostos e o H+, levemente retido nestes radicais OH, é facilmente trocado por outro cátion.
2. Substituição isomórfica:
Nas argilas tipo 2:1 (as montmorolonitas) alguns Al³+ são substituídos por Mg²+. Resulta, então, uma valência livre de carga elétrica negativa que não sofreu substituição pois o Al é trivalente enquanto o Mg é divalente.
As cargas geradas são permanentes pois não dependem do pH do solo para ocorrerem.
3. Dissociação do grupo OH:Na argila ou na matéria orgânica, a presença de OH nos cristais pode ocasionar a dissociação do H+ havendo formação de uma carga elétrica negativa.
Elevação do pH

Origem das cargas positivas:As cargas positivas, como já vimos, são em número menor que as cargas negativas. A presença de matéria orgânica, que é formada por cargas negativas e dependentes do pH do solo, mantém uma quantidade de cargas negativas na superfície do solo mesmo que exista um grande teor de cargas elétricas positivas. Mas, em certos solos, pode-se encontrar nas camadas superficiais uma predominância de cargas elétricas positivas. Nestes solos, os compostos formados de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio sob condições de pH baixo, verifica-se a "protonação" com a ocorrência de cargas elétricas positivas.

RECOMENDO LER OS ARTIGOS ABAIXO

CTC's efetiva e potencial do solo
Cátions trocáveis e CTC's na análise do solo
Quanto adicionar de K para saturar a CTC do solo
Argilas e níveis de CTC no solo

Eficiência dos Fertilizantes - Parte II - perdas de Fósforo e Potássio

Na postagem Parte I sobre a Eficiência dos Fertilizantes em relação às perdas de nutrientes no solo, comentamos sobre o Nitrogênio: Ciclo do N, processos que ocorrem no solo, perdas do nutriente. Vamos prosseguir, nesta postagem, comentando as perdas de fósforo e o potássio.
Para acessar o artigo Eficiência dos fertilizantes - Parte I - perdas de nitrogênio  (Clique aqui)

O FÓSFORO:
Dos três macronutrientes primários (NPK) exigidos pelas plantas, o fósforo é absorvido em pequenas quantidades. Mas sua presença no solo é indispensável para o crescimento e produção de grãos e frutos. Afirma-se que quando as plantas atingirem 25% da altura total, elas já armazenaram 78% de suas necessidades totais em fósforo. Isto explica porque deve haver um suprimento adequado de fósforo no momento que as plantas começam a germinar, particularmente em plantas de ciclo curto. Os fertilizantes fosfatados, sob a forma solúvel em água, reagem, no solo, com o ferro, alumínio, argilas, matéria orgânica, formando compostos insolúveis não aproveitáveis pelas plantas. Por isto, uma cultura aproveita apenas 15 a 30% do fósforo aplicado como fertilizante. Isto explica o porquê das fórmulas de fertilizantes (NPK) apresentarem o teor, relacionado ao fósforo, em maior quantidade se as plantas exigem pequenas quantidades deste nutriente. Por exemplo: a fórmula 5-30-25 é um adubo NPK contendo 5% de nitrogênio (N), 30% de fósforo (P) e 15% de potássio (K). Nesta fórmula, o maior nutriente em quantidade é o fósforo (P=30). Por que? Como vimos as plantas aproveitam de 15 a 30% do fósforo aplicado no solo. Portanto, a necessidade de se utilizar fórmulas com altas concentrações de fósforo para liberar aquela quantidade que a planta necessita para o seu desenvolvimento até à maturação. O restante do fósforo que foi fixado no solo será liberado com aplicações de calcário (calagem).

Lavagem do P: no solo, o fósforo é pouco móvel pois é firmemente retido não sofrendo com a percolação. Mesmo em campos irrigados, a água de drenagem apresenta valores de fósforo que não excedem a 1 mg/dm3. Sendo assim, as perdas de fósforo por percolação são desprezíveis.

Erosão: é a responsável pelas maiores perdas de fósforo. Na erosão, verifica-se perdas de matéria orgânica e partículas coloidais com fósforo. Além do fósforo, outros nutrientes, como o nitrogênio e o potássio, sofrem grandes perdas pelo carregamento do solo onde estão contidos.

Fósforo fixado: – é aquela forma de fósforo mineral que se encontra combinada a outros elementos como cálcio, ferro e alumínio, formando compostos não assimiláveis pelas plantas. Esta fixação depende das condições inerentes a cada solo e pode ocorrer com maior ou menor intensidade. É um problema muito sério em solos ácidos. A calagem é uma das formas de minimizar a fixação. Os íons OH, gerados pela reação do calcário no solo, ocupam o lugar dos íons de P liberando o nutriente para a solução do solo. As argilas, do tipo caulinitas, com relação 1:1 (sílica e alumínio) contribuem para a fixação do fósforo. A taxa de recuperação do P pelas culturas é baixa (15 a 30%).
Fósforo imobilizado: é aquela forma de fósforo que se apresenta na fórmula orgânica não assimilável pelas plantas. Este fósforo torna-se disponível para a planta pela mineralização da matéria orgânica.
Fósforo adsorvido: é aquela fração de fósforo que se encontra preso ao complexo coloidal do solo tornando-se disponível através de trocas com as raízes.
Fósforo assimilável:– é aquela parte de fósforo que se encontra diluído na solução do solo sendo facilmente absorvida pelas plantas.
Fósforo disponível  =  fósforo adsorvido  +  fósforo assimilável
CICLO DOS FOSFATOS SOLÚVEIS

1. O fosfato solúvel em água em contato com a solução do solo, solubiliza-se tornando-se imediata e totalmente disponível. Parte deste fósforo fica diluído na solução do solo e parte fica adsorvido ao complexo coloidal (argilas), por troca iônicas com OH-;
2. Nossos solos sendo ácidos apresentam elevados teores de ferro, e alumínio e outras bases e, portanto, grande parte do fósforo disponível é fixada, formando compostos de ferro e alumínio insolúveis;
3. Parte do fósforo disponível é absorvida pelos vegetais e pelos microorganismos do solo para obterem a energia para viverem. Temos, então, o fósforo imobilizado;
4. O fósforo fixado poderá voltar a ser disponível pela ação dos ácidos orgânicos provenientes da mineralização da matéria orgânica e pela acidez livre do solo (H+), pelas secreções ácidas das raízes e pelo gás carbônico do ar do solo;
5. Com a morte dos microorganismos do solo e dos restos de culturas, o fósforo imobilizado pode tornar-se, novamente, disponível para as plantas pelo processo de mineralização da matéria orgânica. O número de microorganismos no solo é grande. Apenas em 1 grama de solo encontramos de milhares a milhões de fungos, bactérias, algas e protozoários, etc...Nesta ação de desdobramento da matéria orgânica do solo pelos microorganismos, resultam ácidos fracos ( acético, cítrico, fórmico e outros) os quais podem solubilizar as formas de fósforo fixado. Parte do fósforo é aproveitado pelos microorganismos e parte fica disponível na solução do solo para ser absorvida pelas plantas ou ser novamente fixada.

Retrogradação do P:

ocorre em solos com alto teores de cálcio (Ca). O fósforo do fertilizante é convertido em fosfato tricálcico de baixa disponibilidade para as plantas. É como se o fósforo do fertilizante voltasse à forma de rocha fosfatada. A indústria de fertilizantes utiliza a rocha fosfatada para a obtenção de superfosfatos (fosfatos acidulados) pelo ataque dos ácidos sulfúrico e fosfórico, com a finalidade de transformar o fósforo insolúvel em fósforo disponível para as plantas. O fósforo retrogrado não é perdido mas sua disponibilidade torna-se lenta.

O POTÁSSIO:
Fixação do K: o potássio (K) não reage no solo como fósforo. O potássio está presente na solução do solo ou adsorvido aos coloides. Nos processos de troca, ele é deslocado das posições de trocas dos colóides do solo e ingressa na solução do solo onde é absorvido pelas plantas. Algumas argilas têm a capacidade de fixar o potássio. Este K fixado pode ser trocado por outros cátions.

Lavagem do K: na solução do solo o K é móvel e sujeito às perdas por lavagem. Entretanto, como a concentração de K na solução do solo é muito baixa, as perdas por lavagem são muito pequenas. Exceto em solos arenosos e de baixa capacidade de retenção de cátions (CTC), onde elas são maiores.

CONCLUSÃO: Em função de todos os processos que comentamos nas postagens I e II, de todas as perdas sofridas pelos macronutrientes NPK, foi estimada um percentual de aproveitamento dos nutrientes, com fatores específicos para cada um, conforme quadro abaixo:

Das quantidades ne NPK aplicadas no solo, coloca-se duas vezes mais N, de três a cinco vezes mais P2O5 e 1,5 vezes mais K2O.

A água do Solo - Parte II

Na postagem anterior, Parte I verificamos ocomportamento da água no solo, a necessidade de um melhor desenvolvimento do sistema radicular, a capacidade da planta e do solo em reter água. Na Parte II, teremos a oportunidade de analisarmos os mecanismos de transporte e absorção dos nutrientes do solo.

Como se verifica a absorção e transporte de íons.

1. Interceptação pelas raízes ou “captação pelas raízes”. Depende do desenvolvimento do sistema radicular da planta que, por sua vez, depende de um nível adequado de umidade. Ela é importante para os nutrientes não móveis como o cálcio e o magnésio. Este mecanismo se verifica quando a raiz cresce e encaminha os nutrientes que são absorvidos. A interceptação de raízes facilita a ação dos outros mecanismos de transporte: a difusão e o fluxo de massa.

2. Fluxo de massa. Se verifica quando o nutriente é carregado de um local de maior potencial de água para um de menor potencial, próximo das raízes. Existe um potencial de água no solo maior que aquele junto à raiz. A transpiração da planta é que causa esta diferença de potencial e que acarreta o movimento de massa da água em direção à raiz carregando os íons que se encontram na solução do solo. O fluxo de massa segue o fluxo de absorção e perda de água da planta. Resulta das perdas de quantidades de água pelas folhas, sendo ponto de partida para uma complexa série de “gradientes de concentração” desde a superfície das folhas até chegar à superfície do sistema radicular. Os nitratos e sulfatos são exemplos de nutrientes absorvidos por este mecanismo.

3. Difusão. O nutriente entra em contato com a raiz ao passar de uma zona de maior concentração para uma de menor concentração, próxima à raiz. O fósforo e o potássio estão firmemente adsorvidos ao solo e, consequentemente, em baixo teor na solução do solo. A difusão passa a ser o mecanismo de transporte. Ocorre quando a absorção é superior à chegada do nutriente à superfície da raiz. Cria-se um gradiente de concentração que proporciona a difusão dos nutrientes. Na presença da água, os íons que estão mais longe são arrastados para mais perto. Este processo é mais rápido em solos com umidade. Se o teor de umidade decresce no solo, a absorção de fósforo, pelas pequenas plantas de milho, é reduzida. A aplicação de fertilizantes em áreas úmidas do solo, ocupadas pelas raízes, provoca uma melhora na absorção dos nutrientes em relação à aplicação em um solo seco. Por isto, a vantagem de incorporar o fertilizante com aração, e coberturas seguidas de irrigação ou tempo para chuva.

A fertilização adequada aliada a outras técnicas corretas, aumenta a produtividade das culturas por unidade de água disponível, por uma série de fatores:
a. o crescimento inicial das plantas é melhorado e com isto a área foliar aumenta e uma melhor fotossíntese;
b. o desenvolvimento do sistema radicular é maior, com raízes mais profundas que vão buscar água a maiores profundidades no solo além de suportar melhor os períodos de seca;
c. aumento da cobertura vegetal que torna menores as perdas por escorrimento (erosão), facilitando uma maior infiltração de água.
d. acelera a maturidade das plantas e com isto faz com que o período que ficarão dependentes de água seja menor.

A água do Solo - Parte I

No seu processo de crescimento e produção, as plantas exigem grandes quantidades de água. A água é o elemento vital para levar os nutrientes às raízes e, a partir destas, a translocação pela planta. A água é uma das matérias primas para a fotossíntese.
O solo é um meio dinâmico sujeito às transformações químicas e bioquímicas dissolvendo matérias que farão parte da solução do solo. Esta solução fornece água para as raízes e é importante o processo de troca de nutrientes entre o sistema radicular e o sistema sólido. No solo, os nutrientes estão dissolvidos na forma de íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions). Entre os cátions temos H+, Ca²+, Mg²+, K+ e os micronutrientes Fe²+, Mn²+, e o Al³+. O Fe³+ pode se apresentar parcialmente hidrolisado em FeOH. Os ânions presentes são: HCO³¯, CO3²¯, HSO4¯, Cl¯. As plantas desenvolvem melhor em solos com pH entre 6-6,5. Num solo ácido deve ser feita a correção da acidez com calcário.

Swarowsky, A et alli, concluíram que no arroz irrigado por inundação, a incorporação de palha de azevém aumentou a concentração de K+ na solução de superfície do solo – lâmina de água – e favoreceu o deslocamento do Ca, Mg, Mn, Na e Zn, no perfil do solo.O espaço poroso do solo é constituído por ar e água do solo. O ar fornece o oxigênio que é importante para a respiração das raízes e microorganismos e precisa ser renovado constantemente para que não haja excesso de CO2. O solo possui poros de maior tamanho chamados macroporos, e os de menor tamanho, os microporos. O ar do solo ocupa os macroporos enquanto que a água e os íons orgânicos e inorgânicos em solução (solução do solo) ocupam os microporos. A água das chuvas ou de irrigação caindo no solo, uma parte é aproveitada pelas raízes e outra parte infiltra-se no solo ou escorre na superfície. Da água que penetra no solo, parte retorna à atmosfera pelo processo de evaporação do solo ou pela transpiração da planta. O restante da água ficará acumulada nas profundezas do solo formando o lençol freático ou armazenada no perfil (horizontes) do solo. A água armazenada no solo é muito importante pois será o meio aquoso para os nutrientes solúveis do solo, levando-os através das raízes para as plantas. Mas, este armazenamento e infiltração pode depender da estrutura dos sólidos. Os solos arenosos, ricos em macroporos, permitem uma infiltração mais rápida da água e, consequentemente, haverá pouca retenção. Há uma drenagem livre da água. Já os solos argilosos, ricos em microporos, conseguem reter a água não permitindo uma rápida infiltração da mesma. Entretanto, pela compactação, estão sujeitos a um maior escorrimento superficial da água provocando a erosão. A compactação reduz o movimento de ar e água, através do solo, pela redução do espaço poroso. Os solos argilosos dependem do tipo de argila e podem ter alta, média ou baixa capacidade de retenção de água. Solos com baixa capacidade de retenção de água necessitam do uso de irrigação com maior frequencia. As plantas que possuem um sistema radicular mais profundo conseguem buscar água. A melhoria da fertilidade do solo, pela calagem e aplicação de adubos, faz com que o sistema radicular da planta se desenvolva melhor e se aprofunde no solo. As deficiências em nutrientes são maiores num período de seca e desaparecem durante as chuvas. A cana-de-açúcar apresenta entrenós curtos alternados com entrenós longos. O período de seca favorece o desenvolvimento de entrenós curtos e o período de umidade, de água no solo, o aparecimento de entrenós longos.A raiz absorve os nutrientes que estão ao seu alcance e com o passar do tempo há um decréscimo na absorção. Os nutrientes que estão longe da área de absorção precisam de água, como veículo, para chegarem até às raízes. É claro que os nutrientes devem estar nas suas formas iônicas, dentro da solução do solo, para serem absorvidos pelas plantas. O alumínio tóxico, em solos ácidos, está presente na solução do solo na forma de íon, sendo absorvido, translocado dentro da planta, causando problemas de toxicidade com graves prejuízos à produtividade. Quando o solo é corrigido, ele se precipita na forma de sais insolúveis que não entram na solução do solo e, portanto, não é absorvido pela planta.
A transpiração é a água evaporada pela superfície das folhas e resulta em grandes perdas de água pelas plantas. O ciclo da água é do ar para o solo, para as plantas e de novo para o ar. A evaporação necessita de energia, pois um grama de água requer 580 calorias de energia. As plantas murcham quando as células das folhas e do caule não dispõem de água em quantidade suficiente para manter a turgidez das mesmas. O stresse provocado pela falta de água retarda o crescimento, restringe o alongamento e a divisão celular.
A evapo-transpiração é a transpiração pela planta e evaporação pelo solo. As perdas por evaporação pelo solo são estimadas em 25 a 50%. A transpiração é usualmente expressa como a relação entre a quantidade de água transpirada pela planta para cada unidade de peso produzida de matéria seca da parte aérea. Esta relação varia de 125 a 550 kg de água por quilo de matéria seca.
As plantas não têm capacidade de armazenar água. Os cactos contrariam esta regra. Ela depende da capacidade do solo de reter água. Os solos têm um limite máximo e mínimo de armazenar água disponível para as plantas. O limite superior (máximo) é chamado “capacidade de campo” e é expressa como um percentual de peso do solo. A capacidade de campo é a quantidade de água que o solo seco retém 48 horas após ser molhado. É a água que sobra após a drenagem. O limite inferior (mínimo) é o "ponto de murchamento permanente" que é a porcentagem de umidade na qual as plantas murcham definitivamente. A água está tão presa ao solo que as plantas não têm capacidade de absorvê-la, em quantidades suficientes, para sobreviver. A faixa entre a capacidade de campo e o ponto de murchamento expressa a “disponibilidade” ou a “capacidade de retenção de água” do solo. Os diversos solos possuem propriedades que afetam esta capacidade como: textura, estrutura do solo, o teor de argilas, o teor de matéria orgânica e outras. A capacidade de retenção de água aumenta à medida que aumenta o teor de matéria orgânica e de silte.
A água de irrigação deve ser usada de maneira eficiente. A produção de um quilo de peso seco de plantas, precisa de centenas de quilos de água. Entretanto, esta necessidade de água é menor quando a produtividade aumenta através da fertilização, práticas agrícolas de acordo com a tecnologia, controle de pragas e doenças, uso de variedades com alta capacidade de produção, etc.
Uso eficiente de água = produção da cultura / evapo-transpiração da cultura
A produção da cultura pode ser alterada enquanto a evapo-transpiração é uma constante. A evapo-transpiração é, em geral, determinada pela quantidade de água disponível e a quantidade de energia calorífica recebida durante um período de crescimento. A quantidade de água disponível é a água do solo mais precipitações. Portanto, a produtividade da cultura é que vai determinar a eficiência do uso da água.