Uso Eficiente de Fósforo: Necessidade e Desafio para uma Agricultura Sustentável do Século XXI
Fernando César Bachiega Zambrosi¹
¹ Centro de Solos e Recursos Ambientais, Instituto Agronômico de Campinas, 13020-902, CampinasSP. zambrosi@iac.sp.gov.br
Devemos nos preocupar com o uso mais eficiente de fósforo na agricultura?
O uso eficiente dos recursos naturais disponíveis nas mais diversas cadeias de produção agrícola tem recebido cada vez mais atenção por parte de toda a sociedade. Esse fenômeno pode ser explicado, ao menos em parte, pela maior consciência da população em relação aos impactos positivos dos ganhos na eficiência produtiva em termos de conservação do ambiente, sustentabilidade socioeconômica e, por fim, em melhorias de qualidade de vida das pessoas.
A eficiência de uso diz respeito ao quanto é gerado em temos de produto (ou trabalho) para uma determinada quantidade do recurso que foi adicionada ao sistema, ou seja, uma relação direta entre output e input. A partir dessa definição, argumenta-se que maior eficiência de uso reduziria a quantidade de recursos a ser adicionada para a manutenção de uma produção almejada. Isso, por sua vez, criaria ainda a possibilidade de diminuirmos a dependência por recursos não renováveis sem, ao mesmo tempo, comprometermos o atendimento da demanda crescente por serviços e produtos.
Em escala global, a atividade agrícola desempenha papel de destaque para alcance de maior qualidade de vida da população, pois simultaneamente garante a produção de alimentos e depende largamente da adição contínua de recursos naturais não renováveis, como o nutriente fósforo. De fato, abordando de maneira mais específica a sustentabilidade da agricultura na região tropical, surge a necessidade de alcançarmos uso mais eficiente desse nutriente nos mais diversos sistemas de produção agrícola, contemplando desde pequenas propriedades com agricultura familiar até sistemas produtivos intensivos em grandes extensões de terras. A preocupação sobre uso mais eficiente de fósforo surge primariamente da sua carência generalizada em solos tropicais. Essa situação, por sua vez, provoca a necessidade de altas doses e frequentes aplicações de fertilizante fosfatado. Além disso, existe o agravante de que a maior parte do elemento adicionado ao solo sofre rápidas transformações que resultam em significativa redução de disponibilidade e baixa eficiência de absorção pelas plantas.
A combinação de baixos teores disponíveis com ineficiente aproveitamento do nutriente adicionado ao solo via fertilizantes faz com que a produção agrícola nos trópicos seja cada vez mais dependente da adição de fontes externas de fósforo. Contudo, a solução para esse problema não reside apenas em adotarmos a estratégia de adubação intensiva, pois o uso de fertilizantes fosfatados na agricultura deve ser cada vez mais restringido pelos seguintes aspectos: i) problemas ambientais associados com a contaminação dos corpos de água (eutrofização); ii) projeção de exaustão das reservas de rochas fosfáticas; iii) elevação dos preços dos fertilizantes ao agricultor. Existe, portanto, um complexo contexto que envolve a correção da deficiência por fósforo e desafios a serem superados no manejo desse nutriente para proporcionar ganhos na produtividade das culturas.
A fim de entendermos um pouco mais o papel do fósforo como componente essencial da produção de alimentos nos solos de baixa fertilidade da região tropical, seria importante descrever suas principais funções no metabolismo vegetal, e, assim, caracterizar o impacto da sua deficiência no potencial produtivo das culturas. O fósforo atua como elemento estrutural, participando da constituição de ácidos nucleicos e fosfolipídeos, além de ser indispensável para o metabolismo energético, atuando nas reações de transferência de energia e regulação de rotas metabólicas (Marschner, 1995). Essas funções e as interações com o ambiente, espécie de planta e genótipo, fazem com que, na condição de deficiência, os seguintes sintomas visuais possam ser observados: arroxeamento e necrose no tecido foliar, senescência precoce das folhas, menor produção de perfilhos e de área foliar, e, por fim, crescimento pouco vigoroso da parte aérea e do sistema radicular (Figura 1). Diante disso, poderíamos explicar o comprometimento do potencial produtivo das plantas cultivadas em campo sob suprimento insuficiente do nutriente como consequência de menor eficiência na absorção de água e nutrientes e prejuízos no processo fotossintético.
De acordo com o conceito inicialmente apresentado, podemos definir eficiência de uso de fósforo como a quantidade colhida de produto (grãos, frutos, raízes, tubérculos, etc) por unidade do nutriente aplicado por meio de fertilizante mineral e/ou orgânico.
Figura 1. A e B: Sintomas de deficiência de fósforo nos citros; os sintomas ocorrem nas folhas velhas, sendo caracterizado pela senescência e queda precoce das folhas. C e D: arroxeamento de folhas de milho, com sintoma severo de deficiência do nutriente durante a fase reprodutiva e no crescimento inicial em casa de vegetação. E e F: sintomas na cana-de-açúcar durante a brotação da soqueira, mostrando um crescimento pouco vigoroso e o arroxeamento da margem das folhas; e, por fim, sintoma severo de deficiência (completa senescência foliar) em cana-de-açúcar fertirrigada em areia com solução nutritiva deficiente em fósforo. Fonte: F.C.B. Zambrosi, IAC.
Essa relação nos permite as seguintes intepretações práticas: i) uso mais eficiente de fósforo proporcionaria a manutenção da produtividade mesmo com a redução das quantidades adicionadas de fertilizantes; ii) a produtividade poderia ser aumentada sem ser acompanhada de maiores adições de fontes externas do elemento. Diante disso, concluímos que a aplicação de altas doses de fertilizantes fosfatados para incrementos ou mesmo a manutenção da produtividade agrícola é apenas parte da solução do problema quando pensamos em uma agricultura que proporcione uso mais eficiente de recursos não renováveis. Porém, é válido ressaltar que um sistema de produção altamente eficiente pode ser pouco produtivo quando o input de fósforo é muito baixo e o crescimento das plantas depende das reservas do nutriente no solo. É muito comum encontrarmos a combinação de baixa eficiência de uso e elevados níveis de produtividade, sobretudo em áreas que recebem doses do nutriente em excesso ou quando a produção é limitada por outros fatores.
Embora a eficiência de uso de fósforo seja um parâmetro importante para a avaliação da sustentabilidade de um dado sistema de produção, ele não deve ser avaliado isoladamente, mas sim dentro de um contexto mais amplo, incluindo, por exemplo, nível de produção atual, espécie de planta, teor do nutriente no solo e retorno econômico com as adubações. De tal modo, o conceito de uso eficiente de fósforo poderia alternativamente ser posto como um alerta para reduzir perdas do nutriente mediante aplicações excessivas ou evitar o empobrecimento do solo quando ocorrem adições abaixo da remoção pelos produtos agrícolas. Atendendo esses conceitos, estaríamos mais próximos de alcançarmos um melhor equilíbrio entre produtividade, eficiência de uso e balanço de nutrientes. Nesse contexto, um sistema de produção mais eficiente poderia ser considerado ainda como aquele em que a produção de máxima eficiência econômica é mantida com menor adição de fontes externas de fósforo e sem ocorrer a depauperação dos níveis de fertilidade do solo: esse é um dos grandes desafios para uma agricultura sustentável do século XXI.
Alternativas básicas para o agricultor aumentar a eficiência de uso de fósforo
Figura 2. Esquema geral dos fatores que influenciam a eficiência de uso de fósforo pelas plantas e os seus componentes (eficiência de absorção e eficiência de utilização). Destaque para a interação com o ambiente e as práticas de manejo.
As pesquisas direcionadas ao aumento da eficiência de uso de fósforo têm apresentado grandes avanços ao longo do tempo e são o fruto do trabalho de pesquisadores em inúmeras instituições ao redor do mundo. Contudo, não é objeto deste artigo fazer revisão detalhada das estratégias que poderiam ser adotadas para uso mais eficiente de fósforo. Para o leitor com maior interesse no assunto, alguns trabalhos mais recentes que têm abordado esse tema são sugeridos (Schröder et al. 2011; Balemi & Negisho, 2012). Basicamente, os estudos têm sido desenvolvidos para promover maior recuperação da fração do nutriente oriunda do fertilizante ou daquela já presente no solo (eficiência de absorção), e contribuir para que as plantas tolerem eventos de deficiência, o que permitiria maior conversão do nutriente acumulado no tecido vegetal em produto (eficiência de utilização). A combinação das eficiências de absorção e utilização determinam a eficiência final de uso de fósforo, e alguns dos fatores que influenciam esses componentes estão apresentados na figura 2.
Observa-se, portanto, a complexidade dos fatores que governam a eficiência de uso de fósforo e a subsequente dificuldade para controlá-los. Porém, a fim de simplificar tal cenário, poderíamos analisar as alternativas possíveis para transformar uma área de cultivo com condições subótimas de fertilidade num ambiente menos restritivo à exploração agrícola. Basicamente, duas estratégias podem ser consideradas: i) adequar as condições atuais do solo às necessidades da planta (aplicação de fertilizantes); ii) utilizar espécie e/ou genótipo mais adaptado às condições de solo ou que necessitem de intervenções menos drásticas. Embora, numa primeira análise, tais opções pudessem ser vistas como opostas, argumenta-se que maiores sucessos na exploração dos solos tropicais de baixa fertilidade poderiam ser alcançados quando adotadas como medidas complementares. De fato, essas estratégias, de forma equivocada, têm sido ao longo do tempo classificadas de maneira simplista como de alta e de baixa tecnologia, desde que altas doses de fertilizantes fosfatados passaram a ser, erroneamente, sinônimo de agricultura de alta tecnologia. Consequentemente, esses conceitos têm conduzido o agricultor a aplicar adubos em excesso ou desconsiderar a possibilidade de escolher genótipos mais tolerantes à deficiência de fósforo como uma alternativa viável para atingir maiores produtividades em ambientes restritivos. Isso é um desafio para pesquisa científica porque a produtividade não pode ser penalizada pelo uso de genótipos mais adaptados a solos pobres, mas que apresentem menor potencial produtivo.
A adequação das condições de solo à exigência das plantas contempla a aplicação de fertilizantes fosfatados com o objetivo de aumentar o teor do nutriente no solo a um valor estabelecido em curvas de calibração, definido como nível crítico. Esse teor corresponde àquele no qual se alcança a produção máxima e a probabilidade de resposta econômica à adubação é baixa. Ao ser atingido o nível crítico, recomenda-se a adubação de manutenção, baseada na reposição das quantidades removidas com os produtos agrícolas e nas perdas potenciais do nutriente. Dessa forma, vale a pena a oportunidade para relembrarmos que independentemente da fase em que a fertilidade do solo se encontra, o sucesso no manejo da adubação é dependente da adequada a avaliação da fertilidade (análise química de terra). O uso dessa técnica está plenamente ao alcance dos produtores, o que permite ganhos significativos na eficiência de uso de fósforo devido a aplicações de fertilizantes em acordo com as necessidades das culturas. De fato, grandes avanços no manejo mais eficiente de fósforo somente foram possíveis com a adoção de métodos de análise química de terra mais adequados para estimativa do nutriente disponível em solos ácidos, como o uso da resina trocadora de íons. Para maiores detalhes, sugere-se a leitura de Raij et al. (1997; 2001).
Além do uso da estratégia baseada exclusivamente no uso de fertilizantes, a manutenção ou mesmo a melhoria da produtividade de uma área poderia ser alcançada mediante uso de espécies e/ou genótipos mais tolerantes à deficiência de fósforo. Nesse contexto, pesquisadores do Instituto Agronômico de Campinas têm desenvolvido estudos que avaliam diferenças na eficiência de uso de fósforo entre genótipos de várias culturas, tais como arroz (Furlani et al., 1983), feijão (Silva et al., 2014), milho (Furlani et al., 1985), soja (Furlani et al., 2002) e sorgo (Furlani et al., 1984). Existem vários cenários que poderiam sugerir o uso de genótipos mais eficientes como estratégia complementar de manejo, como: i) solos com teores muito baixos de fósforo; ii) maior interesse no aproveitamento do efeito residual de adubações anteriores (área de reforma de cana-de-açúcar); iii) cultivo de risco (safrinha tardia). Esses exemplos dizem respeito à integração dos conceitos de construção de fertilidade do solo e adequação das plantas às condições de solo, pois deveria ser utilizada nesse caso uma espécie de planta e/ou genótipo mais eficiente no uso de fósforo para uma condição com maior probabilidade de eventos de deficiência. Dessa forma, o uso de um material genético mais eficiente atuaria como um “seguro” na ocorrência de eventos de estresses. Logicamente, isso deve ser acompanhado de análise química de terra e estimativa do balanço de nutrientes para evitar o empobrecimento do solo e prejuízos nas culturas subsequentes.
Outro contexto que deve justificar a utilização de genótipos mais eficiente no uso de fósforo diz respeito ao manejo da adubação fosfatada de plantas perenes e/ou semiperenes, como as frutíferas e a cana-de-açúcar. Essas culturas apresentam, relativamente às culturas anuais, um manejo mais dificultado da adubação fosfatada, devido ao cultivo por longos períodos na mesma área. Essa condição faz com que as culturas perenes e/ou semiperenes sofram com a redução da disponibilidade de fósforo ao longo do tempo, pois ocorrem as reações de fixação no solo e a reaplicação é normalmente realizada na superfície do solo. De fato, isso cria uma oportunidade para que genótipos mais eficientes favoreçam uma melhor performance das plantas em condições de campo sem causar um empobrecimento do solo, pois o nutriente exportado poderia ser reposto nas adubações. Diante de tal desafio, as plantas frutíferas proporcionam a oportunidade de aumentar a eficiência de uso de fósforo mediante escolha de portaenxertos mais adaptados para a condição de deficiência. Na cana-de-açúcar, esse mesmo raciocínio pode ser aplicado, uma vez que a queda de vigor da soqueira, provocando declínio de produtividade, deve estar intimamente associada à redução da disponibilidade de fósforo (Zambrosi 2012).
Dessa forma, a seleção de variedades mais tolerantes à deficiência do nutriente poderia contribuir para ampliar a longevidade do canavial em solos pobres.
Nossos estudos recentes de pesquisa têm revelado diferenças entre materiais genéticos quanto à eficiência no uso de fósforo na cultura dos citros (Zambrosi et al., 2011; 2012ab; 2013) e da cana-de-açúcar (Zambrosi et al., 2015; 2017) e a oportunidade para serem usados em condições de campo.
Apesar da destacada importância, a seleção e a adoção de materiais genéticos mais adaptados à condição de baixa disponibilidade de fósforo não é o principal gargalo para um uso mais eficiente do nutriente na produção agrícola. É valido ressaltar que mesmo que o manejo da adubação fosfatada seja um dos temas mais abordados nos estudos de nutrição mineral de plantas, existem ainda assuntos controversos que têm contribuído para baixa eficiência de uso de fósforo.
A localização, por exemplo, do fertilizante fosfatado no solo em relação ao sistema radicular merece especial consideração. No caso de plantas perenes, temos observado que a melhor forma de aplicação diz respeito à distribuição do fertilizante em profundidade, uma vez que favorece o crescimento das plantas e a absorção do nutriente, comparativamente à concentração do adubo na camada mais superficial (Tabela 1).
Tabela 1. Crescimento e eficiência de absorção de fósforo (EAP) de árvores jovens de citros em função de doses e formas de aplicação desse nutriente no solo.
Legenda: MS = massa seca. EAP = eficiência de absorção de fósforo. O primeiro e segundo ‘P’ indicam a camada de 0-0,30 e 0,31-0,60 m, respectivamente. P0/P0 = sem aplicação de P no solo. P1/P0 = 8 g de P por planta concentrado na primeira camada. P0,5/P0,5 = 8 g de P por planta divido em duas camadas. P2/P0 = 16 g de P por planta concentrado na primeira camada. P1/P1 = 16 g de P por planta divido em duas camadas. Comparação dos tratamentos por meio de contrastes ortogonais. * p < 0,1 e ns = não significativo (p>0,1). Adaptado de Zambrosi et al., 2013.
Figura 3. Visão geral de plantas de sorgo cultivadas em solo com teor muito baixo de fósforo (P-resina = 4 mg dm-3). Observa-se diferenças de crescimento das plantas recebendo 120 kg P2O5 ha-1 aplicado em área total antes do plantio ou no sulco de semeadura. Fonte: F.C.B Zambrosi, IAC (dados não publicados).
Figura 4. A: Crescimento de mudas de portaenxertos de citros cultivadas em hidroponia, supridas com fosfato (P-PO4), fosfito (P-PO3) ou combinação dessas duas formas de fósforo. Destaque para o crescimento bastante semelhante das plantas que não receberam aplicação de fósforo em relação àquelas tratadas com fosfito. Detalhes em Zambrosi et al. (2011). B: Plantas de aveia cultivadas em hidroponia e supridas com fosfato e fosfito. Menor crescimento e sintomas de deficiência de fósforo nas plantas tratadas com P-PO3. Detalhes em Zambrosi (2016).
Esse também é um aspecto crítico para o manejo da adubação fosfatada em áreas de sistema de plantio direto com a produção de grãos, em que a aplicação localizada no sulco de semeadura deve ser mais eficiente do que aplicação na superfície em área total (Figura 3).
Outro aspecto que não tem recebido a devida atenção dentro dos programas de manejo da nutrição fosfatada diz respeito ao uso de fósforo na sua forma reduzida (fosfito). Embora produtos comerciais com fosfito em sua composição tenham sido registrados como fertilizante para as culturas, resultados de pesquisa demonstram que o fosfito não pode substituir o fosfato como fonte P (Zambrosi et al., 2011; Zambrosi, 2016; Figura 4).
De fato, enquanto aplicações foliares de fósforo na forma de fosfato podem ser benéficas para o crescimento das plantas, resultados contrários têm sido obtidos com o uso de fosfito (Zambrosi et al., 2017; Figura 5). Portanto, cuidado especial com o manejo da adubação fosfatada deve ser estabelecido em locais caracterizados por baixa disponibilidade de fósforo e que recebam a aplicação mais intensa de fosfito, como, por exemplo, para o controle de doenças.
Figura 5. O efeito do fosfito aplicado via foliar é dependente do nível de suprimento de fósforo ao sistema radicular. Observa-se que a aplicação foliar de fosfito provocou menor crescimento das plantas cultivadas em deficiência de fósforo. As plantas com o nutriente suficiente não apresentaram os efeitos negativos do fosfito aplicado via foliar. Fonte: Zambrosi et al. (2017).
Conclusões e perspectivas
O aumento na eficiência de uso de fósforo é crítico para uma produção agrícola mais sustentável. O uso de genótipos mais eficientes tem sido colocado como uma estratégia alternativa para alcance desse objetivo, pois poderia ser incorporado ao sistema de produção sem grandes alterações nas práticas de manejo. Entretanto, as características de eficiência nutricional não têm recebido grande atenção nos programas de melhoramento genético. Portanto, existe a necessidade do estabelecimento de maiores redes de colaboração com o objetivo comum de lançamentos de genótipos mais eficientes no uso de fósforo. Foram abordadas, ainda, a importância e a contribuição de medidas acessíveis aos agricultores que poderiam contribuir para um manejo mais sustentável da adubação fosfatada, como a análise química de terra, fontes e formas de aplicação de fósforo. Portanto, a ação de relembrarmos aspectos básicos, muitas vezes esquecidos, relacionados às práticas agronômicas que promovem maior eficiência de uso de nutrientes, é uma tarefa que está nas mãos de todos e deveria ser um dos pilares da sustentabilidade na agricultura.
Em suma, o uso eficiente de fósforo é, antes de mais nada, obrigação de toda a sociedade com as gerações futuras, que poderão pagar um alto preço por um uso irracional dos fertilizantes fosfatados. Portanto, é de responsabilidade especialmente da comunidade agronômica cuidar desse recurso finito e insubstituível para a produção de alimentos. Temos uma tarefa desafiadora pela frente na tentativa de promover um uso mais eficiente desse nutriente, o que nos conduz à necessidade de dedicação contínua ao estudo desse tema e à integração entre várias áreas de conhecimento.
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