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Monografia alfredo 25 04-2007 vf

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caslemos24

Potássio no solo

Ciências
1 de 88
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS URUGUAIANA FACULDADE DE ZOOTECNIA, VETERINÁRIA E AGRONOMIA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ESPECIALIZAÇÃO DE ARROZ IRRIGADO O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI Uruguaiana
2006 2
ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO Dissertação apresentada como requisito para obtenção do grau de Especialista, pelo Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS – Campus Uruguaiana-RS. Orientador: Prof. MSc. Celso Alberto Lemos Uruguaiana
2006 ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO Dissertação apresentada como requisito para obtenção do grau de Especialista, pelo Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS – Campus Uruguaiana-RS. Aprovado em ___ de __________________ de _______. BANCA EXAMINDADORA: ______________________________ Prof. Celso Alberto Lemos ______________________________ Gustavo Hernandes ______________________________ Prof. ver com Celso 2
AGRADECIMENTOS Agradeço, acima de todos, à Lílian, sem a qual minha vida, bem como este trabalho, não seriam iguais. Agradeço a minha família, a todos os professores e colegas, que ajudaram tanto para que esse curso fosse tão importante. Agradeço ainda, ao meu mestre Celso Lemos, que por duas vezes teve a paciência e a sabedoria para repartir e ensinar.
LISTA DE TABELAS Tabela 1: Demanda de nutrientes por tonelada de grãos de arroz. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 18 ............................................................................................................................................. Tabela 2: Disponibilidade de Potássio – Regiões arrozeiras. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 21 Tabela 3: Atributos médios de fertilidade do solo e rendimento médio de arroz irrigado nas diferentes Regiões Arrozeiras e no Rio Grande do Sul. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 21 Tabela 4: Teores médios na matéria seca. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 23 Tabela 5: O efeito do potássio na dureza, espessura e conteúdo de lignina nos colmos de arroz inundado. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 25 Tabela 6: Efeito da interrupção do suprimento de potássio sobre a concentração de cátions em plantas jovens de cevada, com interrupção por oito dias. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 32 Tabela 7: Relação de potássio, cálcio e magnésio. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 35 Tabela 8: Matéria seca da parte aérea de três cultivares de arroz, em função da substituição do potássio por sódio na solução nutritiva (media de três repetições). ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 36 ............................................................................................................................
Tabela 9: Efeito do potássio na produção de arroz e nos teores de ferro e potássio na palha, na colheita1 . ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 37 Tabela 10: Efeito do potássio no teor de sílica do arroz. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 38 Tabela 11: Produtividade, grãos inteiros, severidade à moléstias em plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 38 Tabela 12: Características agronômicas de plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 38 Tabela 13: Nome. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 41 Tabela 14: Teores de N, P, K, Ca e Mg observados na floração plena, em folhas- bandeiras, da cultivar de arroz irrigado BRS 7-Taim, considerando-se três sistemas de cultivo. 42 Tabela 15: Teores de potássio na planta do arroz durante vários estágios de crescimento. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 43 Tabela 16: Liberação de potássio para arroz irrigado de diferentes formas em solos do Rio Grande do Sul .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 56 Tabela 17: Frações molares dos cátions na solução de quatro solos típicos de várzea do RS em condições de sequeiro e apos 50 dias de alagamento em laboratório .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 57 Tabela 18: Concentração e contribuição de potássio pelas águas de irrigação no Rio 5
Grande do Sul.. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 58 Tabela 19: Composição química parcial das águas utilizadas na irrigação do arroz (entrada e saída da lavoura). Teores totais .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 58 Tabela 20: Composição química parcial das águas utilizadas na irrigação do arroz (entrada e saída da lavoura). Teores totais. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 59 Tabela 21: Interpretação do teor de potássio conforme CTC do solo .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 63 Tabela 22: Interpretação do teor de potássio conforme CTC e nível de potássio no solo. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 63 Tabela 23: Rendimento de grãos x doses de potássio. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 75 Tabela 24: Rendimento de grãos x doses de potássio. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 77 6
LISTA DE FIGURAS Figura 1: Potássio e suas propriedades. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 15 Figura 2: Crescimento da planta de arroz ciclo de cultivar 135 a 140 dias. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 17 Figura 3: Sintoma de deficiência de potássio em folhas de arroz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 26 Figura 4: Sintoma de deficiência de potássio em grãos de arroz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 27 Figura 5: Modelo de absorção passiva e ativa de K+ pelas raizes. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 28 Figura 6: Possível mecanismo para associação membrana plasmática-ATPase que é utiliza a energia ATP para bombear H+ para fora das células da raiz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 29 Figura 7: Proposta de modelo para ilustrar a absorção do KCL. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 30 Figura 8: Caminho radial do movimento do íon através da raiz. As setas indicam caminhos alternativos que os íons nutrientes podem tomar conforme se movem da solução do solo para dentro dos elementos vasculares no estelo. As setas com círculos indicam transporte ativo dos íons através das membranas plasmáticas. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 31 Figura 9: Nome
............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 33 Figura 10: Potássio absorvido pela parte aérea (A) e teores na planta (B) em função dos tratamentos K-Na, na média das três cultivares de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 36 Figura 11: Marcha da absorção dos macronutrientes em plantas de arroz cultivar BR- IRGA 409. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 39 Figura 12: Marcha de acumulação de matéria seca em plantas de arroz, cultivar BR- IRGA 409. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 40 Figura 13: Níveis críticos de potássio em plantas de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 41 Figura 14: Alterações de potássio no solo – Formas de potássio no solo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 44 Figura 15: Movimento do potássio no solo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 46 Figura 16: Efeito de interação de N e K nas produções de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 50 Figura 17: Alterações do potássio no solo – Disponibilidade de potássio vs CTC. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 54 Figura 18: Corte transversal de um colmo de gramínea com e sem potássio . .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 64 Figura 19: Media de oito colheitas (1975/1976) obtidas em cinco localidades diferentes. 8
.......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 83 9
LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1: Marcha de absorção pelas plantas. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 17 Gráfico 2: Distribuição em faixas e classes de matéria orgânica em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 19 Gráfico 3: Distribuição em faixas de teores de argila em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 20 Gráfico 4: Distribuição em faixas e classes de potássio disponível (Mehlich-I) em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 20 Gráfico 5: Nome .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 52 Gráfico 6: Nome .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 53 Gráfico 7: Alterações no teor de ferro de três solos após 12 semanas de alagamento. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 57 Gráfico 8: Calibração de potássio – Avaliação de campo.
.......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 75 Gráfico 9: Calibração de potássio – Avaliação de campo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 77 Gráfico 10: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 79 Gráfico 11: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 79 Gráfico 12: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 80 11
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................. ............................................................................................................................................. 10 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1 HISTÓRIA, CARACTERIZAÇÃO E OCORRÊNCIA DO POTÁSSIO ................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.1 História...................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.2 Características principais do potássio.................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.3 Ocorrência de potássio na natureza....................................................................... ............................................................................................................................................. 16 2.1.4 Nutrição potássica no arroz.................................................................................... ............................................................................................................................................. 16 2.1.5 Fertilidade do solo nas áreas de cultivo com arroz............................................... ............................................................................................................................................. 19 2.2 POTÁSSIO NA PLANTA............................................................................................ ............................................................................................................................................. 22 2.2.1 Importância do potássio para o arroz.................................................................... ............................................................................................................................................. 23 2.2.2 Sintomas de deficiência de potássio no arroz........................................................ ............................................................................................................................................. 26
2.2.3 Mecanismo de absorção de potássio....................................................................... ............................................................................................................................................. 27 2.2.3.1 Absorção passiva.................................................................................................... ............................................................................................................................................. 27 2.2.3.2 Absorção ativa........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 28 2.2.4 Interação do potássio com outros nutrientes......................................................... ............................................................................................................................................. 32 2.2.4.1 Interação do potássio com o nitrogênio.................................................................. ............................................................................................................................................. 22 2.2.4.2 Interação do potássio com o fósforo....................................................................... ............................................................................................................................................. 34 2.2.4.3 Interação do potássio com cálcio e magnésio......................................................... ............................................................................................................................................. 34 2.2.4.4 Interação do potássio com enxofre......................................................................... ............................................................................................................................................. 35 2.2.4.5 Interação do potássio com sódio............................................................................. ............................................................................................................................................. 35 2.2.4.6 Interação do potássio com os micronutrientes........................................................ ............................................................................................................................................. 36 2.2.4.7 Interação do potássio com silício............................................................................ ............................................................................................................................................. 37 2.2.5 Demanda de potássio em diferentes estádios no arroz......................................... ............................................................................................................................................. 39 2.2.5.1 Nível crítico............................................................................................................ 13
............................................................................................................................................. 40 2.3 POTÁSSIO NO SOLO................................................................................................. ............................................................................................................................................. 43 2.3.1 Dinâmica do potássio............................................................................................... ............................................................................................................................................. 43 2.3.1.1 Difusão.................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 45 2.3.1.2 Fluxo de massa........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 46 2.3.1.3 Interceptação radicular............................................................................................ ............................................................................................................................................. 47 2.3.2 Fatores que influenciam na absorção de potássio................................................. ............................................................................................................................................. 47 2.3.2.1 Meio ambiente........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 48 2.3.2.2 Solo......................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 48 2.3.2.3 Planta....................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 49 2.3.2.4 Práticas de manejo.................................................................................................. ............................................................................................................................................. 49 2.3.3 Perdas de potássio.................................................................................................... ............................................................................................................................................. 50 2.3.3.1 Consumo de fluxo de potássio................................................................................ ............................................................................................................................................. 51 14
2.3.4 Potássio nos solos alagados...................................................................................... ............................................................................................................................................. 52 2.3.4.1 Efeitos do alagamento na disponibilidade do potássio e suas relações com os demais nutrientes.................................................................................................... ................................................................................................................................. 54 2.3.4.2 Comportamento do potássio sob alagamento......................................................... ................................................................................................................................. 55 2.3.5 Contribuição da água de irrigação......................................................................... ................................................................................................................................. 57 2.4 ADUBAÇÃO POTÁSSICA NO ARROZ.................................................................... ................................................................................................................................. 59 2.4.1 Algumas considerações sobre a adubação potássica no arroz irrigado.............. ................................................................................................................................. 59 2.4.2 Adubação conforme a Comissão de Fertilidade do Solo do RS (CFS)................ ................................................................................................................................. 63 2.4.3 Adubação conforme Projeto 10 (IRGA)................................................................ ................................................................................................................................. 64 2.4.4 Adubação conforme a necessidade do arroz para uma expectativa de rendimento................................................................................................................ .................................................................................................................................... 65 2.4.5 Adubação segundo projeto CFC............................................................................ .................................................................................................................................... 65 2.4.6 Análise comparativa das diferentes técnicas de recomendação de potássio para o arroz irrigado............................................................................................... .................................................................................................................................... 67 2.4.7 Análise econômica.................................................................................................... 15
.................................................................................................................................... 70 3 UM ESTUDO DE CASO COM UNIDADES DEMONSTRATIVAS EM LAVOURAS DE URUGUAIANA................................................................................ .......................................................................................................................................... 73 4 CONCLUSÃO................................................................................................................ ................................................................................................................................. 81 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................ ................................................................................................................................. 85 ANEXOS............................................................................................................................ ................................................................................................................................. 88 16
1 INTRODUÇÃO O arroz, como cultura, pode-se situar entre os cereais de maior importância do planeta. Cultivado e consumido em todos os continentes, destaca-se pela produção e área de cultivo, desempenhando papel estratégico tanto no aspecto econômico quanto social. É a fonte de carboidratos de aproximadamente dois terços da população global. Cerca de 150 milhões de hectares de arroz são cultivados anualmente no mundo, produzindo 590 milhões de toneladas, sendo que mais de 75% dessa produção são oriundos do sistema de cultivo irrigado. O arroz é um dos mais importantes grãos em termos de valor econômico. É considerado o cultivo alimentar de maior importância em muitos países em desenvolvimento, principalmente na Ásia e Oceania, onde vivem 70% da população total dos países em desenvolvimento e cerca de dois terços da população subnutrida mundial. É alimento básico para mais ou menos 2,4 bilhões de pessoas e, segundo estimativas, até 2050, haverá uma demanda para atender ao dobro dessa população. Entre os diversos grãos da dieta alimentar do homem, o arroz é o que possui melhor balanceamento nutricional, fornecendo 20% da energia e 15% da proteína da necessidade diária. O arroz é o cereal que apresenta maior potencial para o combate a fome no mundo, pois é uma cultura extremamente versátil, adaptando-se a diferentes condições de solo e clima. Aproximadamente 90% de todo o arroz do mundo é cultivado e consumido na Ásia. Já a América Latina ocupa o segundo lugar em produção e o terceiro em consumo. No Brasil, o arroz representa, junto com o feijão, a base alimentar da nossa população e sua importância decorre do fato de ser considerado o prato típico nacional e quando associado ao feijão preto proporciona uma dieta equilibrada ao povo brasileiro. No Brasil, o arroz é cultivado em dois sistemas bem distintos: − arroz cultivado em terras altas ou de sequeiro; − arroz cultivado sob irrigação. O arroz irrigado é a forma predominante no RS e pode ser classificado segundo o sistema de irrigação em: − arroz cultivado sob pivô;
− arroz cultivado sob inundação, podendo ser em patamares, em sistema de plantio pré-germinado, mix, cultivo direto, mínimo ou convencional. O Estado do RS responde por aproxidamente 50% da produção nacional de arroz irrigado, sendo reconhecido também pela sua alta produtividade e ótima qualidade do produto. A orizicultura é uma das atividades agrícolas mais importantes da metade sul do Estado do RS, existindo municípios que dependem quase exclusivamente de seu cultivo para a geração de riquezas em suas economias. O Estado do RS pode ser considerado mundialmente como uma das regiões do planeta mais favorável para a produção de arroz porque possui clima favorável, recursos hídricos disponíveis para a irrigação, solos férteis, mão-de-obra qualificada e profissionais especializados no manejo da cultura. A orizicultura na Fronteira Oeste está arraigada ao desenvolvimento da região com intensas implicações sócio-econômicas e culturais, por isso é o objeto do presente trabalho buscando mais especificamente as interações dessa planta com o potássio que é o nutriente fundamental para o adequado desenvolvimento do arroz. O potássio (K) é um macronutriente essencial à nutrição vegetal e na cultura do arroz irrigado é considerado o terceiro elemento mais importante. Talvez esse seja o primeiro paradigma a ser questionado por esse trabalho, buscando através de tecnologias recentes e de trabalhos de pesquisa atuais uma nova reflexão e respostas sobre a real importância do potássio na atual cultura do arroz, com seus novos métodos de cultivo e novos parâmetros de produtividade e qualidade. Procura-se investigar, por exemplo, como produtores idênticos, com técnicas de cultivo semelhantes e numa mesma região conseguem índices de produtividade tão díspares? A busca de resposta a essa questão nos remete ao principio da lavoura arrozeira no Rio Grande do Sul. No RS planta-se arroz há muitas décadas, mas nunca se fertilizou adequadamente essa cultura buscando elevados índices de produtividade - nos primórdios da lavoura arrozeira gaúcha nem adubo se usava. O monitoramento da fertilidade do solo e da planta e o uso de modernas técnicas de adubação são ferramentas recentes no manejo da lavoura orizícola. O ato de adubar o solo para o cultivo do arroz nunca foi considerado uma prática imprescindível para alcançar altas produtividades, pois o cultivo em áreas de várzea mais férteis, a irrigação “abundante” e as condições climáticas favoráveis proporcionavam tetos de produção satisfatórios ao negócio 18
orizícola. O uso de subdoses de fertilizantes sempre foram usuais, comprometendo cada vez mais a fertilidade dos nossos solos porque as lavouras estavam instaladas nas áreas de várzea com solos de alta fertilidade, com altos teores de matéria orgânica (MO), potássio e outros nutrientes. Assim, com o manejo inadequado da lavoura proporcionou o aumento da erosão e não apareciam as verdadeiras exigências nutricionais da cultura, levando ao empobrecimento dos solos, principalmente daqueles nutrientes mais facilmente perdidos, como é o caso do potássio. Quando houve uma mudança no manejo da lavoura, associado ao incremento nas doses de nitrogênio, aumentou a produção e alteraram-se as exigências dos demais nutrientes. O objetivo desse trabalho é demonstrar que um dos mais importantes fatores de produção dessa nova e tecnificada lavoura de arroz é o potássio, pois os tetos de produção elevados não serão atingidos, nos solos intensamente cultivados, sem o incremento significativo da adubação potássica. Esse trabalho irá abordar os seguintes itens sobre o nutriente potássio: sua forma no solo na planta, sua dinâmica no solo, sua interação com os demais nutrientes, os métodos de adubação, estudos de casos com unidades demonstrativas nas lavouras de produtores, bem como, suas conseqüências na cultura do arroz irrigado. As pesquisas sobre resposta do arroz irrigado a adubação potássica sempre foram muito escassas e os poucos trabalhos sobre o assunto não encontravam resultados positivos ao uso de doses crescentes de potássio. Mas por que antes não havia necessidade de potássio pelo arroz irrigado? A resposta em produção do arroz irrigado as maiores adubações potássicas são devido a dois fatores fundamentais: a) as exigências nutricionais do arroz para produtividade de 5 ton/ha eram plenamente supridas pelo solo e pelas adubações realizadas, mas quando passou- se para tetos de produção de 10 ton/ha, as necessidades aumentaram em dobro; b) a densidade de semeadura adequada também foi a chave para esse sucesso porque quando usava-se 200-250 kg de sementes/ha ocorriam perdas de energia metabólica das plantas competindo entre si, diminuição da sua eficiência fotossintética e comprometendo as maiores expectativas de produção. Mas quando as plantas tiveram essa concorrência diminuída e as doses de fertilizantes incrementadas, a cultura respondeu com maiores produtividades. 19
À medida que a lavoura arrozeira gaúcha alcança novos patamares de produção, novas necessidades aparecem e para enfrentar os novos desafios é preciso mudar o enfoque e a abordagem que havia sobre a importância do potássio na nutrição do arroz irrigado. Historicamente a atividade orizicola tem apresentado uma menor renda líquida a cada safra e mesmo com as margens de lucro ajustadas tem buscado soluções para a redução ou eficientização do uso dos caros insumos agrícolas. Nesse caminho, o manejo da adubação mineral do arroz foi melhorado para reduzir o desperdício e, por conseqüência, o custo. Além disso, sendo mais eficiente o sistema de produção é possível minimizar impacto ambiental decorrente do mau uso dos agroquímicos, pois como técnicos temos a obrigação de explorarmos os recursos naturais gerando o mínimo de dano ambiental. Diante da enorme demanda de potássio pelo arroz, das inúmeras influências que esse elemento apresenta na planta e de suas interações com outros nutrientes, o presente trabalho tenta resgatar as informações sobre o tema, evidenciando preceitos básicos e revisando os fundamentos que envolvem a dinâmica do potássio. Se esse estudo atingir o seu objetivo, quem sabe, poderá se apontar caminhos racionais e contribuir o melhor entendimento do potássio na cultura do arroz irrigado. 20
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 HISTÓRIA, CARACTERIZAÇÃO E OCORRÊNCIA DO POTÁSSIO 2.1.1 História A origem do potássio vem do latim “potassium”, e do neerlandês “pottasche”, cinza de pote, nome dado por Humphry Davy, ao ser descoberto em 1807. O potássio foi o primeiro elemento metálico isolado por eletrólise, a partir da potassa (KOH), cujo nome latino “kalium” originou o símbolo químico. 2.1.2 Características principais do potássio O potássio é o segundo metal mais leve da série “metais alcalinos”. É um sólido maleável que se corta com facilidade com a faca, possui ponto de fusão muito baixo, arde com chama violeta e apresenta coloração prateada nas superfícies não expostas ao ar, pois não se oxida com rapidez. Entretanto, deve ser armazenado recoberto em azeite. Igualmente aos demais metais alcalinos, reage violentamente com a água, desprendendo hidrogênio, e inflamando-se espontaneamente em presença dessa substância.
Geral Nome, símbolo, número atômico Potássio, K, 19 Classe, série química Metal da família dos alcalinos Grupo, período, bloco 1, 4, s Densidade, dureza 856 kg/m3 , 0,4 Cor e aparência Branco prateado Propriedades atômicas Massa atômica 39,0983 Raio médio 220 picômetro Raio atômico calculado 243 pm Raio covalente 196 pm Raio de van der Waals 275 pm Configuração eletrônica [Ar]4s1 Estados de oxidação (óxido) 1 (base forte) Estrutura cristalina Cúbica centrada no corpo Propriedades físicas Estado da matéria Sólido Ponto de fusão 336,53 K Ponto de ebulição 1032 K Entalpia de vaporização 79,87 kJ/mol Entalpia de fusão 2,334 kJ/mol Pressão de vapor 1,06×10-4 Pa a 336,5 K Velocidade do som 2000 m/s a 293,15 K Figura 1: Potássio e suas propriedades. Fonte: Dicionário Enciclopédico Hispano-Americano (1895). 2.1.3 Ocorrência de potássio na natureza O potássio encontra-se largamente distribuído na natureza sendo considerado o sétimo elemento em ordem de abundância. As águas dos oceanos possuem aproxidamente 0,07% de cloreto de potásssio e necessário evaporar 98% desse volume para que os sais de potássio comecem a se cristalizar. O potássio é encontrado em muitas rochas vulcânicas e através do processo de intemperização físico-químico fornecem o elemento ao solo e a água. Os minerais primários como a leucite e a glauconite são silicatos e fontes comerciais de potássio. Os principais minérios de potássio são: a silvita (KCl), a carnalita (KCl.MgCl2.6H2O), a langbeinita (K2SO4.2MgSO4) e a polihalita (K2SO4.MgSO4.2CaSO4.2H2O) que se encontram na Alemanha, E.U.A., Canadá, Rússia, Palestina, Congo, Etiópia, Brasil e Bolívia. Os minerais 22
secundários, as argilas, também podem adsorver potássio e mantendo-o no solo em uma forma disponível às plantas. 2.1.4 Nutrição potássica no arroz Fisiologicamente o arroz enquadra-se como planta do grupo C-3 e possui características para ser cultivado nas estações do ano mais quentes (primavera e verão). Dessa forma, pode ser cultivado em todo o território brasileiro desde que não existam limitações hídricas. O arroz necessita de temperatura de solo ao redor de 20ºC e um bom suprimento de água e oxigênio para iniciar a germinação. A planta do arroz possui ciclo vegetativo variando de 90 a 150 dias e é adaptável às diversas condições de solo e clima das regiões do Brasil. Segundo COUNCE et al. (2000), o ciclo vegetativo do arroz divide-se em três fases completamente distintas: plântula, fase vegetativa e fase reprodutiva. Em cada uma dessas fases, as necessidades nutricionais da cultura se alteram, como pode observar na Figura 2 e no Gráfico 1. Figura 2: Crescimento da planta de arroz ciclo de cultivar 135 a 140 dias. Fonte: FAGERIA (1980) e MIKKELSEN (1970). 23
0 50 100 150 200 250 0 20 30 40 60 80 100 120 140 Dias após a emergência Kabsorvido(kgK2O/ha) Gráfico 1: Marcha de absorção pelas plantas. Fonte: LOPES (1991). O potássio é o nutriente com maior demanda por tonelada de arroz produzido, conforme se verifica na Tabela 1, necessitando de 21,9 kg de K2O/ton. de grão de arroz (IRGA, 2002). Pode-se constatar no Gráfico 1 que a curva de absorção do potássio está correlacionada com a curva de crescimento da planta. Como o potássio possui grande importância estrutural na planta ele é exigido em grandes quantidades iniciais e necessitando de uma eficiente aplicação para o melhor aproveitamento da adubação pelo arroz. Tabela 1: Demanda de nutrientes por tonelada de grãos de arroz. Classificação Nutriente Total Parte aérea Grão+casca Macro --------------------kg/ton--------------------- K 21,9 17,5 4,4 N 19,2 6,7 12,5 Ca 4,8 3,8 1,0 P 9,2 5,9 3,3 S 2,5 1,0 1,5 Mg 1,7 0,7 1,1 ----------------------gr/ton---------------------- Micro Fe 262,00 201,00 61,00 Mn 99,50 74,30 25,20 Zn 73,00 32,10 40,90 B 17,90 13,47 4,43 Cu 8,90 2,57 6,33 Cl 2,70 2,49 0,21 Mo 0,25 0,09 0,16 Fonte: IRGA – Instituto Rio-grandense do Arroz (2002). 24
O potássio possui uma característica muito especial que é a pequena quantidade extraída da lavoura (apenas 4,4 kg K2O/ton. de grãos) frente a grande quantidade necessária da planta. Esse fato criou uma expectativa equivocada sobre a adubação potássica, pois os resíduos culturais que permanecem após a colheita possuem valores consideráveis de potássio, ou seja, uma grande quantidade desse nutriente permanece no solo e possibilita, através de manejo adequado, a sua reciclagem no sistema solo-planta. Assim, entender a dinâmica desse nutriente, suas relações com o solo e a planta, suas funções e seu comportamento possibilita manejar a adubação potássica de forma mais efetiva, diminuindo suas perdas e aumentando sua eficiência na busca dessa agricultura mais sustentável. Certamente essa é a forma mais adequada de lidar com esse insumo tão caro. No presente trabalho o potássio é abordado como nutriente, suas peculiaridades, suas características e sua interação com o solo e a planta do arroz. 2.1.5 Fertilidade do solo nas áreas de cultivo com arroz O arroz foi inicialmente cultivado apenas nas áreas de várzea, acreditava-se que os solos da lavoura orizícola fossem mais férteis e com melhor potencial de produção do arroz. Atualmente, ocorre um expressivo percentual das áreas arrozeiras localizadas nas áreas de coxilha e esse fato muda o perfil do cultivo dessa cultura e as práticas agronômicas aplicadas. Todavia, observando-se os teores de M.O. dos solos arrozeiros e relacionando com os solos das demais culturas, constata-se que a maioria dos solos das áreas com arroz possui níveis mais baixos, conforme mostra o Gráfico 2. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Frequência(%) < 2,5% 2,6 - 5,0% > 5,0% Faixa de valores de M.O. (%) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 2: Distribuição em classes de matéria orgânica em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). 25
Através do Gráfico 3 denota-se que o baixo teor de M.O. dos solos cultivados com arroz irrigado pode ser atribuído a textura arenosa dos Planossolos que é a principal classe dos solos de várzea (aproxidamente 50% da área) e ao intenso cultivo dessas áreas com histórico de vários anos de exploração com arroz. 0 10 20 30 40 50 60 70 Frequência(%) < 10 11 - 25 26 - 40 41 - 55 > 55 Faixa de valores de argila (%) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 3: Distribuição em classes, conforme os teores de argila em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). Seguindo essa tendência, observa-se que os teores de potássio nos solos cultivados com arroz também são mais baixos do que os solos das demais culturas, podendo-se afirmar que praticamente 50% dos solos cultivados com arroz irrigado situam-se nas classes de fertilidade baixa e média, ao passo que, aproximadamente 70% dos solos cultivados com culturas de sequeiro encontram-se nas classes suficiente e alta. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Frequência(%) < 30 31 -60 61 -120 > 120 < 20 21 -40 41 -60 61 -120 > 120 Faixas de teores de potássio (mg/dm3) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 4: Distribuição em classes de potássio disponível em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). 26
Analisando a fertilidade do solo em potássio nas regiões arrozeiras e considerando-se o nível crítico de potássio no solo de 60 mg de K/dm3 , pode-se dizer que 58,1% os solos da região da Fronteira Oeste possuem teores acima do nível de suficiência, ao contrário das demais regiões arrozeiras do RS. Tabela 2: Disponibilidade de Potássio – Regiões arrozeiras. Região Arrozeira Classes e faixas de potássio disponível (mg/dm3 ) Baixa Média Alta M. Alta ≤ 30 31 - 60 61 - 120 > 120 -----------------------------------%--------------------------------- Fronteira Oeste 12,2 29,7 38,7 19,4 Campanha 15,2 30,2 34,9 19,7 Depressão Central 12,5 29,2 42,1 16,1 Plan. Cost. Interna 15,9 35,9 38,9 9,3 Plan. Cost. externa 23,7 37,2 29,7 9,4 Sul 6,8 34,3 43,3 15,5 TOTAL (1) 15,7 33,8 37,3 13,2 (1) Média ponderada Na Tabela 3 confirma-se essa tendência analisando os demais parâmetros químicos (saturação de bases, M.O., argila, P, K, Ca e Mg) e verificando que os mesmos estão acima da média das outras regiões do Estado. Talvez este seja um importante fator responsável pela obtenção de produtividades também acima da média do Estado. Tabela 3: Atributos médios de fertilidade do solo e rendimento médio de arroz irrigado nas diferentes regiões arrozeiras do Rio Grande do Sul. Região Arrozeira Sat. bases M.O. Argila P dispon. K dispon. Ca troc. Mg troc. Rend. médio ------------(%)----------- ---- mg/dm3 ---- -- cmolc/dm3 -- ton/ha Fronteira Oeste 69 2,8 19 9,3 77 4,8 2,2 5,83 Campanha 48 2,1 15 7,3 75 3,7 1,4 5,38 Depressão Central 51 1,6 15 9,2 54 3,2 1,2 5,53 Planície Cost. Interna 55 1,7 15 7,5 76 1,9 1,0 5,20 Planície Cost. Externa 45 2,1 12 11,4 59 2,3 1,1 5,18 Sul 55 1,7 15 7,5 76 3,2 1,4 5,32 Total(1) 57 2,1 16 8,7 71 2,5 1,2 5,51 (1) Média ponderada 27
Assim, conclui-se que a maioria das regiões orizícolas do Estado possuem problemas com índices variáveis de potássio disponível no solo para as plantas do arroz e na Fronteira Oeste esse fator é menos intenso. Possivelmente, essa situação tenha se agravado com os anos de cultivo nas áreas de várzea sem a correta reposição pela adubação, pois se acreditava não haver resposta a adubação potássica na cultura do arroz irrigado. Na verdade, o potássio por ser um dos nutrientes mais exigidos pelo arroz deveria ter sido objeto de uma pesquisa mais detalhada sobre esse macronutriente. 2.2 POTÁSSIO NA PLANTA A composição da planta do arroz é matéria orgânica, água e minerais, sendo que, desse total, em torno de 70% a 90% do peso dessa planta é água. Já na fração matéria seca, 90% do total correspondem aos três elementos: carbono, hidrogênio e oxigênio. Os outros 10% da matéria seca são compostos pelos demais 13 elementos, classificados em essenciais, acessórios e tóxicos. Os elementos essenciais são classificados em macronutrientes e micronutrientes, e essa distinção ocorre devido à taxa de absorção e quantidade requerida pelas plantas. Os macronutrientes são requeridos em grande quantidade, ao passo que, os micronutrientes são exigidos em quantidade significativamente menor. Apesar disso, não há como um vegetal se desenvolver na ausência de um desses 13 nutrientes. Os macronutrientes são: nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre. E os micronutrientes são: cobre, zinco, boro, ferro, manganês, cloro e molibdênio. De todos os elementos essenciais, o potássio é o nutriente de fundamental importância, pois é o mais requerido pela cultura de arroz irrigado podendo ser observado na composição de matéria seca do arroz que o potássio é o segundo nutriente em maior quantidade encontrado no arroz. 28
Tabela 4: Teores médios na matéria seca. Classificação Nutriente Teor g/kg Nº relativo de átomos Macro N 15 1.0000.000 K 10 250.000 Ca 5 125.000 Mg 2 80.000 P 1 60.000 S 1 30.000 Micro Cl 0,100 3.000 B 0,020 2.000 Fe 0,010 2.000 Mn 0,050 1.000 Zn 0,020 300 Cu 0,006 100 Mo 0,0001 1 Fonte: IRGA – MARCHNER (1986). Embora apenas 20% do potássio absorvido estejam nos grãos, a plantas do arroz irrigado necessitam de muito potássio para alcançar altas produtividades, aproximadamente 220 kg K2O/ha para atingir 10 ton/ha (IRGA,2002). 2.2.1 Importância do potássio para o arroz O potássio por ser um macronutriente essencial possui enorme importância para a cultura do arroz irrigado, embora a maioria dos mecanismos de atuação desse elemento na planta não estejam bem conhecidos, devido à sua complexidade. Pode-se distinguir o efeito do potássio em dois grupos principais: a) Efeitos do potássio nos sistemas enzimáticos e membranas biológicas: O potássio é vital para o funcionamento de mais de 60 enzimas e é catalisador das reações químicas principalmente as do grupo das sintetases, oxiredutases, desidrogenases e quinases. Essas enzimas estão estreitamente relacionadas aos processos de assimilação do nitrogênio, favorecendo a formação de compostos nitrogenados de alto peso molecular, como as proteínas, além da síntese, translocação e armazenamento de açúcares. (YAMADA, 1982). Pode-se destacar sua atuação como importante para a fotossíntese, pois tal processo é 29
dependente desse nutriente para a translocação de fotossintetizados. O maior fluxo de água e de produtos de fotossíntese, principalmente através do floema, foi comprovado pela pesquisa, quando é aumentado o suprimento de potássio à planta (RAIJ, 1990). O potássio é fundamental no mecanismo da abertura e fechamento dos estômatos, participando na regulação da entrada de dióxido de carbono nas plantas. Isso ocorre porque as células grandes, quando bem supridas em potássio, permitem mais eficiente abertura dos estômatos (RAIJ, 1990). Em plantas bem nutridas com potássio, o número e tamanho dos estômatos por unidade de área foliar é maior e facilita a troca de dióxido de carbono e oxigênio. Várias pesquisas apontam que as plantas com menor quantidade de potássio são menos tolerantes às intempéries como a seca, excesso de água, ventos e oscilações térmicas. O potássio atua também como componente na diminuição do ataque de pragas e doenças. O alto suprimento de potássio, principalmente em menor relação K/N, faz com que constituintes solúveis de baixo peso molecular (aminoácidos e açúcares), que são substratos nutricionais das pragas e doenças, sejam metabolizados em compostos de alto peso molecular (proteína, amido e celulose), justificando a maior suscetibilidade das plantas bem nutridas de arroz ao ataque de patógenos e pragas. O potássio participa direta e indiretamente de diversos processos bioquímicos envolvidos com o metabolismo de carbohidratos, respiração e fotossíntese. Distúrbios metabólicos são observados quando há deficiência de potássio, pois passam a absorver mais ativamente o nitrogênio, cálcio e magnésio. Nessa situação, ocorre o acúmulo de compostos nitrogenados livres como aminoácidos, amidos e amônia entre outros, (YAMADA,1982). Há uma relação direta do acamamento do arroz irrigado com a dureza, espessura e conteúdo da lignina nos colmos sendo que uma adequada nutrição com potássio aumenta a resistência dos colmos da planta do arroz (Tabela 5). Tabela 5: O efeito do potássio na dureza, espessura e conteúdo de lignina nos colmos de arroz inundado. Tratamentos com nutrientes Dureza do colmo (kg força/cm) Espessura do colmo (mm) Lignina (%)Nº do internódio Nº do internódio 1 3 1 3 NP 3,0 1,5 0,84 0,37 26,9 NPK 6,0 3,0 0,86 0,40 27,5 NPK2 6,5 4,0 0,92 0,42 29,3 Fonte: RETTY (1982). 30
O potássio ainda desempenha o papel essencial em dois processos importantes nas plantas: manutenção de turgor nos tecidos meristemáticos e a conversão de energia dos cloroplastos. A falta de potássio altera consideravelmente o metabolismo da planta. Um dos efeitos metabólicos da falta de potássio é a acumulação de carbohidratos solúveis e açúcares redutores com diminuição da enzima quinaze pirúvica, o que acarreta acumulação de açúcares. (MENGEL, 1982) Em relação ao sistema radicular, pode-se dizer que raízes vigorosas têm acentuado poder de oxidação e causa precipitação do ferro solúvel (Fe+2 ) como ferro insolúvel (Fe3+ ) em suas superfícies. Sob condições de deficiência de potássio, as raízes perdem essa capacidade oxidante e sofrem com a toxidez de ferro, devido à absorção e manifestação da toxidez direta nas plantas especialmente sob condições fortemente redutoras e com altas concentrações de ferro na solução. Para as plantas do arroz, o bom suprimento de potássio é pré-requisito para a adequada formação de aerênquimas, cuja deficiência, por baixo fornecimento de potássio, resulta em menor crescimento radicular e inibição das funções das raízes, tais como: menor absorção dos nutrientes e maior suscetibilidade à doenças. As micorrizas também são estimuladas pelo adequado suprimento de potássio ou equilibrada relação K/N. Um solo fértil em potássio proporciona acidificação na região da rizosfera e aumento na concentração de manganês e silício que são importantes nutrientes responsáveis pela diminuição do ataque de patógenos: bruzone e míldio ao arroz. (YAMADA, 2005) Segundo Brady (1989), o potássio também auxilia na captação de água pelas células radiculares quando em concentrações elevadas. Portanto, constata-se que o potássio é de importância vital para as plantas do arroz e que nem todos os processos bioquímicos e biofísicos que ele participa são conhecidos integralmente, bem como, seus efeitos diretos e indiretos na cultura do arroz. 2.2.2 Sintomas de deficiência de potássio no arroz O potássio move-se junto com os demais produtos da fotossíntese pelo floema, indo da folha para os outros órgãos com alta demanda de compostos assimilados para crescimento e armazenamento. Por isso, a deficiência de potássio é primeiramente visualizada nas folhas baixeiras ou mais velhas da planta do arroz. Os sintomas iniciam com uma clorose branca nas 31
pontas das folhas, progredindo até as margens e tornando o tecido escuro e necrótico com agravamento do sintoma. Após, o tecido morre e as margens das folhas enrolam-se para cima. Figura 3: Sintoma de deficiência de potássio em folhas de arroz. Fonte: BARBOSA FILHO, (1987). Em casos de severa deficiência, pode ocorrer o atrofiamento das plantas no estágio vegetativo, não atingindo o período de perfilhamento. As folhas mais velhas entram mais cedo em senescência, as panículas tendem a ser compridas e finas, com alta esterilidade e as raízes menores se decompõem prematuramente. O potássio também possui papel fundamental quanto à qualidade dos grãos do arroz, sendo que a deficiência desse nutriente causa maior esterilidade dos grãos, reduz a formação destes e promove a queda da qualidade com menor percentual de grãos inteiros. Essa relação direta da deficiência de potássio e a qualidade e produtividade, observa-se na Figura 4. Figura 4: Sintoma de deficiência de potássio em grãos de arroz. Fonte: POTAFOS, (1990). 32
2.2.3 Mecanismos de absorção de potássio A planta do arroz absorve o potássio na solução do solo na forma iônica (K+ ). E esse mecanismo de absorção do potássio pode ser ativo ou passivo. 2.2.3.1 Absorção ativa Nesse processo o qual o cátion potássio (K+ ) passa pela membrana plasmática com ajuda de um carreador. Na absorção ativa há gasto de energia e o processo é lento e irreversível. O ATP gerado nas mitocôndrias, durante a fosforilação oxidativa, ou nos cloroplastos das folhas, transportado até o plasmalema, é a fonte de energia disponível na hidrólise catalisada pela ATPase para a absorção do potássio (YAMADA (2005). Existem algumas hipóteses sobre a entrada do potássio no interior do citoplasma da planta sendo que as três hipóteses consideradas mais prováveis serão mostradas a seguir. 2.2.3.2 Absorção passiva Nesse processo não ocorre gasto de energia da respiração radicular e a absorção se dá através de um gradiente de maior concentração (solução solo) para um de menor concentração (interior da membrana da raiz). Esse é um processo rápido (cerca de 30 a 60 min.) e reversível. A absorção passiva necessita apenas da energia metabólica para o momento da entrada do nutriente no citoplasma, sendo que após passa pela membrana celular. 33
Figura 5: Modelo de absorção passiva e ativa de K+ pelas raízes. Fonte: MUNSON (1980). Inclui a absorção dos ânions Cl– e NO3– Figura 6: Possível mecanismo para associação membrana plasmática-ATPase que utiliza a energia ATP para bombear H+ para fora das células da raiz. Fonte: LEONARD (1985). 34
A energia do ATP é usada para bombear o H+ para fora da célula, produzindo um gradiente de pH entre o citoplasma e o espaço da parede celular. Essa força próton-motiva, seria aquela usada para absorção do potássio, cujo movimento seria facilitado pelo carregador. Porém não se pode afirmar, com certeza, que o ATPase seja o carregador de potássio que utiliza o ATP para fornecer a energia necessária para a travessia citoplasmática. Pode-se, ainda, supor que o transportador do potássio seja uma proteína específica, contradizendo parcialmente o argumento descrito acima. YAMADA (2005) enumera os fatores que poderiam complementar os papéis da ATPase e dos demais protéicos na absorção de potássio, sendo eles: a) o papel da ATPase não só como fornecedora de energia, mas também com função transportadora de potássio; b) as proteínas trans-membranas, agrupadas em três categorias que moveriam os solutos em velocidades diferentes; c) a entrada de KCl no citoplasma utilizaria a ATPase como promotora do fornecimento de energia e como carregadora de potássio. Porém, nessa teoria, não haveria uma relação exata entre O2 e fluxo de H+ e a entrada de K+ e Cl- . Figura 7: Proposta de modelo para ilustrar a absorção do KCL. Fonte: YAMADA (2005). 35
Após passar pela membrana plasmática, o potássio pode seguir pela via chamada apoplástica, que se resume à parede celular e os espaços intercelulares até a endoderme, onde ocorre um bloqueio efetuado pelas estrias de Cáspari. A partir daí, o cilindro central somente será alcançado pelo caminho simplástico. Nesse caminho, o potássio pode cruzar o parênquima cortical, a endoderme e chegar ao cilindro central (xilema), utilizando as comunicações citoplasmática entre as células. Figura 8: Caminho radial do movimento do íon através da raiz. As setas indicam caminhos alternativos que os íons nutrientes podem tomar, conforme se movem da solução do solo para dentro dos elementos vasculares no estelo. As setas com círculos indicam transporte ativo dos íons através das membranas plasmáticas. Fonte: HOPKINS (1995). Supõe-se que a entrada do potássio no xilema obedeça ao modelo semelhante à passagem da membrana plasmática, com o ATP fornecendo energia, e sua entrada ocorra com a troca do K+ pelo H+ . Após, ele é conduzido pela corrente transpiratória até a parte aérea, onde existe a necessidade do nutriente. Dentro da folha, o potássio pode-se movimentar pela via apoplástica ou simplástica. Porém, além dele, o transporte se dá no floema. Essa é a via de transporte de potássio mais importante da planta, sendo responsável pela transferência do potássio de regiões com folhas mais velhas para regiões em crescimento. Assim, o potássio move-se do floema da folha para outros órgãos com alta demanda de assimilados com crescimento e armazenamento, junto com outros produtos da fotossíntese. 36
2.2.4 Interação do potássio com outros nutrientes A interação do potássio com os outros nutrientes que ocorre na região da rizosfera do arroz, dentro da membrana ou dentro da planta. Ao contrário dos outros nutrientes (nitrogênio, cálcio, magnésio, enxofre) a maioria do potássio é suprido por difusão, sendo esse processo lento, mas mais eficiente para curtas distâncias e para zonas de diferentes concentrações no solo. Assim, diferentemente do cálcio, as quantidades de potássio que chegam à superfície radicular não são suficientes para atender a demanda da planta devido a grande necessidade do arroz. Existem alguns indícios de que as adubações pesadas com potássio diminuem a absorção de cálcio, magnésio, zinco e cobre. Porém, as adubações com potássio aumentam a disponibilidade de fósforo. Quando se realizam pesadas adubações potássicas pode ocorrer liberação de magnésio e cálcio para a solução do solo e, dependendo da relação entre eles - K+ /(Ca+2 +Mg+2 )1/2 - podem ocorrer perdas desses nutrientes por lixiviação. O valor ideal dessa relação é 0,13 para que haja uma correta disponibilidade dos três macronutrientes essenciais. O potássio concorre diretamente com esses cátions e, à medida que sua concentração diminui, aumentam as absorções de cálcio, magnésio e sódio (Tabela 6). Tabela 6: Efeito da interrupção do suprimento de potássio sobre a concentração de cátions em plantas jovens de cevada, com interrupção por oito dias. Nutriente Raízes Parte aérea Controle Interrupção Controle Interrupção -------------------------- (meq/kg na MS) --------------------- K 1.570 280 1.700 1.520 Ca 90 120 240 660 Mg 360 740 540 210 Na 30 780 Traços 120 Total 2.520 1.920 2.480 2.510 Fonte: Adaptada de FORSTER e MENGEL (1969). YAMADA 2005. OU ROSOLEM??????? Observando-se na Figura 11 a marcha de absorção de potássio na cultivar de arroz BR IRGA 409, constata-se que o pico de absorção de potássio está situado entre 80 e 110 dias após a emergência, coincidindo com as altas absorções de nitrogênio, cálcio, magnésio e enxofre. Assim, os principais nutrientes que interagem com o potássio são o nitrogênio, fósforo, cálcio, magnésio, enxofre, sódio, micronutrientes e silício. 2.2.4.1 Interação do potássio com o nitrogênio 37
Atualmente, observam-se fortes indícios de que o uso de doses elevadas de potássio aumenta a produtividade do arroz, bem como diminui as doses de nitrogênio a ser utilizada nessa cultura. Assim, recomendam-se dosagens equilibradas desses dois nutrientes mais demandados pelo arroz. Segundo trabalhos conduzidos Ajay et al (1970) e Dibb e Welch (1976), verifica-se que maior absorção de potássio permite rápida assimilação de amônio, mantendo seu teor baixo na planta e evitando a toxidez. Em experimentos com arroz de terras altas, a aplicação de potássio reduziu à metade a dose de nitrogênio, demonstrando a forte interação positiva (YAMADA, 2005) (Figura 9). Figura 9: Resposta de arroz de sequeiro a doses de nitrogênio e potássio aplicados em cobertura, sendo aplicados na semeadura 10 kg de N/ha e 37,5 kg de K2O/ha FARINLLI et al (2003). Segundo Yamada et al. (1982), a atividade da nitrato-redutase nas plantas do arroz é diminuída pela carência de potássio, tornando pouco eficiente o uso do nitrogênio na rota metabólica da planta durante a fase de crescimento em solo oxidado. 2.2.4.2 Interação do potássio com o fósforo Segundo Dibb et al. (1985), as adubações com fósforo e potássio devem ser equilibradas, contrapondo algumas linhas de recomendação de adubação que definem menores doses de fósforo para a cultura do arroz irrigado. Muito embora, deve-se ressaltar que nas condições de cultivo de arroz de sequeiro existe uma forte indisponibilidade de 38
fósforo do a que ocorre nos ambientes reduzidos, como é o caso da irrigação por inundação. 2.2.4.3 Interação do potássio com cálcio e magnésio O potássio, cálcio e magnésio são os três cátions dominantes na planta do arroz. A interação do potássio com o cálcio tem sido observada quando há deficiência nesse segundo nutriente ou nos outros dois, potássio e cálcio. A relação potássio:cálcio e sua interpretação é muito estudada nos meios científicos e constata-se que os incrementos de potássio na planta tendem a diminuir com o aumento da concentração de cálcio YAMADA (2005) (Tabela 7). Outra relação frequentemente estudada é a potássio:magnésio, observando-se o mesmo comportamento descrito na relação acima, isto é, diminuição da absorção de magnésio pelas plantas com a aplicação de doses elevadas de potássio (Tabela 7). A relação K/(Ca+2 +Mg+2 )½ , proposta por Castro e Meneguelle (1989), sugere que existe resposta a aplicação de potássio, quando o valor é menor do que 0,13. Porém Wiethölter (1997) sugere cautela no uso dessa relação, pois pode resultar em recomendações muito altas de potássio, principalmente nos solos com baixa CTC. Tabela 7: Interpretação dos valores da relação entre o potássio, cálcio e magnésio. Interpretação dos valores da relação K/(Ca + Mg)½ Baixa < 0,10 Média 0,10 – 0,15 Alta > 0,15 2.2.4.4 Interação do potássio com enxofre Segundo Yamada (1982), há tendência de redução da produtividade e menor resposta do arroz a adubação potássica quando ocorrem baixos teores de enxofre nos solos. 2.2.4.5 Interação do potássio com sódio 39
A inibição dos sistemas enzimáticos causada pelo sódio é amplamente encontrada na literatura. Ao fazer isso, o sódio substitui parcialmente o potássio, sendo que essa substituição, normalmente, ocorre, quando há deficiência de potássio. A substituição ocorreria em funções essenciais e que não necessitassem especificamente do potássio. A manutenção do turgor vegetal e a despolarização das membranas biológicas são funções que o sódio pode realizar, desde que, em taxas suficientemente altas, para que sejam transportados através das membranas biológicas. Segundo Castilhos et al (2001), trabalhando com arroz em solução nutritiva observaram que a substituição de sódio por potássio em até 75%, não reduziu a produção de matéria seca. Tabela 8: Matéria seca da parte aérea de três cultivares de arroz, em função da substituição do potássio por sódio na solução nutritiva (media de três repetições). Cultivares Tratamentos (proporção K/Na na solução) Média 100-0 75-25 50-50 25-75 ---------------------------------- gramas/vaso ------------------------------------ Bojurú 3,04 3,63 3,31 3,16 3,29B Agrisul 5,57 5,36 4,39 4,82 5,03A BRS-7 5,14 4,49 4,69 4,23 4,64A Média 4,58 a 4,49 a 4,13 a 4,07 a -x- Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna não diferem entre si (DMS 5%). Fonte: Potássio na agricultura brasileira (1998). 2.2.4.6 Interação do potássio com os micronutrientes A literatura científica aponta inúmeras suspeitas das interações do potássio com os diversos micronutrientes, porém essas interações são de difícil correlação, principalmente com o boro, ferro, molibidênio, cobre, manganês, zinco e alumínio. Ramoni e Kannan (1974) notaram que o potássio tem papel importante na regulação da absorção de manganês pelas plantas. Dibb et al (1985) observam o aumento de absorção de manganês com aplicações de potássio, porém Rosalém et al (1992) observam o contrário, situação em que as altas doses de potássio induziram a deficiência de manganês. Com respeito ao zinco, Yamada (1982) observou que a sua deficiência aconteceu com o aumento da concentração de potássio no solo. Há relatos (WARD et al, 1963 e ADRIANO et al 1971) que a aplicação de potássio nos solos melhora a absorção de fósforo e zinco, diminuindo a interação entre esses 40
nutrientes. Sobre o alumínio, Fageira et al (1982) notaram que esse nutriente interfere na absorção do potássio, diminuindo a concentração nas folhas do arroz. Quanto ao ferro, pode-se dizer que esse nutriente possui relação não competitiva com o potássio, pois o que mais se observa é a inibição de potássio causada pela toxidez indireta do ferro (HOWLEZ, 1973). Na Tabela 9, observa-se que a adição de potássio promoveu o aumento da produtividade e a diminuição nos teores de ferro em seis cultivares de arroz irrigado. Tabela 9: Efeito de doses de potássio na produção de arroz e nos teores de ferro e potássio na palha. Dose de potássio Produção2 K Fe ----kg de K2O/ha--- ----------kg/ha--------- ----------%---------- ----------ppm---------- 0 3.383 0,54 950 120 4.826 1,18 585 1 120 kg/ha de N e 60 kg/ha de P2O5.; 2 Média de 6 variedades cultivadas na Indonésia. Fonte: POTAFOS (1990). 2.2.4.7 Interação do potássio com silício O silício é um nutriente muito importante para as plantas do arroz irrigado, muito embora ainda não esteja classificado como elemento essencial. Alguns autores, como Barbosa (1987), estabelecem uma relacionam entre o silício e o potássio em plantas de arroz irrigado, indicando uma correlação positiva entre eles. Estudos indicam que as adubações potássicas aumentam o teor de silício nas folhas, caule, raiz e panículas do arroz (USHERWOOD,1980) (Tabela 10). Tabela 10: Efeito do potássio no teor de sílica do arroz. Tratamentos Folhas Caule Panícula Raiz -------------------------- % Sílica (Matéria Seca) ------------------------------ NP 14,1 4,7 3,4 3,0 NPK 18,0 5,9 3,9 3,9 Fonte: USHERWOOD (1980). Tabela 11: Produtividade, grãos inteiros, severidade à moléstias em plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. Tratamentos Produtividade (kg/ha) Grãos inteiros (%) Mancha das folhas (%) Brusone (%) 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 T1 54,79 ns 6120 ns 65,5 ns 62,4 ns 0,7 0,3 0,5 0,3 41
T2 5545 6054 65,8 62,7 0,6 0,7 0,5 0,4 T3 5928 6228 65,4 62,8 0,8 0,8 0,5 0,4 T4 5908 6170 64,8 62,7 0,5 0,5 0,5 0,3 T5 5905 6253 65,5 62,3 0,5 0,3 0,5 0,2 T6 ....... 6643 ...... 62,4 ....... 0,7 ....... 0,4 Média 5753,0 6244,8 65,4 62,5 0,62 0,66 0,50 0,40 ns = Não significativo pelo teste F em nível de 5% de probabilidade de erro T1=Testemunha; T2=1000 kg/ha de CaSiO3; T3=2000 kg/ha de CaSiO3; T4=4000 kg/ha de CaSiO3; T5=6000 kg/ha de CaSiO3; T6=2000 kg/ha de calcário. Fonte: UFSM(2001). Tabela 12: Características agronômicas de plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. Tratamentos Panículas/m2 Nº grãos/ panícula Massa de mil grãos (g) Esterilidade (%) Estatura (cm) 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 T1 379 ns 467 ns 73 ns 87 ns 25,8ns 28,0ns 9,6 ns 9,3 ns 83 ns 80 ns T2 409 433 74 90 26,1 28,0 9,3 11,1 86 82 T3 527 408 75 95 25,3 28,0 9,0 8,8 87 81 T4 540 431 74 96 25,8 28,0 10,8 8,8 85 80 T5 552 402 73 96 25,5 28,0 10,9 9,9 84 80 T6 ...... 427 ...... 92 ...... 28,0 ...... 9,5 ...... 79 Média 481,4 428,1 73,8 92,7 25,7 28,0 9,9 9,6 94,9 80,1 ns = Não significativo pelo teste F em nível de 5% de probabilidade de erro T1=Testemunha; T2=1000 kg/ha de CaSiO3; T3=2000 kg/ha de CaSiO3; T4=4000 kg/ha de CaSiO3; T5=6000 kg/ha de CaSiO3; T6=2000 kg/ha de calcário. Fonte: UFSM (2001). 2.2.5 Demanda de potássio em diferentes estádios no arroz A curva de crescimento das plantas do arroz (aumento de biomassa) é muito parecida com a curva de absorção de potássio (LOPES, 1991). Assim, a demanda de potássio requerida pelas plantas de arroz é proporcional ao aumento e acúmulo de matéria verde durante a fase vegetativa. Observa-se que a partir dos 100 dias após a emergência das plantas a quantidade de potássio absorvido decresce, coincidindo com a fase reprodutiva na planta. A demanda de potássio pelas plantas de arroz é ilustrada na Figura 11, comparando a marcha de absorção da cultivar de arroz BR IRGA 409 com sua curva de acumulação de matéria seca (Figura 12), percebendo-se que a quantidade de potássio absorvido aumenta rapidamente, bem como a taxa de matéria seca, à medida que ultrapassam os 50 dias após a 42
emergência das plantas. Isso evidência que o momento ideal para se realizar as adubações potássicas é anterior ao ápice da demanda, pois nessa fase as quantidades requeridas do nutriente são incrementadas fortemente em questão de poucos dias. Figura 11: Marcha da absorção dos macronutrientes em plantas de arroz cultivar BR-IRGA 409. Fonte: LOPES (1991). Figura 12: Marcha de acumulação de matéria seca em plantas de arroz, cultivar BR-IRGA 409. Fonte: LOPES (1991). 2.2.5.1 Nível crítico Ribeiro et al (2004), citando Tanaka et al (1970), afirma que o nível crítico de potássio em plantas de arroz é quando há 1% desse elemento na matéria seca da parte aérea Dias após a emergência 43
durante a fase do afilhamento a maturação. Já Fageria (1976), citado por Yamada (1982), estabelece uma curva para o nível crítico para arroz, quando ocorrer uma queda no rendimento entre 5% e 10%. Figura 13: Níveis críticos de potássio em plantas de arroz. Fonte: FAGERIA (1976). Considera-se como nível crítico quando o teor de potássio for menor do que 1% nos diferentes estádios de crescimento da cultura (Figura 13). Tabela 13: Nome Nome Nome Nome Macronutrientes Parte da planta analisada Estágio de crescimento Níveis nutricionais Deficiente Crítico Adequado --------------------------%------------------------- N Folha Diferenciação da panícula < 1,8 1,8-2,6 2,6-4,2 P Toda a parte superior 75 dias de idade < 0,15 0,15-0,25 0,25-0,48 K Toda a parte superior 75 dias de idade < 1 1,0-1,5 1,5-4 Ca Toda a parte superior 100 dias de idade < 0,2 0,2-0,25 0,25-0,4 Mg Toda a parte superior 100 dias de idade < 0,12 0,12-0,17 0,17-0,3 S Folha Perfilhamento < 0,1 0,1-0,2 0,2-0,6 Fonte: FAGERI (1976). Embora os teores de potássio oscilem conforme as variedades de arroz analisadas, os diferentes sistemas de cultivo não interferem na absorção do potássio pelas plantas. Gomes et al (1999b) mostram que os três sistemas de cultivo (convencional, mínimo e plantio direto), não influenciaram na percentagem de potássio absorvido pela variedade BRS 7-Taim (Tabela 44
14). Provavelmente, o sistema de irrigação por inundação promove um maior suprimento e disponibilidade de potássio às plantas doe arroz, independentee da estrutura física dos solos. Tabela 14: Teores de N, P, K, Ca e Mg observados na floração plena, em folhas-bandeiras, da cultivar de arroz irrigado BRS 7-Taim, considerando-se três sistemas de cultivo. Sistema de cultivo Macronutriente (%) N P K Ca Mg 1995/96 Sistema convencional – SC 2,84 0,22 0,74 0,22 0,12 Cultivo mínimo – CM 2,70 0,21 0,71 0,20 0,12 Plantio direto – PD 2,73 0,20 0,76 0,22 0,14 1996/97 Sistema convencional – SC 1,98 0,13 0,96 0,44 0,17 Cultivo mínimo – CM 1,94 0,12 0,95 0,45 0,18 Plantio direto – PD 2,09 0,14 1,01 0,45 0,15 1997/98 Sistema convencional – SC 2,00 0,21 1,04 0,27 0,11 Cultivo mínimo – CM 1,88 0,20 1,07 0,26 0,15 Plantio direto – PD 1,95 0,21 1,11 0,28 0,11 Fonte: Gomes et al (1999b). Fageria et al (1981) indica os níveis críticos de potássio na planta do arroz irrigado e de sequeiro, nos diferentes estádios de desenvolvimento (Tabela 15), e comparando-se como os valores adequados propostos pelo IRGA constata-se que são pouco menores. Tabela 15: Teores de potássio na planta do arroz (toda a parte superior) durante vários estágios de crescimento. Estágio de crescimento Teor de K (%) Arroz sequeiro Arroz irrigado Iniciação de perfilhamento 3,50 2,74 Perfilhamento ativo 3,21 2,18 Iniciação de primórdio floral 2,67 2,20 Formação de panícula 2,48 1,78 Emborrachamento 2,10 1,53 Floração 1,79 1,40 Colheita 2,00 2,21 Fonte: FAGERIA, (1980); FAGERIA et al (1981). 2.3 POTÁSSIO NO SOLO Na natureza o potássio encontra-se disponível para os vegetais na forma iônica (K+ ), porém ele pode ser encontrar nos minerais primários do solo (micas e feldpatos) e, nos 45
minerais secundários, como ilitas e vermiculitas (LOPES, 1982; MIELNICZUK, 1977; 1978). Os principais fertilizantes usados nas adubações são: − cloreto de potássio (KCl); − nitrato de potássio (KNO3); − sulfato de potássio (K2SO4). 2.3.1 Dinâmica do potássio De acordo com YAMADA (2005) e RAIJ (1982), as formas de potássio no solo são evidenciadas na Figura 14. K não trocável K trocável K solução K planta Figura 14: Formas de potássio no solo e alterações de potássio no solo. Fonte: IRGA (2002). Como se observa na Figura 14, as três fases do potássio no solo estão em perfeito equilíbrio sendo que essa reação é comandada pelo poder tampão em potássio (PTK). Vários fatores influenciam no PTK, mas os mais importantes são o tipo e a quantidade de argila, teor de M.O., pH e temperatura do solo. Muito pouco potássio encontra-se na fase solução, pois a tendência do PTK é deslocar esse nutriente para a fase sólida. Essa característica é importante para reduzir as perdas por lixiviação e manter concentrações elevadas de potássio numa forma disponível para as plantas. ___ K – trocável K – estrutural K – não trocável K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – estrutural K – solúvel ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável 46
A maior parte do potássio no solo está na fase trocável onde esse nutriente encontra- se adsorvido as cargas elétricas das argilas. Com o incremento de adubação potássica, aumenta o potássio trocável e esse pode ficar disponível na solução, ser fixado nas argilas ou lixiviado, dependendo dos diversos fatores que compõem os atributos físico-químicos do solo e da dose de potássio adicionado. O potássio da solução do solo tem sua concentração aumentada por ocasião da adubação e com esse incremento ocorre uma migração do potássio da solução ou do potássio trocável para as entre camadas das argilas expansivas (2:1) passando a ficar fixado. A fixação ocorre nos espaços hexagonais das lâminas das argilas esmectitas e para isso ocorra é necessário que haja uma força intensa para retirar a água que envolve o íon potássio, desidratando-o, e provocando o colapso das camadas (MALAVOLTA, 1982). Quando a concentração de potássio na região da rizosfera do arroz diminui a valores próximos a 0,1 mg/L, cria-se um gradiente de concentração que faz o potássio ser liberado da fase trocável ou da fase fixada (ambas da reserva) para manter o equilíbrio químico no solo, isto é: o poder tampão em potássio (YAMADA, 2005). O potássio é absorvido pelas plantas somente na forma iônica (K+ ) presente no solo, e seu suprimento ocorre de três maneiras distintas, a saber: 1 - difusão; 2 - fluxo de massa; 3 - interceptação radicular. 2.3.1.1 Difusão É a principal forma de suprimento de potássio para a planta. Nela o potássio se movimenta no solo numa fase aquosa estacionária, na direção do gradiente de concentração, isto é: de uma região mais concentrada para uma menos concentrada, obedecendo à primeira lei de FICK, citada por YAMADA (2005). Ψ = -q D d c / d x Sendo: Ψ = fluxo; q = espaço poro/volume do solo; 47
C = sinal que indica que o movimento se dá na direção oposta à do gradiente concentração; D = coeficiente difusão (cm2 /seg); c = concentração; x = distância. A difusão de potássio é o principal processo de absorção de potássio (Barber, 1984) e é responsável por cerca de 80 a 90% da absorção desse nutriente pela planta de arroz. Pode ocorrer variação de acordo com as condições físicas e químicas do solo, porém, ainda assim, será o principal processo de absorção. (MALAVOLTA, 1977) O coeficiente de difusão de potássio no solo é de 1,9 x 10-5 cm2 /seg. (Yamada, 1968). Figura 15: Movimento do potássio no solo. 2.3.1.2 Fluxo de massa O potássio se movimenta no solo numa fase aquosa móvel, a favor de um gradiente de umidade, de uma região com mais umidade e longe da raiz para uma mais seca e mais próxima dela. A contribuição do fluxo de massa depende da concentração de potássio e da quantidade de água absorvida pela cultura. A concentração varia de 1 a 40 mg/L com uma média de 4 mg/L. De modo geral, as culturas utilizam de 2 a 3 milhões de kg/H2O/ha, logo o fornecimento de potássio por esse mecanismo seria na ordem de 10 kg/ha (BARBER, 1968). A importância da absorção através do fluxo de massa tende a crescer à medida que a corrente transpiratória aumenta a proporção da H2O movimentada no solo e absorvida pela raiz. Para o arroz irrigado esse efeito tende a não ser significativo. (MALAVOLTA, 1982) 48
2.3.1.3 Interceptação radicular É quando a raiz, ao crescer, entra em contato com o potássio no solo. Barber (1982) cita que as plantas ocupam aproximadamente de 1% a 2% do volume do solo com suas raízes, logo o contato e, conseqüente, absorção de potássio se daria ao redor de 1% a 2% do potássio disponível no solo. Convém lembrar que nas gramíneas, como é o caso do arroz, a tendência é que o volume de raízes seja maior, mas ainda insignificante para tornar esse processo mais importante. 2.3.2 Fatores que influenciam na absorção de potássio A absorção de potássio pela planta do arroz depende diretamente da quantidade de potássio que possui a solução do solo, embora esse seja o fator maior, existem outros fatores que influenciam nessa absorção. Esses fatores estão relacionados com o meio ambiente, solo, práticas de manejo e características da planta. 2.3.2.1 Meio-ambiente a) Temperatura: A elevação de temperatura tende a aumentar a absorção de potássio. Aumento de temperatura normalmente causa aumento de atividades metabólicas da raiz e, consequentemente, maior disponibilidade de energia par realizar o processo ativo de absorção de potássio. Assim, elevando-se a temperatura do solo, aumenta o processo de difusão do potássio até a superfície da raíz. (MALAVOLTA et al 1982) b) Umidade: Entre os grandes benefícios que a inundação traz para a cultura de arroz, está a maior disponibilidade dos nutrientes sendo o potássio um dos maiores beneficiados pela inundação. 49
2.3.2.2 Solo a) Presença de outros íons: Outros íons, principalmente o cálcio e o magnésio, estão diretamente envolvidos na absorção do potássio, embora CORDEIRO (1978), citado por MALAVOLTA (1982), afirme que a absorção do potássio pode estar mais relacionada com a sua concentração do que com a do cálcio e magnésio. Existem trabalhos interessantes que também relacionam a menor absorção de potássio com a maior presença de ferro e vice-versa (Tabela 9). b) CTC do solo: A capacidade de troca catiônica (CTC) influencia diretamente a concentração de potássio na solução do solo. Solos com CTC elevada adsorvem grandes quantidades de potássio, indisponibilizando-o para a planta num primeiro momento, mas aumentando a reserva ao longo do tempo de cultivo. c) Potássio não trocável e potássio trocável: São as formas de potássio que estão em equilíbrio com o potássio na solução e, à medida que este for absorvido, haverá uma reposição pelas reservas do solo. 2.3.2.3 Planta a) Velocidade de transpiração: À medida que aumenta a velocidade de transpiração das plantas, aumenta a contribuição do fluxo de massa no suprimento e absorção de potássio pelo arroz. b) Sistema radicular: Quanto maior o sistema radicular das plantas de arroz, maior será a absorção de potássio. Os pêlos absorventes aumentam a superfície de raiz para absorção de potássio suprido por difusão (MALAVOLTA, 1982). c) Variedades: Entre as variedades de arroz existem grandes diferenças na capacidade de absorção de potássio do solo, pois está intimamente relacionada com a CTC das raízes (varia entre 10 e 50
100 e.mg/10g de raiz seca) e a capacidade de produção de biomassa de cada variedade. Quanto maior for essa produção, maior será a necessidade de extração de potássio pelas plantas. 2.3.2.4 Práticas de manejo a) Maior adubação de nitrogênio: Existe correlação direta entre o nitrogênio e o potássio na cultura do arroz. O uso de doses crescentes de nitrogênio implica em maior absorção de potássio pelas plantas do arroz, com aumentos significativos na produtividade, segundo o critério de equilíbrio entre nutrientes. Colabora com essa teoria, divulgada pelo IRGA, o gráfico a seguir: Figura 16: Efeito de interação de N e K nas produções de arroz. Fonte: RAIJ (1990). b) Controle de ervas invasoras: O controle das invasoras aumenta o potássio disponível no solo porque diminui a competição com cultura principal, tornando mais eficiente a adubação. c) Doses elevadas e controladas de potássio: Segundo Ribeiro et al (2004) a aplicação de doses elevadas de potássio nas áreas com histórico de ocorrência do desequilíbrio nutricional, conhecido como “bico de papagaio”, 51
tende a minimizar esse problema, ao passo que, doses elevadas de nitrogênio e fósforo contribuem para ressaltar esse efeito. 2.3.3 Perdas de potássio As perdas de potássio no solo ocorrem sob a forma de lixiviação e erosão. As perdas por lixiviação são ocasionadas principalmente pelo excesso de água no solo e acontecem mais intensamente quanto maior for a concentração de potássio na solução. Ela se manifesta com a percolação desse nutriente para as camadas mais profundas no perfil do solo. Esse fenômeno ocorre mais intensamente nas áreas agrícolas que utilizam o sistema de cultivo convencional, com intensa mobilização do solo. Os solos desnudos são mais suscetíveis a perdas de potássio, pois possuem teores menores de M.O. e restos vegetais, facilitando a percolação do potássio aplicado na forma de adubo e do potássio existente na solução. Embora os solos bem estruturados possuam maior capacidade de infiltração de água, as perdas de potássio são menores, pois apresentam maior CTC, maior conteúdo de MO, maior teor de argila e maior quantidade de palha como cobertura vegetal do solo. Nos solos argilosos de regiões temperadas o potássio aplicado não percola mais do que 1 a 2 cm no primeiro ano de cultivo sob condições de sequeiro. (YAMADA et al, 1982, citando BARBER et al, 1971). As perdas por erosão manifestam-se em relação direta com a forma que o potássio encontra-se no solo. Se o potássio for constituinte ou estiver adsorvido as argilas ou M.O., então existe maior probabilidade de perdas significativas desse nutriente quando a fração sólida for arrastada pela água da chuva. Ainda existe a possibilidade de grandes perdas de potássio quando a camada superficial do solo for muito fértil nesse elemento. Isso se dá porque quando ocorre a senescência dos tecidos vegetais há uma rápida liberação desse nutriente para as camadas superficiais do solo, pois o potássio não forma compostos orgânicos na planta. Assim, esse tipo de perda ocorre intensamente quanto maior for a quantidade de cobertura do solo e maior o escoamento superficial. YAMADA et al. (2005) indicam em 30 dias após a morte dos vegetais pode haver uma grande disponibilidade de potássio (maior que 80%) para o solo, possibilitando que esse nutriente seja arrastado pela enxurrada. 52
2.3.3.1 Consumo de fluxo de potássio O consumo de luxo pela planta é uma característica do nutriente potássio. Esse fato ocorre, normalmente, quando existe alta concentração de potássio disponível no solo e existe correlação dessa abundância de forma direta entre o potássio absorvido e a quantidade removida pelos vegetais. No Gráfico 5 observa-se que a partir de determinada quantidade de potássio absorvida, não há mais resposta econômica e não há efeito positivo na cultura do arroz, quanto à produção de grãos. Gráfico 5: Xxxxxxxxxxxxx Fonte: BRADY, (1989). 2.3.4 Potássio nos solos alagados O arroz por ser cultivado sob inundação beneficia-se das transformações físico- química que ocorrem no solo tendo sua fertilidade aumentada. Vários são os efeitos do alagamento nas características do solo entre eles: aumento do pH, maior disponibilidade dos cátions básicos e menor efeito tóxico pelo alumínio, mas também ocorre o aumento da toxidez pelo ferro. A forma do potássio não se modifica com o alagamento, pois esse elemento não participa das reações de redução. Porém sua disponibilidade é aumentada porque aumenta a solubilidade de vários cátions (cálcio e magnésio) provocando o deslocamento desses três 53
cátions dos sítios de troca pelo manganês e, principalmente, pelo ferro. Essa pode ser uma das explicações para o aumento de disponibilidade de potássio com o passar dos dias após o alagamento (IRGA, 2001) (Gráfico 6). Gráfico 6: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Existem fortes indícios constatados pelos técnicos extensionistas do IRGA e CFC de que a fixação do potássio pelos colóides do solo tem extrema importância e devem ser consideradas de forma evidente nas recomendações de adubação potássica. Figura 17: Disponibilidade de potássio em dois solos distintos em função da sua CTC. Fonte: IRGA (2002). 2.3.4.1 Efeitos do alagamento na disponibilidade do potássio e sua relação com os demais nutrientes pH Fe Ca K NH4 Mn 54
A matéria orgânica do solo é a fonte de energia e material celular para os microorganismos heterotróficos e seu tipo e teor condiciona a intensidade da atividade microbiana no solo. Os microorganismos heterotróficos utilizam dois caminhos bioquímicos para obter energia para suas funções metabólicas, sendo eles a respiração anaeróbica e a fermentação. Esses processos fornecem muito menos energia à vida microbiana do que a respiração aeróbica, portanto, nesses casos, na decomposição da matéria orgânica a assimilação dos seus produtos é mais lenta. Com o crescimento da área cultivada sob o sistema de cultivo mínimo, principalmente quando associada ao preparo mínimo de verão com a introdução de culturas de cobertura do solo, deve-se ficar atento para recomendar uma adubação correta, no momento adequado e em quantidades que não permitam a falta dos nutrientes nos momentos iniciais da lavoura, evitando comprometer seu desenvolvimento e resultado final. Nessa condição, deve- se observar dois nutrientes com muito cuidado: o nitrogênio e o potássio. Quando os microorganismos aeróbicos consomem o oxigênio presente no solo, eles tornam-se inativos ou morrem pela falta de oxigênio. Nesse momento, os microorganismos anaeróbicos, principalmente as bactérias, proliferam, usando basicamente a energia fornecida pela M.O., utilizando compostos oxidados do solo e produtos da decomposição da M.O., como receptores finais de elétrons (GOMES, 1999). Cabe lembrar que a difusão do oxigênio na água é cerca de 10.000 vezes mais lenta que no ar o que dificulta o seu suprimento para as camadas mais profundas nos ambientes alagados. Com o alagamento do solo ocorre o aumento da disponibilidade dos nutrientes, principalmente a partir da segunda semana (Gráfico 6), constatando-se teores de potássio, cálcio, magnésio, amônio e, também o aumento do pH do solo sendo essa reação química denominada de autocalagem. Ainda observa-se nesse Gráfico, que a quantidade de potássio na solução aumentou de 11,8 mg/dm3 , antes do alagamento, para mais de 20 mg/dm3 , no décimo dia do alagamento. O alagamento do solo proporciona inúmeros efeitos benéficos para a cultura do arroz, mas também favorece ao aparecimento de alguns efeitos maléficos, os quais serão analisados nessa monografia. 2.3.4.2 Comportamento do potássio sob alagamento É notório o aumento da disponibilidade do potássio nos solos alagados, e isso se dá 55
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  • 1. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS URUGUAIANA FACULDADE DE ZOOTECNIA, VETERINÁRIA E AGRONOMIA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ESPECIALIZAÇÃO DE ARROZ IRRIGADO O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI Uruguaiana
  • 3. ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO Dissertação apresentada como requisito para obtenção do grau de Especialista, pelo Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS – Campus Uruguaiana-RS. Orientador: Prof. MSc. Celso Alberto Lemos Uruguaiana
  • 4. 2006 ALFREDO ROGÉRIO DE SOUZA MARTINI O POTÁSSIO NA CULTURA DO ARROZ IRRIGADO Dissertação apresentada como requisito para obtenção do grau de Especialista, pelo Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Zootecnia, Veterinária e Agronomia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS – Campus Uruguaiana-RS. Aprovado em ___ de __________________ de _______. BANCA EXAMINDADORA: ______________________________ Prof. Celso Alberto Lemos ______________________________ Gustavo Hernandes ______________________________ Prof. ver com Celso 2
  • 5. AGRADECIMENTOS Agradeço, acima de todos, à Lílian, sem a qual minha vida, bem como este trabalho, não seriam iguais. Agradeço a minha família, a todos os professores e colegas, que ajudaram tanto para que esse curso fosse tão importante. Agradeço ainda, ao meu mestre Celso Lemos, que por duas vezes teve a paciência e a sabedoria para repartir e ensinar.
  • 6. LISTA DE TABELAS Tabela 1: Demanda de nutrientes por tonelada de grãos de arroz. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 18 ............................................................................................................................................. Tabela 2: Disponibilidade de Potássio – Regiões arrozeiras. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 21 Tabela 3: Atributos médios de fertilidade do solo e rendimento médio de arroz irrigado nas diferentes Regiões Arrozeiras e no Rio Grande do Sul. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 21 Tabela 4: Teores médios na matéria seca. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 23 Tabela 5: O efeito do potássio na dureza, espessura e conteúdo de lignina nos colmos de arroz inundado. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 25 Tabela 6: Efeito da interrupção do suprimento de potássio sobre a concentração de cátions em plantas jovens de cevada, com interrupção por oito dias. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 32 Tabela 7: Relação de potássio, cálcio e magnésio. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 35 Tabela 8: Matéria seca da parte aérea de três cultivares de arroz, em função da substituição do potássio por sódio na solução nutritiva (media de três repetições). ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 36 ............................................................................................................................
  • 7. Tabela 9: Efeito do potássio na produção de arroz e nos teores de ferro e potássio na palha, na colheita1 . ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 37 Tabela 10: Efeito do potássio no teor de sílica do arroz. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 38 Tabela 11: Produtividade, grãos inteiros, severidade à moléstias em plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 38 Tabela 12: Características agronômicas de plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 38 Tabela 13: Nome. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 41 Tabela 14: Teores de N, P, K, Ca e Mg observados na floração plena, em folhas- bandeiras, da cultivar de arroz irrigado BRS 7-Taim, considerando-se três sistemas de cultivo. 42 Tabela 15: Teores de potássio na planta do arroz durante vários estágios de crescimento. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 43 Tabela 16: Liberação de potássio para arroz irrigado de diferentes formas em solos do Rio Grande do Sul .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 56 Tabela 17: Frações molares dos cátions na solução de quatro solos típicos de várzea do RS em condições de sequeiro e apos 50 dias de alagamento em laboratório .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 57 Tabela 18: Concentração e contribuição de potássio pelas águas de irrigação no Rio 5
  • 8. Grande do Sul.. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 58 Tabela 19: Composição química parcial das águas utilizadas na irrigação do arroz (entrada e saída da lavoura). Teores totais .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 58 Tabela 20: Composição química parcial das águas utilizadas na irrigação do arroz (entrada e saída da lavoura). Teores totais. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 59 Tabela 21: Interpretação do teor de potássio conforme CTC do solo .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 63 Tabela 22: Interpretação do teor de potássio conforme CTC e nível de potássio no solo. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 63 Tabela 23: Rendimento de grãos x doses de potássio. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 75 Tabela 24: Rendimento de grãos x doses de potássio. ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 77 6
  • 9. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Potássio e suas propriedades. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 15 Figura 2: Crescimento da planta de arroz ciclo de cultivar 135 a 140 dias. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 17 Figura 3: Sintoma de deficiência de potássio em folhas de arroz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 26 Figura 4: Sintoma de deficiência de potássio em grãos de arroz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 27 Figura 5: Modelo de absorção passiva e ativa de K+ pelas raizes. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 28 Figura 6: Possível mecanismo para associação membrana plasmática-ATPase que é utiliza a energia ATP para bombear H+ para fora das células da raiz. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 29 Figura 7: Proposta de modelo para ilustrar a absorção do KCL. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 30 Figura 8: Caminho radial do movimento do íon através da raiz. As setas indicam caminhos alternativos que os íons nutrientes podem tomar conforme se movem da solução do solo para dentro dos elementos vasculares no estelo. As setas com círculos indicam transporte ativo dos íons através das membranas plasmáticas. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 31 Figura 9: Nome
  • 10. ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 33 Figura 10: Potássio absorvido pela parte aérea (A) e teores na planta (B) em função dos tratamentos K-Na, na média das três cultivares de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 36 Figura 11: Marcha da absorção dos macronutrientes em plantas de arroz cultivar BR- IRGA 409. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 39 Figura 12: Marcha de acumulação de matéria seca em plantas de arroz, cultivar BR- IRGA 409. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 40 Figura 13: Níveis críticos de potássio em plantas de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 41 Figura 14: Alterações de potássio no solo – Formas de potássio no solo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 44 Figura 15: Movimento do potássio no solo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 46 Figura 16: Efeito de interação de N e K nas produções de arroz. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 50 Figura 17: Alterações do potássio no solo – Disponibilidade de potássio vs CTC. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 54 Figura 18: Corte transversal de um colmo de gramínea com e sem potássio . .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 64 Figura 19: Media de oito colheitas (1975/1976) obtidas em cinco localidades diferentes. 8
  • 12. LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1: Marcha de absorção pelas plantas. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 17 Gráfico 2: Distribuição em faixas e classes de matéria orgânica em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 19 Gráfico 3: Distribuição em faixas de teores de argila em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 20 Gráfico 4: Distribuição em faixas e classes de potássio disponível (Mehlich-I) em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul. (1) Adaptado de Rheinheimer et al. (2001), com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 20 Gráfico 5: Nome .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 52 Gráfico 6: Nome .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 53 Gráfico 7: Alterações no teor de ferro de três solos após 12 semanas de alagamento. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 57 Gráfico 8: Calibração de potássio – Avaliação de campo.
  • 13. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 75 Gráfico 9: Calibração de potássio – Avaliação de campo. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 77 Gráfico 10: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 79 Gráfico 11: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 79 Gráfico 12: Produtividade média (kg/ha) em função de diferentes doses de K e solos distintos. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 80 11
  • 14. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................. ............................................................................................................................................. 10 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..................................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1 HISTÓRIA, CARACTERIZAÇÃO E OCORRÊNCIA DO POTÁSSIO ................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.1 História...................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.2 Características principais do potássio.................................................................... ............................................................................................................................................. 14 2.1.3 Ocorrência de potássio na natureza....................................................................... ............................................................................................................................................. 16 2.1.4 Nutrição potássica no arroz.................................................................................... ............................................................................................................................................. 16 2.1.5 Fertilidade do solo nas áreas de cultivo com arroz............................................... ............................................................................................................................................. 19 2.2 POTÁSSIO NA PLANTA............................................................................................ ............................................................................................................................................. 22 2.2.1 Importância do potássio para o arroz.................................................................... ............................................................................................................................................. 23 2.2.2 Sintomas de deficiência de potássio no arroz........................................................ ............................................................................................................................................. 26
  • 15. 2.2.3 Mecanismo de absorção de potássio....................................................................... ............................................................................................................................................. 27 2.2.3.1 Absorção passiva.................................................................................................... ............................................................................................................................................. 27 2.2.3.2 Absorção ativa........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 28 2.2.4 Interação do potássio com outros nutrientes......................................................... ............................................................................................................................................. 32 2.2.4.1 Interação do potássio com o nitrogênio.................................................................. ............................................................................................................................................. 22 2.2.4.2 Interação do potássio com o fósforo....................................................................... ............................................................................................................................................. 34 2.2.4.3 Interação do potássio com cálcio e magnésio......................................................... ............................................................................................................................................. 34 2.2.4.4 Interação do potássio com enxofre......................................................................... ............................................................................................................................................. 35 2.2.4.5 Interação do potássio com sódio............................................................................. ............................................................................................................................................. 35 2.2.4.6 Interação do potássio com os micronutrientes........................................................ ............................................................................................................................................. 36 2.2.4.7 Interação do potássio com silício............................................................................ ............................................................................................................................................. 37 2.2.5 Demanda de potássio em diferentes estádios no arroz......................................... ............................................................................................................................................. 39 2.2.5.1 Nível crítico............................................................................................................ 13
  • 16. ............................................................................................................................................. 40 2.3 POTÁSSIO NO SOLO................................................................................................. ............................................................................................................................................. 43 2.3.1 Dinâmica do potássio............................................................................................... ............................................................................................................................................. 43 2.3.1.1 Difusão.................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 45 2.3.1.2 Fluxo de massa........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 46 2.3.1.3 Interceptação radicular............................................................................................ ............................................................................................................................................. 47 2.3.2 Fatores que influenciam na absorção de potássio................................................. ............................................................................................................................................. 47 2.3.2.1 Meio ambiente........................................................................................................ ............................................................................................................................................. 48 2.3.2.2 Solo......................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 48 2.3.2.3 Planta....................................................................................................................... ............................................................................................................................................. 49 2.3.2.4 Práticas de manejo.................................................................................................. ............................................................................................................................................. 49 2.3.3 Perdas de potássio.................................................................................................... ............................................................................................................................................. 50 2.3.3.1 Consumo de fluxo de potássio................................................................................ ............................................................................................................................................. 51 14
  • 17. 2.3.4 Potássio nos solos alagados...................................................................................... ............................................................................................................................................. 52 2.3.4.1 Efeitos do alagamento na disponibilidade do potássio e suas relações com os demais nutrientes.................................................................................................... ................................................................................................................................. 54 2.3.4.2 Comportamento do potássio sob alagamento......................................................... ................................................................................................................................. 55 2.3.5 Contribuição da água de irrigação......................................................................... ................................................................................................................................. 57 2.4 ADUBAÇÃO POTÁSSICA NO ARROZ.................................................................... ................................................................................................................................. 59 2.4.1 Algumas considerações sobre a adubação potássica no arroz irrigado.............. ................................................................................................................................. 59 2.4.2 Adubação conforme a Comissão de Fertilidade do Solo do RS (CFS)................ ................................................................................................................................. 63 2.4.3 Adubação conforme Projeto 10 (IRGA)................................................................ ................................................................................................................................. 64 2.4.4 Adubação conforme a necessidade do arroz para uma expectativa de rendimento................................................................................................................ .................................................................................................................................... 65 2.4.5 Adubação segundo projeto CFC............................................................................ .................................................................................................................................... 65 2.4.6 Análise comparativa das diferentes técnicas de recomendação de potássio para o arroz irrigado............................................................................................... .................................................................................................................................... 67 2.4.7 Análise econômica.................................................................................................... 15
  • 18. .................................................................................................................................... 70 3 UM ESTUDO DE CASO COM UNIDADES DEMONSTRATIVAS EM LAVOURAS DE URUGUAIANA................................................................................ .......................................................................................................................................... 73 4 CONCLUSÃO................................................................................................................ ................................................................................................................................. 81 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................ ................................................................................................................................. 85 ANEXOS............................................................................................................................ ................................................................................................................................. 88 16
  • 19. 1 INTRODUÇÃO O arroz, como cultura, pode-se situar entre os cereais de maior importância do planeta. Cultivado e consumido em todos os continentes, destaca-se pela produção e área de cultivo, desempenhando papel estratégico tanto no aspecto econômico quanto social. É a fonte de carboidratos de aproximadamente dois terços da população global. Cerca de 150 milhões de hectares de arroz são cultivados anualmente no mundo, produzindo 590 milhões de toneladas, sendo que mais de 75% dessa produção são oriundos do sistema de cultivo irrigado. O arroz é um dos mais importantes grãos em termos de valor econômico. É considerado o cultivo alimentar de maior importância em muitos países em desenvolvimento, principalmente na Ásia e Oceania, onde vivem 70% da população total dos países em desenvolvimento e cerca de dois terços da população subnutrida mundial. É alimento básico para mais ou menos 2,4 bilhões de pessoas e, segundo estimativas, até 2050, haverá uma demanda para atender ao dobro dessa população. Entre os diversos grãos da dieta alimentar do homem, o arroz é o que possui melhor balanceamento nutricional, fornecendo 20% da energia e 15% da proteína da necessidade diária. O arroz é o cereal que apresenta maior potencial para o combate a fome no mundo, pois é uma cultura extremamente versátil, adaptando-se a diferentes condições de solo e clima. Aproximadamente 90% de todo o arroz do mundo é cultivado e consumido na Ásia. Já a América Latina ocupa o segundo lugar em produção e o terceiro em consumo. No Brasil, o arroz representa, junto com o feijão, a base alimentar da nossa população e sua importância decorre do fato de ser considerado o prato típico nacional e quando associado ao feijão preto proporciona uma dieta equilibrada ao povo brasileiro. No Brasil, o arroz é cultivado em dois sistemas bem distintos: − arroz cultivado em terras altas ou de sequeiro; − arroz cultivado sob irrigação. O arroz irrigado é a forma predominante no RS e pode ser classificado segundo o sistema de irrigação em: − arroz cultivado sob pivô;
  • 20. − arroz cultivado sob inundação, podendo ser em patamares, em sistema de plantio pré-germinado, mix, cultivo direto, mínimo ou convencional. O Estado do RS responde por aproxidamente 50% da produção nacional de arroz irrigado, sendo reconhecido também pela sua alta produtividade e ótima qualidade do produto. A orizicultura é uma das atividades agrícolas mais importantes da metade sul do Estado do RS, existindo municípios que dependem quase exclusivamente de seu cultivo para a geração de riquezas em suas economias. O Estado do RS pode ser considerado mundialmente como uma das regiões do planeta mais favorável para a produção de arroz porque possui clima favorável, recursos hídricos disponíveis para a irrigação, solos férteis, mão-de-obra qualificada e profissionais especializados no manejo da cultura. A orizicultura na Fronteira Oeste está arraigada ao desenvolvimento da região com intensas implicações sócio-econômicas e culturais, por isso é o objeto do presente trabalho buscando mais especificamente as interações dessa planta com o potássio que é o nutriente fundamental para o adequado desenvolvimento do arroz. O potássio (K) é um macronutriente essencial à nutrição vegetal e na cultura do arroz irrigado é considerado o terceiro elemento mais importante. Talvez esse seja o primeiro paradigma a ser questionado por esse trabalho, buscando através de tecnologias recentes e de trabalhos de pesquisa atuais uma nova reflexão e respostas sobre a real importância do potássio na atual cultura do arroz, com seus novos métodos de cultivo e novos parâmetros de produtividade e qualidade. Procura-se investigar, por exemplo, como produtores idênticos, com técnicas de cultivo semelhantes e numa mesma região conseguem índices de produtividade tão díspares? A busca de resposta a essa questão nos remete ao principio da lavoura arrozeira no Rio Grande do Sul. No RS planta-se arroz há muitas décadas, mas nunca se fertilizou adequadamente essa cultura buscando elevados índices de produtividade - nos primórdios da lavoura arrozeira gaúcha nem adubo se usava. O monitoramento da fertilidade do solo e da planta e o uso de modernas técnicas de adubação são ferramentas recentes no manejo da lavoura orizícola. O ato de adubar o solo para o cultivo do arroz nunca foi considerado uma prática imprescindível para alcançar altas produtividades, pois o cultivo em áreas de várzea mais férteis, a irrigação “abundante” e as condições climáticas favoráveis proporcionavam tetos de produção satisfatórios ao negócio 18
  • 21. orizícola. O uso de subdoses de fertilizantes sempre foram usuais, comprometendo cada vez mais a fertilidade dos nossos solos porque as lavouras estavam instaladas nas áreas de várzea com solos de alta fertilidade, com altos teores de matéria orgânica (MO), potássio e outros nutrientes. Assim, com o manejo inadequado da lavoura proporcionou o aumento da erosão e não apareciam as verdadeiras exigências nutricionais da cultura, levando ao empobrecimento dos solos, principalmente daqueles nutrientes mais facilmente perdidos, como é o caso do potássio. Quando houve uma mudança no manejo da lavoura, associado ao incremento nas doses de nitrogênio, aumentou a produção e alteraram-se as exigências dos demais nutrientes. O objetivo desse trabalho é demonstrar que um dos mais importantes fatores de produção dessa nova e tecnificada lavoura de arroz é o potássio, pois os tetos de produção elevados não serão atingidos, nos solos intensamente cultivados, sem o incremento significativo da adubação potássica. Esse trabalho irá abordar os seguintes itens sobre o nutriente potássio: sua forma no solo na planta, sua dinâmica no solo, sua interação com os demais nutrientes, os métodos de adubação, estudos de casos com unidades demonstrativas nas lavouras de produtores, bem como, suas conseqüências na cultura do arroz irrigado. As pesquisas sobre resposta do arroz irrigado a adubação potássica sempre foram muito escassas e os poucos trabalhos sobre o assunto não encontravam resultados positivos ao uso de doses crescentes de potássio. Mas por que antes não havia necessidade de potássio pelo arroz irrigado? A resposta em produção do arroz irrigado as maiores adubações potássicas são devido a dois fatores fundamentais: a) as exigências nutricionais do arroz para produtividade de 5 ton/ha eram plenamente supridas pelo solo e pelas adubações realizadas, mas quando passou- se para tetos de produção de 10 ton/ha, as necessidades aumentaram em dobro; b) a densidade de semeadura adequada também foi a chave para esse sucesso porque quando usava-se 200-250 kg de sementes/ha ocorriam perdas de energia metabólica das plantas competindo entre si, diminuição da sua eficiência fotossintética e comprometendo as maiores expectativas de produção. Mas quando as plantas tiveram essa concorrência diminuída e as doses de fertilizantes incrementadas, a cultura respondeu com maiores produtividades. 19
  • 22. À medida que a lavoura arrozeira gaúcha alcança novos patamares de produção, novas necessidades aparecem e para enfrentar os novos desafios é preciso mudar o enfoque e a abordagem que havia sobre a importância do potássio na nutrição do arroz irrigado. Historicamente a atividade orizicola tem apresentado uma menor renda líquida a cada safra e mesmo com as margens de lucro ajustadas tem buscado soluções para a redução ou eficientização do uso dos caros insumos agrícolas. Nesse caminho, o manejo da adubação mineral do arroz foi melhorado para reduzir o desperdício e, por conseqüência, o custo. Além disso, sendo mais eficiente o sistema de produção é possível minimizar impacto ambiental decorrente do mau uso dos agroquímicos, pois como técnicos temos a obrigação de explorarmos os recursos naturais gerando o mínimo de dano ambiental. Diante da enorme demanda de potássio pelo arroz, das inúmeras influências que esse elemento apresenta na planta e de suas interações com outros nutrientes, o presente trabalho tenta resgatar as informações sobre o tema, evidenciando preceitos básicos e revisando os fundamentos que envolvem a dinâmica do potássio. Se esse estudo atingir o seu objetivo, quem sabe, poderá se apontar caminhos racionais e contribuir o melhor entendimento do potássio na cultura do arroz irrigado. 20
  • 23. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 HISTÓRIA, CARACTERIZAÇÃO E OCORRÊNCIA DO POTÁSSIO 2.1.1 História A origem do potássio vem do latim “potassium”, e do neerlandês “pottasche”, cinza de pote, nome dado por Humphry Davy, ao ser descoberto em 1807. O potássio foi o primeiro elemento metálico isolado por eletrólise, a partir da potassa (KOH), cujo nome latino “kalium” originou o símbolo químico. 2.1.2 Características principais do potássio O potássio é o segundo metal mais leve da série “metais alcalinos”. É um sólido maleável que se corta com facilidade com a faca, possui ponto de fusão muito baixo, arde com chama violeta e apresenta coloração prateada nas superfícies não expostas ao ar, pois não se oxida com rapidez. Entretanto, deve ser armazenado recoberto em azeite. Igualmente aos demais metais alcalinos, reage violentamente com a água, desprendendo hidrogênio, e inflamando-se espontaneamente em presença dessa substância.
  • 24. Geral Nome, símbolo, número atômico Potássio, K, 19 Classe, série química Metal da família dos alcalinos Grupo, período, bloco 1, 4, s Densidade, dureza 856 kg/m3 , 0,4 Cor e aparência Branco prateado Propriedades atômicas Massa atômica 39,0983 Raio médio 220 picômetro Raio atômico calculado 243 pm Raio covalente 196 pm Raio de van der Waals 275 pm Configuração eletrônica [Ar]4s1 Estados de oxidação (óxido) 1 (base forte) Estrutura cristalina Cúbica centrada no corpo Propriedades físicas Estado da matéria Sólido Ponto de fusão 336,53 K Ponto de ebulição 1032 K Entalpia de vaporização 79,87 kJ/mol Entalpia de fusão 2,334 kJ/mol Pressão de vapor 1,06×10-4 Pa a 336,5 K Velocidade do som 2000 m/s a 293,15 K Figura 1: Potássio e suas propriedades. Fonte: Dicionário Enciclopédico Hispano-Americano (1895). 2.1.3 Ocorrência de potássio na natureza O potássio encontra-se largamente distribuído na natureza sendo considerado o sétimo elemento em ordem de abundância. As águas dos oceanos possuem aproxidamente 0,07% de cloreto de potásssio e necessário evaporar 98% desse volume para que os sais de potássio comecem a se cristalizar. O potássio é encontrado em muitas rochas vulcânicas e através do processo de intemperização físico-químico fornecem o elemento ao solo e a água. Os minerais primários como a leucite e a glauconite são silicatos e fontes comerciais de potássio. Os principais minérios de potássio são: a silvita (KCl), a carnalita (KCl.MgCl2.6H2O), a langbeinita (K2SO4.2MgSO4) e a polihalita (K2SO4.MgSO4.2CaSO4.2H2O) que se encontram na Alemanha, E.U.A., Canadá, Rússia, Palestina, Congo, Etiópia, Brasil e Bolívia. Os minerais 22
  • 25. secundários, as argilas, também podem adsorver potássio e mantendo-o no solo em uma forma disponível às plantas. 2.1.4 Nutrição potássica no arroz Fisiologicamente o arroz enquadra-se como planta do grupo C-3 e possui características para ser cultivado nas estações do ano mais quentes (primavera e verão). Dessa forma, pode ser cultivado em todo o território brasileiro desde que não existam limitações hídricas. O arroz necessita de temperatura de solo ao redor de 20ºC e um bom suprimento de água e oxigênio para iniciar a germinação. A planta do arroz possui ciclo vegetativo variando de 90 a 150 dias e é adaptável às diversas condições de solo e clima das regiões do Brasil. Segundo COUNCE et al. (2000), o ciclo vegetativo do arroz divide-se em três fases completamente distintas: plântula, fase vegetativa e fase reprodutiva. Em cada uma dessas fases, as necessidades nutricionais da cultura se alteram, como pode observar na Figura 2 e no Gráfico 1. Figura 2: Crescimento da planta de arroz ciclo de cultivar 135 a 140 dias. Fonte: FAGERIA (1980) e MIKKELSEN (1970). 23
  • 26. 0 50 100 150 200 250 0 20 30 40 60 80 100 120 140 Dias após a emergência Kabsorvido(kgK2O/ha) Gráfico 1: Marcha de absorção pelas plantas. Fonte: LOPES (1991). O potássio é o nutriente com maior demanda por tonelada de arroz produzido, conforme se verifica na Tabela 1, necessitando de 21,9 kg de K2O/ton. de grão de arroz (IRGA, 2002). Pode-se constatar no Gráfico 1 que a curva de absorção do potássio está correlacionada com a curva de crescimento da planta. Como o potássio possui grande importância estrutural na planta ele é exigido em grandes quantidades iniciais e necessitando de uma eficiente aplicação para o melhor aproveitamento da adubação pelo arroz. Tabela 1: Demanda de nutrientes por tonelada de grãos de arroz. Classificação Nutriente Total Parte aérea Grão+casca Macro --------------------kg/ton--------------------- K 21,9 17,5 4,4 N 19,2 6,7 12,5 Ca 4,8 3,8 1,0 P 9,2 5,9 3,3 S 2,5 1,0 1,5 Mg 1,7 0,7 1,1 ----------------------gr/ton---------------------- Micro Fe 262,00 201,00 61,00 Mn 99,50 74,30 25,20 Zn 73,00 32,10 40,90 B 17,90 13,47 4,43 Cu 8,90 2,57 6,33 Cl 2,70 2,49 0,21 Mo 0,25 0,09 0,16 Fonte: IRGA – Instituto Rio-grandense do Arroz (2002). 24
  • 27. O potássio possui uma característica muito especial que é a pequena quantidade extraída da lavoura (apenas 4,4 kg K2O/ton. de grãos) frente a grande quantidade necessária da planta. Esse fato criou uma expectativa equivocada sobre a adubação potássica, pois os resíduos culturais que permanecem após a colheita possuem valores consideráveis de potássio, ou seja, uma grande quantidade desse nutriente permanece no solo e possibilita, através de manejo adequado, a sua reciclagem no sistema solo-planta. Assim, entender a dinâmica desse nutriente, suas relações com o solo e a planta, suas funções e seu comportamento possibilita manejar a adubação potássica de forma mais efetiva, diminuindo suas perdas e aumentando sua eficiência na busca dessa agricultura mais sustentável. Certamente essa é a forma mais adequada de lidar com esse insumo tão caro. No presente trabalho o potássio é abordado como nutriente, suas peculiaridades, suas características e sua interação com o solo e a planta do arroz. 2.1.5 Fertilidade do solo nas áreas de cultivo com arroz O arroz foi inicialmente cultivado apenas nas áreas de várzea, acreditava-se que os solos da lavoura orizícola fossem mais férteis e com melhor potencial de produção do arroz. Atualmente, ocorre um expressivo percentual das áreas arrozeiras localizadas nas áreas de coxilha e esse fato muda o perfil do cultivo dessa cultura e as práticas agronômicas aplicadas. Todavia, observando-se os teores de M.O. dos solos arrozeiros e relacionando com os solos das demais culturas, constata-se que a maioria dos solos das áreas com arroz possui níveis mais baixos, conforme mostra o Gráfico 2. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Frequência(%) < 2,5% 2,6 - 5,0% > 5,0% Faixa de valores de M.O. (%) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 2: Distribuição em classes de matéria orgânica em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS do RS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). 25
  • 28. Através do Gráfico 3 denota-se que o baixo teor de M.O. dos solos cultivados com arroz irrigado pode ser atribuído a textura arenosa dos Planossolos que é a principal classe dos solos de várzea (aproxidamente 50% da área) e ao intenso cultivo dessas áreas com histórico de vários anos de exploração com arroz. 0 10 20 30 40 50 60 70 Frequência(%) < 10 11 - 25 26 - 40 41 - 55 > 55 Faixa de valores de argila (%) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 3: Distribuição em classes, conforme os teores de argila em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). Seguindo essa tendência, observa-se que os teores de potássio nos solos cultivados com arroz também são mais baixos do que os solos das demais culturas, podendo-se afirmar que praticamente 50% dos solos cultivados com arroz irrigado situam-se nas classes de fertilidade baixa e média, ao passo que, aproximadamente 70% dos solos cultivados com culturas de sequeiro encontram-se nas classes suficiente e alta. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Frequência(%) < 30 31 -60 61 -120 > 120 < 20 21 -40 41 -60 61 -120 > 120 Faixas de teores de potássio (mg/dm3) Arroz irrigado Demais culturas Gráfico 4: Distribuição em classes de potássio disponível em solos cultivados com arroz irrigado e com as demais culturas no Rio Grande do Sul com 168.200 amostras de nove laboratórios de ROLAS. Fonte: (RHEINHEIMER et al. 2001). 26
  • 29. Analisando a fertilidade do solo em potássio nas regiões arrozeiras e considerando-se o nível crítico de potássio no solo de 60 mg de K/dm3 , pode-se dizer que 58,1% os solos da região da Fronteira Oeste possuem teores acima do nível de suficiência, ao contrário das demais regiões arrozeiras do RS. Tabela 2: Disponibilidade de Potássio – Regiões arrozeiras. Região Arrozeira Classes e faixas de potássio disponível (mg/dm3 ) Baixa Média Alta M. Alta ≤ 30 31 - 60 61 - 120 > 120 -----------------------------------%--------------------------------- Fronteira Oeste 12,2 29,7 38,7 19,4 Campanha 15,2 30,2 34,9 19,7 Depressão Central 12,5 29,2 42,1 16,1 Plan. Cost. Interna 15,9 35,9 38,9 9,3 Plan. Cost. externa 23,7 37,2 29,7 9,4 Sul 6,8 34,3 43,3 15,5 TOTAL (1) 15,7 33,8 37,3 13,2 (1) Média ponderada Na Tabela 3 confirma-se essa tendência analisando os demais parâmetros químicos (saturação de bases, M.O., argila, P, K, Ca e Mg) e verificando que os mesmos estão acima da média das outras regiões do Estado. Talvez este seja um importante fator responsável pela obtenção de produtividades também acima da média do Estado. Tabela 3: Atributos médios de fertilidade do solo e rendimento médio de arroz irrigado nas diferentes regiões arrozeiras do Rio Grande do Sul. Região Arrozeira Sat. bases M.O. Argila P dispon. K dispon. Ca troc. Mg troc. Rend. médio ------------(%)----------- ---- mg/dm3 ---- -- cmolc/dm3 -- ton/ha Fronteira Oeste 69 2,8 19 9,3 77 4,8 2,2 5,83 Campanha 48 2,1 15 7,3 75 3,7 1,4 5,38 Depressão Central 51 1,6 15 9,2 54 3,2 1,2 5,53 Planície Cost. Interna 55 1,7 15 7,5 76 1,9 1,0 5,20 Planície Cost. Externa 45 2,1 12 11,4 59 2,3 1,1 5,18 Sul 55 1,7 15 7,5 76 3,2 1,4 5,32 Total(1) 57 2,1 16 8,7 71 2,5 1,2 5,51 (1) Média ponderada 27
  • 30. Assim, conclui-se que a maioria das regiões orizícolas do Estado possuem problemas com índices variáveis de potássio disponível no solo para as plantas do arroz e na Fronteira Oeste esse fator é menos intenso. Possivelmente, essa situação tenha se agravado com os anos de cultivo nas áreas de várzea sem a correta reposição pela adubação, pois se acreditava não haver resposta a adubação potássica na cultura do arroz irrigado. Na verdade, o potássio por ser um dos nutrientes mais exigidos pelo arroz deveria ter sido objeto de uma pesquisa mais detalhada sobre esse macronutriente. 2.2 POTÁSSIO NA PLANTA A composição da planta do arroz é matéria orgânica, água e minerais, sendo que, desse total, em torno de 70% a 90% do peso dessa planta é água. Já na fração matéria seca, 90% do total correspondem aos três elementos: carbono, hidrogênio e oxigênio. Os outros 10% da matéria seca são compostos pelos demais 13 elementos, classificados em essenciais, acessórios e tóxicos. Os elementos essenciais são classificados em macronutrientes e micronutrientes, e essa distinção ocorre devido à taxa de absorção e quantidade requerida pelas plantas. Os macronutrientes são requeridos em grande quantidade, ao passo que, os micronutrientes são exigidos em quantidade significativamente menor. Apesar disso, não há como um vegetal se desenvolver na ausência de um desses 13 nutrientes. Os macronutrientes são: nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre. E os micronutrientes são: cobre, zinco, boro, ferro, manganês, cloro e molibdênio. De todos os elementos essenciais, o potássio é o nutriente de fundamental importância, pois é o mais requerido pela cultura de arroz irrigado podendo ser observado na composição de matéria seca do arroz que o potássio é o segundo nutriente em maior quantidade encontrado no arroz. 28
  • 31. Tabela 4: Teores médios na matéria seca. Classificação Nutriente Teor g/kg Nº relativo de átomos Macro N 15 1.0000.000 K 10 250.000 Ca 5 125.000 Mg 2 80.000 P 1 60.000 S 1 30.000 Micro Cl 0,100 3.000 B 0,020 2.000 Fe 0,010 2.000 Mn 0,050 1.000 Zn 0,020 300 Cu 0,006 100 Mo 0,0001 1 Fonte: IRGA – MARCHNER (1986). Embora apenas 20% do potássio absorvido estejam nos grãos, a plantas do arroz irrigado necessitam de muito potássio para alcançar altas produtividades, aproximadamente 220 kg K2O/ha para atingir 10 ton/ha (IRGA,2002). 2.2.1 Importância do potássio para o arroz O potássio por ser um macronutriente essencial possui enorme importância para a cultura do arroz irrigado, embora a maioria dos mecanismos de atuação desse elemento na planta não estejam bem conhecidos, devido à sua complexidade. Pode-se distinguir o efeito do potássio em dois grupos principais: a) Efeitos do potássio nos sistemas enzimáticos e membranas biológicas: O potássio é vital para o funcionamento de mais de 60 enzimas e é catalisador das reações químicas principalmente as do grupo das sintetases, oxiredutases, desidrogenases e quinases. Essas enzimas estão estreitamente relacionadas aos processos de assimilação do nitrogênio, favorecendo a formação de compostos nitrogenados de alto peso molecular, como as proteínas, além da síntese, translocação e armazenamento de açúcares. (YAMADA, 1982). Pode-se destacar sua atuação como importante para a fotossíntese, pois tal processo é 29
  • 32. dependente desse nutriente para a translocação de fotossintetizados. O maior fluxo de água e de produtos de fotossíntese, principalmente através do floema, foi comprovado pela pesquisa, quando é aumentado o suprimento de potássio à planta (RAIJ, 1990). O potássio é fundamental no mecanismo da abertura e fechamento dos estômatos, participando na regulação da entrada de dióxido de carbono nas plantas. Isso ocorre porque as células grandes, quando bem supridas em potássio, permitem mais eficiente abertura dos estômatos (RAIJ, 1990). Em plantas bem nutridas com potássio, o número e tamanho dos estômatos por unidade de área foliar é maior e facilita a troca de dióxido de carbono e oxigênio. Várias pesquisas apontam que as plantas com menor quantidade de potássio são menos tolerantes às intempéries como a seca, excesso de água, ventos e oscilações térmicas. O potássio atua também como componente na diminuição do ataque de pragas e doenças. O alto suprimento de potássio, principalmente em menor relação K/N, faz com que constituintes solúveis de baixo peso molecular (aminoácidos e açúcares), que são substratos nutricionais das pragas e doenças, sejam metabolizados em compostos de alto peso molecular (proteína, amido e celulose), justificando a maior suscetibilidade das plantas bem nutridas de arroz ao ataque de patógenos e pragas. O potássio participa direta e indiretamente de diversos processos bioquímicos envolvidos com o metabolismo de carbohidratos, respiração e fotossíntese. Distúrbios metabólicos são observados quando há deficiência de potássio, pois passam a absorver mais ativamente o nitrogênio, cálcio e magnésio. Nessa situação, ocorre o acúmulo de compostos nitrogenados livres como aminoácidos, amidos e amônia entre outros, (YAMADA,1982). Há uma relação direta do acamamento do arroz irrigado com a dureza, espessura e conteúdo da lignina nos colmos sendo que uma adequada nutrição com potássio aumenta a resistência dos colmos da planta do arroz (Tabela 5). Tabela 5: O efeito do potássio na dureza, espessura e conteúdo de lignina nos colmos de arroz inundado. Tratamentos com nutrientes Dureza do colmo (kg força/cm) Espessura do colmo (mm) Lignina (%)Nº do internódio Nº do internódio 1 3 1 3 NP 3,0 1,5 0,84 0,37 26,9 NPK 6,0 3,0 0,86 0,40 27,5 NPK2 6,5 4,0 0,92 0,42 29,3 Fonte: RETTY (1982). 30
  • 33. O potássio ainda desempenha o papel essencial em dois processos importantes nas plantas: manutenção de turgor nos tecidos meristemáticos e a conversão de energia dos cloroplastos. A falta de potássio altera consideravelmente o metabolismo da planta. Um dos efeitos metabólicos da falta de potássio é a acumulação de carbohidratos solúveis e açúcares redutores com diminuição da enzima quinaze pirúvica, o que acarreta acumulação de açúcares. (MENGEL, 1982) Em relação ao sistema radicular, pode-se dizer que raízes vigorosas têm acentuado poder de oxidação e causa precipitação do ferro solúvel (Fe+2 ) como ferro insolúvel (Fe3+ ) em suas superfícies. Sob condições de deficiência de potássio, as raízes perdem essa capacidade oxidante e sofrem com a toxidez de ferro, devido à absorção e manifestação da toxidez direta nas plantas especialmente sob condições fortemente redutoras e com altas concentrações de ferro na solução. Para as plantas do arroz, o bom suprimento de potássio é pré-requisito para a adequada formação de aerênquimas, cuja deficiência, por baixo fornecimento de potássio, resulta em menor crescimento radicular e inibição das funções das raízes, tais como: menor absorção dos nutrientes e maior suscetibilidade à doenças. As micorrizas também são estimuladas pelo adequado suprimento de potássio ou equilibrada relação K/N. Um solo fértil em potássio proporciona acidificação na região da rizosfera e aumento na concentração de manganês e silício que são importantes nutrientes responsáveis pela diminuição do ataque de patógenos: bruzone e míldio ao arroz. (YAMADA, 2005) Segundo Brady (1989), o potássio também auxilia na captação de água pelas células radiculares quando em concentrações elevadas. Portanto, constata-se que o potássio é de importância vital para as plantas do arroz e que nem todos os processos bioquímicos e biofísicos que ele participa são conhecidos integralmente, bem como, seus efeitos diretos e indiretos na cultura do arroz. 2.2.2 Sintomas de deficiência de potássio no arroz O potássio move-se junto com os demais produtos da fotossíntese pelo floema, indo da folha para os outros órgãos com alta demanda de compostos assimilados para crescimento e armazenamento. Por isso, a deficiência de potássio é primeiramente visualizada nas folhas baixeiras ou mais velhas da planta do arroz. Os sintomas iniciam com uma clorose branca nas 31
  • 34. pontas das folhas, progredindo até as margens e tornando o tecido escuro e necrótico com agravamento do sintoma. Após, o tecido morre e as margens das folhas enrolam-se para cima. Figura 3: Sintoma de deficiência de potássio em folhas de arroz. Fonte: BARBOSA FILHO, (1987). Em casos de severa deficiência, pode ocorrer o atrofiamento das plantas no estágio vegetativo, não atingindo o período de perfilhamento. As folhas mais velhas entram mais cedo em senescência, as panículas tendem a ser compridas e finas, com alta esterilidade e as raízes menores se decompõem prematuramente. O potássio também possui papel fundamental quanto à qualidade dos grãos do arroz, sendo que a deficiência desse nutriente causa maior esterilidade dos grãos, reduz a formação destes e promove a queda da qualidade com menor percentual de grãos inteiros. Essa relação direta da deficiência de potássio e a qualidade e produtividade, observa-se na Figura 4. Figura 4: Sintoma de deficiência de potássio em grãos de arroz. Fonte: POTAFOS, (1990). 32
  • 35. 2.2.3 Mecanismos de absorção de potássio A planta do arroz absorve o potássio na solução do solo na forma iônica (K+ ). E esse mecanismo de absorção do potássio pode ser ativo ou passivo. 2.2.3.1 Absorção ativa Nesse processo o qual o cátion potássio (K+ ) passa pela membrana plasmática com ajuda de um carreador. Na absorção ativa há gasto de energia e o processo é lento e irreversível. O ATP gerado nas mitocôndrias, durante a fosforilação oxidativa, ou nos cloroplastos das folhas, transportado até o plasmalema, é a fonte de energia disponível na hidrólise catalisada pela ATPase para a absorção do potássio (YAMADA (2005). Existem algumas hipóteses sobre a entrada do potássio no interior do citoplasma da planta sendo que as três hipóteses consideradas mais prováveis serão mostradas a seguir. 2.2.3.2 Absorção passiva Nesse processo não ocorre gasto de energia da respiração radicular e a absorção se dá através de um gradiente de maior concentração (solução solo) para um de menor concentração (interior da membrana da raiz). Esse é um processo rápido (cerca de 30 a 60 min.) e reversível. A absorção passiva necessita apenas da energia metabólica para o momento da entrada do nutriente no citoplasma, sendo que após passa pela membrana celular. 33
  • 36. Figura 5: Modelo de absorção passiva e ativa de K+ pelas raízes. Fonte: MUNSON (1980). Inclui a absorção dos ânions Cl– e NO3– Figura 6: Possível mecanismo para associação membrana plasmática-ATPase que utiliza a energia ATP para bombear H+ para fora das células da raiz. Fonte: LEONARD (1985). 34
  • 37. A energia do ATP é usada para bombear o H+ para fora da célula, produzindo um gradiente de pH entre o citoplasma e o espaço da parede celular. Essa força próton-motiva, seria aquela usada para absorção do potássio, cujo movimento seria facilitado pelo carregador. Porém não se pode afirmar, com certeza, que o ATPase seja o carregador de potássio que utiliza o ATP para fornecer a energia necessária para a travessia citoplasmática. Pode-se, ainda, supor que o transportador do potássio seja uma proteína específica, contradizendo parcialmente o argumento descrito acima. YAMADA (2005) enumera os fatores que poderiam complementar os papéis da ATPase e dos demais protéicos na absorção de potássio, sendo eles: a) o papel da ATPase não só como fornecedora de energia, mas também com função transportadora de potássio; b) as proteínas trans-membranas, agrupadas em três categorias que moveriam os solutos em velocidades diferentes; c) a entrada de KCl no citoplasma utilizaria a ATPase como promotora do fornecimento de energia e como carregadora de potássio. Porém, nessa teoria, não haveria uma relação exata entre O2 e fluxo de H+ e a entrada de K+ e Cl- . Figura 7: Proposta de modelo para ilustrar a absorção do KCL. Fonte: YAMADA (2005). 35
  • 38. Após passar pela membrana plasmática, o potássio pode seguir pela via chamada apoplástica, que se resume à parede celular e os espaços intercelulares até a endoderme, onde ocorre um bloqueio efetuado pelas estrias de Cáspari. A partir daí, o cilindro central somente será alcançado pelo caminho simplástico. Nesse caminho, o potássio pode cruzar o parênquima cortical, a endoderme e chegar ao cilindro central (xilema), utilizando as comunicações citoplasmática entre as células. Figura 8: Caminho radial do movimento do íon através da raiz. As setas indicam caminhos alternativos que os íons nutrientes podem tomar, conforme se movem da solução do solo para dentro dos elementos vasculares no estelo. As setas com círculos indicam transporte ativo dos íons através das membranas plasmáticas. Fonte: HOPKINS (1995). Supõe-se que a entrada do potássio no xilema obedeça ao modelo semelhante à passagem da membrana plasmática, com o ATP fornecendo energia, e sua entrada ocorra com a troca do K+ pelo H+ . Após, ele é conduzido pela corrente transpiratória até a parte aérea, onde existe a necessidade do nutriente. Dentro da folha, o potássio pode-se movimentar pela via apoplástica ou simplástica. Porém, além dele, o transporte se dá no floema. Essa é a via de transporte de potássio mais importante da planta, sendo responsável pela transferência do potássio de regiões com folhas mais velhas para regiões em crescimento. Assim, o potássio move-se do floema da folha para outros órgãos com alta demanda de assimilados com crescimento e armazenamento, junto com outros produtos da fotossíntese. 36
  • 39. 2.2.4 Interação do potássio com outros nutrientes A interação do potássio com os outros nutrientes que ocorre na região da rizosfera do arroz, dentro da membrana ou dentro da planta. Ao contrário dos outros nutrientes (nitrogênio, cálcio, magnésio, enxofre) a maioria do potássio é suprido por difusão, sendo esse processo lento, mas mais eficiente para curtas distâncias e para zonas de diferentes concentrações no solo. Assim, diferentemente do cálcio, as quantidades de potássio que chegam à superfície radicular não são suficientes para atender a demanda da planta devido a grande necessidade do arroz. Existem alguns indícios de que as adubações pesadas com potássio diminuem a absorção de cálcio, magnésio, zinco e cobre. Porém, as adubações com potássio aumentam a disponibilidade de fósforo. Quando se realizam pesadas adubações potássicas pode ocorrer liberação de magnésio e cálcio para a solução do solo e, dependendo da relação entre eles - K+ /(Ca+2 +Mg+2 )1/2 - podem ocorrer perdas desses nutrientes por lixiviação. O valor ideal dessa relação é 0,13 para que haja uma correta disponibilidade dos três macronutrientes essenciais. O potássio concorre diretamente com esses cátions e, à medida que sua concentração diminui, aumentam as absorções de cálcio, magnésio e sódio (Tabela 6). Tabela 6: Efeito da interrupção do suprimento de potássio sobre a concentração de cátions em plantas jovens de cevada, com interrupção por oito dias. Nutriente Raízes Parte aérea Controle Interrupção Controle Interrupção -------------------------- (meq/kg na MS) --------------------- K 1.570 280 1.700 1.520 Ca 90 120 240 660 Mg 360 740 540 210 Na 30 780 Traços 120 Total 2.520 1.920 2.480 2.510 Fonte: Adaptada de FORSTER e MENGEL (1969). YAMADA 2005. OU ROSOLEM??????? Observando-se na Figura 11 a marcha de absorção de potássio na cultivar de arroz BR IRGA 409, constata-se que o pico de absorção de potássio está situado entre 80 e 110 dias após a emergência, coincidindo com as altas absorções de nitrogênio, cálcio, magnésio e enxofre. Assim, os principais nutrientes que interagem com o potássio são o nitrogênio, fósforo, cálcio, magnésio, enxofre, sódio, micronutrientes e silício. 2.2.4.1 Interação do potássio com o nitrogênio 37
  • 40. Atualmente, observam-se fortes indícios de que o uso de doses elevadas de potássio aumenta a produtividade do arroz, bem como diminui as doses de nitrogênio a ser utilizada nessa cultura. Assim, recomendam-se dosagens equilibradas desses dois nutrientes mais demandados pelo arroz. Segundo trabalhos conduzidos Ajay et al (1970) e Dibb e Welch (1976), verifica-se que maior absorção de potássio permite rápida assimilação de amônio, mantendo seu teor baixo na planta e evitando a toxidez. Em experimentos com arroz de terras altas, a aplicação de potássio reduziu à metade a dose de nitrogênio, demonstrando a forte interação positiva (YAMADA, 2005) (Figura 9). Figura 9: Resposta de arroz de sequeiro a doses de nitrogênio e potássio aplicados em cobertura, sendo aplicados na semeadura 10 kg de N/ha e 37,5 kg de K2O/ha FARINLLI et al (2003). Segundo Yamada et al. (1982), a atividade da nitrato-redutase nas plantas do arroz é diminuída pela carência de potássio, tornando pouco eficiente o uso do nitrogênio na rota metabólica da planta durante a fase de crescimento em solo oxidado. 2.2.4.2 Interação do potássio com o fósforo Segundo Dibb et al. (1985), as adubações com fósforo e potássio devem ser equilibradas, contrapondo algumas linhas de recomendação de adubação que definem menores doses de fósforo para a cultura do arroz irrigado. Muito embora, deve-se ressaltar que nas condições de cultivo de arroz de sequeiro existe uma forte indisponibilidade de 38
  • 41. fósforo do a que ocorre nos ambientes reduzidos, como é o caso da irrigação por inundação. 2.2.4.3 Interação do potássio com cálcio e magnésio O potássio, cálcio e magnésio são os três cátions dominantes na planta do arroz. A interação do potássio com o cálcio tem sido observada quando há deficiência nesse segundo nutriente ou nos outros dois, potássio e cálcio. A relação potássio:cálcio e sua interpretação é muito estudada nos meios científicos e constata-se que os incrementos de potássio na planta tendem a diminuir com o aumento da concentração de cálcio YAMADA (2005) (Tabela 7). Outra relação frequentemente estudada é a potássio:magnésio, observando-se o mesmo comportamento descrito na relação acima, isto é, diminuição da absorção de magnésio pelas plantas com a aplicação de doses elevadas de potássio (Tabela 7). A relação K/(Ca+2 +Mg+2 )½ , proposta por Castro e Meneguelle (1989), sugere que existe resposta a aplicação de potássio, quando o valor é menor do que 0,13. Porém Wiethölter (1997) sugere cautela no uso dessa relação, pois pode resultar em recomendações muito altas de potássio, principalmente nos solos com baixa CTC. Tabela 7: Interpretação dos valores da relação entre o potássio, cálcio e magnésio. Interpretação dos valores da relação K/(Ca + Mg)½ Baixa < 0,10 Média 0,10 – 0,15 Alta > 0,15 2.2.4.4 Interação do potássio com enxofre Segundo Yamada (1982), há tendência de redução da produtividade e menor resposta do arroz a adubação potássica quando ocorrem baixos teores de enxofre nos solos. 2.2.4.5 Interação do potássio com sódio 39
  • 42. A inibição dos sistemas enzimáticos causada pelo sódio é amplamente encontrada na literatura. Ao fazer isso, o sódio substitui parcialmente o potássio, sendo que essa substituição, normalmente, ocorre, quando há deficiência de potássio. A substituição ocorreria em funções essenciais e que não necessitassem especificamente do potássio. A manutenção do turgor vegetal e a despolarização das membranas biológicas são funções que o sódio pode realizar, desde que, em taxas suficientemente altas, para que sejam transportados através das membranas biológicas. Segundo Castilhos et al (2001), trabalhando com arroz em solução nutritiva observaram que a substituição de sódio por potássio em até 75%, não reduziu a produção de matéria seca. Tabela 8: Matéria seca da parte aérea de três cultivares de arroz, em função da substituição do potássio por sódio na solução nutritiva (media de três repetições). Cultivares Tratamentos (proporção K/Na na solução) Média 100-0 75-25 50-50 25-75 ---------------------------------- gramas/vaso ------------------------------------ Bojurú 3,04 3,63 3,31 3,16 3,29B Agrisul 5,57 5,36 4,39 4,82 5,03A BRS-7 5,14 4,49 4,69 4,23 4,64A Média 4,58 a 4,49 a 4,13 a 4,07 a -x- Médias seguidas de mesma letra minúscula na linha e maiúscula na coluna não diferem entre si (DMS 5%). Fonte: Potássio na agricultura brasileira (1998). 2.2.4.6 Interação do potássio com os micronutrientes A literatura científica aponta inúmeras suspeitas das interações do potássio com os diversos micronutrientes, porém essas interações são de difícil correlação, principalmente com o boro, ferro, molibidênio, cobre, manganês, zinco e alumínio. Ramoni e Kannan (1974) notaram que o potássio tem papel importante na regulação da absorção de manganês pelas plantas. Dibb et al (1985) observam o aumento de absorção de manganês com aplicações de potássio, porém Rosalém et al (1992) observam o contrário, situação em que as altas doses de potássio induziram a deficiência de manganês. Com respeito ao zinco, Yamada (1982) observou que a sua deficiência aconteceu com o aumento da concentração de potássio no solo. Há relatos (WARD et al, 1963 e ADRIANO et al 1971) que a aplicação de potássio nos solos melhora a absorção de fósforo e zinco, diminuindo a interação entre esses 40
  • 43. nutrientes. Sobre o alumínio, Fageira et al (1982) notaram que esse nutriente interfere na absorção do potássio, diminuindo a concentração nas folhas do arroz. Quanto ao ferro, pode-se dizer que esse nutriente possui relação não competitiva com o potássio, pois o que mais se observa é a inibição de potássio causada pela toxidez indireta do ferro (HOWLEZ, 1973). Na Tabela 9, observa-se que a adição de potássio promoveu o aumento da produtividade e a diminuição nos teores de ferro em seis cultivares de arroz irrigado. Tabela 9: Efeito de doses de potássio na produção de arroz e nos teores de ferro e potássio na palha. Dose de potássio Produção2 K Fe ----kg de K2O/ha--- ----------kg/ha--------- ----------%---------- ----------ppm---------- 0 3.383 0,54 950 120 4.826 1,18 585 1 120 kg/ha de N e 60 kg/ha de P2O5.; 2 Média de 6 variedades cultivadas na Indonésia. Fonte: POTAFOS (1990). 2.2.4.7 Interação do potássio com silício O silício é um nutriente muito importante para as plantas do arroz irrigado, muito embora ainda não esteja classificado como elemento essencial. Alguns autores, como Barbosa (1987), estabelecem uma relacionam entre o silício e o potássio em plantas de arroz irrigado, indicando uma correlação positiva entre eles. Estudos indicam que as adubações potássicas aumentam o teor de silício nas folhas, caule, raiz e panículas do arroz (USHERWOOD,1980) (Tabela 10). Tabela 10: Efeito do potássio no teor de sílica do arroz. Tratamentos Folhas Caule Panícula Raiz -------------------------- % Sílica (Matéria Seca) ------------------------------ NP 14,1 4,7 3,4 3,0 NPK 18,0 5,9 3,9 3,9 Fonte: USHERWOOD (1980). Tabela 11: Produtividade, grãos inteiros, severidade à moléstias em plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. Tratamentos Produtividade (kg/ha) Grãos inteiros (%) Mancha das folhas (%) Brusone (%) 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 T1 54,79 ns 6120 ns 65,5 ns 62,4 ns 0,7 0,3 0,5 0,3 41
  • 44. T2 5545 6054 65,8 62,7 0,6 0,7 0,5 0,4 T3 5928 6228 65,4 62,8 0,8 0,8 0,5 0,4 T4 5908 6170 64,8 62,7 0,5 0,5 0,5 0,3 T5 5905 6253 65,5 62,3 0,5 0,3 0,5 0,2 T6 ....... 6643 ...... 62,4 ....... 0,7 ....... 0,4 Média 5753,0 6244,8 65,4 62,5 0,62 0,66 0,50 0,40 ns = Não significativo pelo teste F em nível de 5% de probabilidade de erro T1=Testemunha; T2=1000 kg/ha de CaSiO3; T3=2000 kg/ha de CaSiO3; T4=4000 kg/ha de CaSiO3; T5=6000 kg/ha de CaSiO3; T6=2000 kg/ha de calcário. Fonte: UFSM(2001). Tabela 12: Características agronômicas de plantas de arroz irrigado submetidas a doses de silício, em dois anos de cultivo. Tratamentos Panículas/m2 Nº grãos/ panícula Massa de mil grãos (g) Esterilidade (%) Estatura (cm) 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 99/00 00/01 T1 379 ns 467 ns 73 ns 87 ns 25,8ns 28,0ns 9,6 ns 9,3 ns 83 ns 80 ns T2 409 433 74 90 26,1 28,0 9,3 11,1 86 82 T3 527 408 75 95 25,3 28,0 9,0 8,8 87 81 T4 540 431 74 96 25,8 28,0 10,8 8,8 85 80 T5 552 402 73 96 25,5 28,0 10,9 9,9 84 80 T6 ...... 427 ...... 92 ...... 28,0 ...... 9,5 ...... 79 Média 481,4 428,1 73,8 92,7 25,7 28,0 9,9 9,6 94,9 80,1 ns = Não significativo pelo teste F em nível de 5% de probabilidade de erro T1=Testemunha; T2=1000 kg/ha de CaSiO3; T3=2000 kg/ha de CaSiO3; T4=4000 kg/ha de CaSiO3; T5=6000 kg/ha de CaSiO3; T6=2000 kg/ha de calcário. Fonte: UFSM (2001). 2.2.5 Demanda de potássio em diferentes estádios no arroz A curva de crescimento das plantas do arroz (aumento de biomassa) é muito parecida com a curva de absorção de potássio (LOPES, 1991). Assim, a demanda de potássio requerida pelas plantas de arroz é proporcional ao aumento e acúmulo de matéria verde durante a fase vegetativa. Observa-se que a partir dos 100 dias após a emergência das plantas a quantidade de potássio absorvido decresce, coincidindo com a fase reprodutiva na planta. A demanda de potássio pelas plantas de arroz é ilustrada na Figura 11, comparando a marcha de absorção da cultivar de arroz BR IRGA 409 com sua curva de acumulação de matéria seca (Figura 12), percebendo-se que a quantidade de potássio absorvido aumenta rapidamente, bem como a taxa de matéria seca, à medida que ultrapassam os 50 dias após a 42
  • 45. emergência das plantas. Isso evidência que o momento ideal para se realizar as adubações potássicas é anterior ao ápice da demanda, pois nessa fase as quantidades requeridas do nutriente são incrementadas fortemente em questão de poucos dias. Figura 11: Marcha da absorção dos macronutrientes em plantas de arroz cultivar BR-IRGA 409. Fonte: LOPES (1991). Figura 12: Marcha de acumulação de matéria seca em plantas de arroz, cultivar BR-IRGA 409. Fonte: LOPES (1991). 2.2.5.1 Nível crítico Ribeiro et al (2004), citando Tanaka et al (1970), afirma que o nível crítico de potássio em plantas de arroz é quando há 1% desse elemento na matéria seca da parte aérea Dias após a emergência 43
  • 46. durante a fase do afilhamento a maturação. Já Fageria (1976), citado por Yamada (1982), estabelece uma curva para o nível crítico para arroz, quando ocorrer uma queda no rendimento entre 5% e 10%. Figura 13: Níveis críticos de potássio em plantas de arroz. Fonte: FAGERIA (1976). Considera-se como nível crítico quando o teor de potássio for menor do que 1% nos diferentes estádios de crescimento da cultura (Figura 13). Tabela 13: Nome Nome Nome Nome Macronutrientes Parte da planta analisada Estágio de crescimento Níveis nutricionais Deficiente Crítico Adequado --------------------------%------------------------- N Folha Diferenciação da panícula < 1,8 1,8-2,6 2,6-4,2 P Toda a parte superior 75 dias de idade < 0,15 0,15-0,25 0,25-0,48 K Toda a parte superior 75 dias de idade < 1 1,0-1,5 1,5-4 Ca Toda a parte superior 100 dias de idade < 0,2 0,2-0,25 0,25-0,4 Mg Toda a parte superior 100 dias de idade < 0,12 0,12-0,17 0,17-0,3 S Folha Perfilhamento < 0,1 0,1-0,2 0,2-0,6 Fonte: FAGERI (1976). Embora os teores de potássio oscilem conforme as variedades de arroz analisadas, os diferentes sistemas de cultivo não interferem na absorção do potássio pelas plantas. Gomes et al (1999b) mostram que os três sistemas de cultivo (convencional, mínimo e plantio direto), não influenciaram na percentagem de potássio absorvido pela variedade BRS 7-Taim (Tabela 44
  • 47. 14). Provavelmente, o sistema de irrigação por inundação promove um maior suprimento e disponibilidade de potássio às plantas doe arroz, independentee da estrutura física dos solos. Tabela 14: Teores de N, P, K, Ca e Mg observados na floração plena, em folhas-bandeiras, da cultivar de arroz irrigado BRS 7-Taim, considerando-se três sistemas de cultivo. Sistema de cultivo Macronutriente (%) N P K Ca Mg 1995/96 Sistema convencional – SC 2,84 0,22 0,74 0,22 0,12 Cultivo mínimo – CM 2,70 0,21 0,71 0,20 0,12 Plantio direto – PD 2,73 0,20 0,76 0,22 0,14 1996/97 Sistema convencional – SC 1,98 0,13 0,96 0,44 0,17 Cultivo mínimo – CM 1,94 0,12 0,95 0,45 0,18 Plantio direto – PD 2,09 0,14 1,01 0,45 0,15 1997/98 Sistema convencional – SC 2,00 0,21 1,04 0,27 0,11 Cultivo mínimo – CM 1,88 0,20 1,07 0,26 0,15 Plantio direto – PD 1,95 0,21 1,11 0,28 0,11 Fonte: Gomes et al (1999b). Fageria et al (1981) indica os níveis críticos de potássio na planta do arroz irrigado e de sequeiro, nos diferentes estádios de desenvolvimento (Tabela 15), e comparando-se como os valores adequados propostos pelo IRGA constata-se que são pouco menores. Tabela 15: Teores de potássio na planta do arroz (toda a parte superior) durante vários estágios de crescimento. Estágio de crescimento Teor de K (%) Arroz sequeiro Arroz irrigado Iniciação de perfilhamento 3,50 2,74 Perfilhamento ativo 3,21 2,18 Iniciação de primórdio floral 2,67 2,20 Formação de panícula 2,48 1,78 Emborrachamento 2,10 1,53 Floração 1,79 1,40 Colheita 2,00 2,21 Fonte: FAGERIA, (1980); FAGERIA et al (1981). 2.3 POTÁSSIO NO SOLO Na natureza o potássio encontra-se disponível para os vegetais na forma iônica (K+ ), porém ele pode ser encontrar nos minerais primários do solo (micas e feldpatos) e, nos 45
  • 48. minerais secundários, como ilitas e vermiculitas (LOPES, 1982; MIELNICZUK, 1977; 1978). Os principais fertilizantes usados nas adubações são: − cloreto de potássio (KCl); − nitrato de potássio (KNO3); − sulfato de potássio (K2SO4). 2.3.1 Dinâmica do potássio De acordo com YAMADA (2005) e RAIJ (1982), as formas de potássio no solo são evidenciadas na Figura 14. K não trocável K trocável K solução K planta Figura 14: Formas de potássio no solo e alterações de potássio no solo. Fonte: IRGA (2002). Como se observa na Figura 14, as três fases do potássio no solo estão em perfeito equilíbrio sendo que essa reação é comandada pelo poder tampão em potássio (PTK). Vários fatores influenciam no PTK, mas os mais importantes são o tipo e a quantidade de argila, teor de M.O., pH e temperatura do solo. Muito pouco potássio encontra-se na fase solução, pois a tendência do PTK é deslocar esse nutriente para a fase sólida. Essa característica é importante para reduzir as perdas por lixiviação e manter concentrações elevadas de potássio numa forma disponível para as plantas. ___ K – trocável K – estrutural K – não trocável K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – solúvel K – estrutural K – solúvel ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável ___ K – trocável 46
  • 49. A maior parte do potássio no solo está na fase trocável onde esse nutriente encontra- se adsorvido as cargas elétricas das argilas. Com o incremento de adubação potássica, aumenta o potássio trocável e esse pode ficar disponível na solução, ser fixado nas argilas ou lixiviado, dependendo dos diversos fatores que compõem os atributos físico-químicos do solo e da dose de potássio adicionado. O potássio da solução do solo tem sua concentração aumentada por ocasião da adubação e com esse incremento ocorre uma migração do potássio da solução ou do potássio trocável para as entre camadas das argilas expansivas (2:1) passando a ficar fixado. A fixação ocorre nos espaços hexagonais das lâminas das argilas esmectitas e para isso ocorra é necessário que haja uma força intensa para retirar a água que envolve o íon potássio, desidratando-o, e provocando o colapso das camadas (MALAVOLTA, 1982). Quando a concentração de potássio na região da rizosfera do arroz diminui a valores próximos a 0,1 mg/L, cria-se um gradiente de concentração que faz o potássio ser liberado da fase trocável ou da fase fixada (ambas da reserva) para manter o equilíbrio químico no solo, isto é: o poder tampão em potássio (YAMADA, 2005). O potássio é absorvido pelas plantas somente na forma iônica (K+ ) presente no solo, e seu suprimento ocorre de três maneiras distintas, a saber: 1 - difusão; 2 - fluxo de massa; 3 - interceptação radicular. 2.3.1.1 Difusão É a principal forma de suprimento de potássio para a planta. Nela o potássio se movimenta no solo numa fase aquosa estacionária, na direção do gradiente de concentração, isto é: de uma região mais concentrada para uma menos concentrada, obedecendo à primeira lei de FICK, citada por YAMADA (2005). Ψ = -q D d c / d x Sendo: Ψ = fluxo; q = espaço poro/volume do solo; 47
  • 50. C = sinal que indica que o movimento se dá na direção oposta à do gradiente concentração; D = coeficiente difusão (cm2 /seg); c = concentração; x = distância. A difusão de potássio é o principal processo de absorção de potássio (Barber, 1984) e é responsável por cerca de 80 a 90% da absorção desse nutriente pela planta de arroz. Pode ocorrer variação de acordo com as condições físicas e químicas do solo, porém, ainda assim, será o principal processo de absorção. (MALAVOLTA, 1977) O coeficiente de difusão de potássio no solo é de 1,9 x 10-5 cm2 /seg. (Yamada, 1968). Figura 15: Movimento do potássio no solo. 2.3.1.2 Fluxo de massa O potássio se movimenta no solo numa fase aquosa móvel, a favor de um gradiente de umidade, de uma região com mais umidade e longe da raiz para uma mais seca e mais próxima dela. A contribuição do fluxo de massa depende da concentração de potássio e da quantidade de água absorvida pela cultura. A concentração varia de 1 a 40 mg/L com uma média de 4 mg/L. De modo geral, as culturas utilizam de 2 a 3 milhões de kg/H2O/ha, logo o fornecimento de potássio por esse mecanismo seria na ordem de 10 kg/ha (BARBER, 1968). A importância da absorção através do fluxo de massa tende a crescer à medida que a corrente transpiratória aumenta a proporção da H2O movimentada no solo e absorvida pela raiz. Para o arroz irrigado esse efeito tende a não ser significativo. (MALAVOLTA, 1982) 48
  • 51. 2.3.1.3 Interceptação radicular É quando a raiz, ao crescer, entra em contato com o potássio no solo. Barber (1982) cita que as plantas ocupam aproximadamente de 1% a 2% do volume do solo com suas raízes, logo o contato e, conseqüente, absorção de potássio se daria ao redor de 1% a 2% do potássio disponível no solo. Convém lembrar que nas gramíneas, como é o caso do arroz, a tendência é que o volume de raízes seja maior, mas ainda insignificante para tornar esse processo mais importante. 2.3.2 Fatores que influenciam na absorção de potássio A absorção de potássio pela planta do arroz depende diretamente da quantidade de potássio que possui a solução do solo, embora esse seja o fator maior, existem outros fatores que influenciam nessa absorção. Esses fatores estão relacionados com o meio ambiente, solo, práticas de manejo e características da planta. 2.3.2.1 Meio-ambiente a) Temperatura: A elevação de temperatura tende a aumentar a absorção de potássio. Aumento de temperatura normalmente causa aumento de atividades metabólicas da raiz e, consequentemente, maior disponibilidade de energia par realizar o processo ativo de absorção de potássio. Assim, elevando-se a temperatura do solo, aumenta o processo de difusão do potássio até a superfície da raíz. (MALAVOLTA et al 1982) b) Umidade: Entre os grandes benefícios que a inundação traz para a cultura de arroz, está a maior disponibilidade dos nutrientes sendo o potássio um dos maiores beneficiados pela inundação. 49
  • 52. 2.3.2.2 Solo a) Presença de outros íons: Outros íons, principalmente o cálcio e o magnésio, estão diretamente envolvidos na absorção do potássio, embora CORDEIRO (1978), citado por MALAVOLTA (1982), afirme que a absorção do potássio pode estar mais relacionada com a sua concentração do que com a do cálcio e magnésio. Existem trabalhos interessantes que também relacionam a menor absorção de potássio com a maior presença de ferro e vice-versa (Tabela 9). b) CTC do solo: A capacidade de troca catiônica (CTC) influencia diretamente a concentração de potássio na solução do solo. Solos com CTC elevada adsorvem grandes quantidades de potássio, indisponibilizando-o para a planta num primeiro momento, mas aumentando a reserva ao longo do tempo de cultivo. c) Potássio não trocável e potássio trocável: São as formas de potássio que estão em equilíbrio com o potássio na solução e, à medida que este for absorvido, haverá uma reposição pelas reservas do solo. 2.3.2.3 Planta a) Velocidade de transpiração: À medida que aumenta a velocidade de transpiração das plantas, aumenta a contribuição do fluxo de massa no suprimento e absorção de potássio pelo arroz. b) Sistema radicular: Quanto maior o sistema radicular das plantas de arroz, maior será a absorção de potássio. Os pêlos absorventes aumentam a superfície de raiz para absorção de potássio suprido por difusão (MALAVOLTA, 1982). c) Variedades: Entre as variedades de arroz existem grandes diferenças na capacidade de absorção de potássio do solo, pois está intimamente relacionada com a CTC das raízes (varia entre 10 e 50
  • 53. 100 e.mg/10g de raiz seca) e a capacidade de produção de biomassa de cada variedade. Quanto maior for essa produção, maior será a necessidade de extração de potássio pelas plantas. 2.3.2.4 Práticas de manejo a) Maior adubação de nitrogênio: Existe correlação direta entre o nitrogênio e o potássio na cultura do arroz. O uso de doses crescentes de nitrogênio implica em maior absorção de potássio pelas plantas do arroz, com aumentos significativos na produtividade, segundo o critério de equilíbrio entre nutrientes. Colabora com essa teoria, divulgada pelo IRGA, o gráfico a seguir: Figura 16: Efeito de interação de N e K nas produções de arroz. Fonte: RAIJ (1990). b) Controle de ervas invasoras: O controle das invasoras aumenta o potássio disponível no solo porque diminui a competição com cultura principal, tornando mais eficiente a adubação. c) Doses elevadas e controladas de potássio: Segundo Ribeiro et al (2004) a aplicação de doses elevadas de potássio nas áreas com histórico de ocorrência do desequilíbrio nutricional, conhecido como “bico de papagaio”, 51
  • 54. tende a minimizar esse problema, ao passo que, doses elevadas de nitrogênio e fósforo contribuem para ressaltar esse efeito. 2.3.3 Perdas de potássio As perdas de potássio no solo ocorrem sob a forma de lixiviação e erosão. As perdas por lixiviação são ocasionadas principalmente pelo excesso de água no solo e acontecem mais intensamente quanto maior for a concentração de potássio na solução. Ela se manifesta com a percolação desse nutriente para as camadas mais profundas no perfil do solo. Esse fenômeno ocorre mais intensamente nas áreas agrícolas que utilizam o sistema de cultivo convencional, com intensa mobilização do solo. Os solos desnudos são mais suscetíveis a perdas de potássio, pois possuem teores menores de M.O. e restos vegetais, facilitando a percolação do potássio aplicado na forma de adubo e do potássio existente na solução. Embora os solos bem estruturados possuam maior capacidade de infiltração de água, as perdas de potássio são menores, pois apresentam maior CTC, maior conteúdo de MO, maior teor de argila e maior quantidade de palha como cobertura vegetal do solo. Nos solos argilosos de regiões temperadas o potássio aplicado não percola mais do que 1 a 2 cm no primeiro ano de cultivo sob condições de sequeiro. (YAMADA et al, 1982, citando BARBER et al, 1971). As perdas por erosão manifestam-se em relação direta com a forma que o potássio encontra-se no solo. Se o potássio for constituinte ou estiver adsorvido as argilas ou M.O., então existe maior probabilidade de perdas significativas desse nutriente quando a fração sólida for arrastada pela água da chuva. Ainda existe a possibilidade de grandes perdas de potássio quando a camada superficial do solo for muito fértil nesse elemento. Isso se dá porque quando ocorre a senescência dos tecidos vegetais há uma rápida liberação desse nutriente para as camadas superficiais do solo, pois o potássio não forma compostos orgânicos na planta. Assim, esse tipo de perda ocorre intensamente quanto maior for a quantidade de cobertura do solo e maior o escoamento superficial. YAMADA et al. (2005) indicam em 30 dias após a morte dos vegetais pode haver uma grande disponibilidade de potássio (maior que 80%) para o solo, possibilitando que esse nutriente seja arrastado pela enxurrada. 52
  • 55. 2.3.3.1 Consumo de fluxo de potássio O consumo de luxo pela planta é uma característica do nutriente potássio. Esse fato ocorre, normalmente, quando existe alta concentração de potássio disponível no solo e existe correlação dessa abundância de forma direta entre o potássio absorvido e a quantidade removida pelos vegetais. No Gráfico 5 observa-se que a partir de determinada quantidade de potássio absorvida, não há mais resposta econômica e não há efeito positivo na cultura do arroz, quanto à produção de grãos. Gráfico 5: Xxxxxxxxxxxxx Fonte: BRADY, (1989). 2.3.4 Potássio nos solos alagados O arroz por ser cultivado sob inundação beneficia-se das transformações físico- química que ocorrem no solo tendo sua fertilidade aumentada. Vários são os efeitos do alagamento nas características do solo entre eles: aumento do pH, maior disponibilidade dos cátions básicos e menor efeito tóxico pelo alumínio, mas também ocorre o aumento da toxidez pelo ferro. A forma do potássio não se modifica com o alagamento, pois esse elemento não participa das reações de redução. Porém sua disponibilidade é aumentada porque aumenta a solubilidade de vários cátions (cálcio e magnésio) provocando o deslocamento desses três 53
  • 56. cátions dos sítios de troca pelo manganês e, principalmente, pelo ferro. Essa pode ser uma das explicações para o aumento de disponibilidade de potássio com o passar dos dias após o alagamento (IRGA, 2001) (Gráfico 6). Gráfico 6: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Existem fortes indícios constatados pelos técnicos extensionistas do IRGA e CFC de que a fixação do potássio pelos colóides do solo tem extrema importância e devem ser consideradas de forma evidente nas recomendações de adubação potássica. Figura 17: Disponibilidade de potássio em dois solos distintos em função da sua CTC. Fonte: IRGA (2002). 2.3.4.1 Efeitos do alagamento na disponibilidade do potássio e sua relação com os demais nutrientes pH Fe Ca K NH4 Mn 54
  • 57. A matéria orgânica do solo é a fonte de energia e material celular para os microorganismos heterotróficos e seu tipo e teor condiciona a intensidade da atividade microbiana no solo. Os microorganismos heterotróficos utilizam dois caminhos bioquímicos para obter energia para suas funções metabólicas, sendo eles a respiração anaeróbica e a fermentação. Esses processos fornecem muito menos energia à vida microbiana do que a respiração aeróbica, portanto, nesses casos, na decomposição da matéria orgânica a assimilação dos seus produtos é mais lenta. Com o crescimento da área cultivada sob o sistema de cultivo mínimo, principalmente quando associada ao preparo mínimo de verão com a introdução de culturas de cobertura do solo, deve-se ficar atento para recomendar uma adubação correta, no momento adequado e em quantidades que não permitam a falta dos nutrientes nos momentos iniciais da lavoura, evitando comprometer seu desenvolvimento e resultado final. Nessa condição, deve- se observar dois nutrientes com muito cuidado: o nitrogênio e o potássio. Quando os microorganismos aeróbicos consomem o oxigênio presente no solo, eles tornam-se inativos ou morrem pela falta de oxigênio. Nesse momento, os microorganismos anaeróbicos, principalmente as bactérias, proliferam, usando basicamente a energia fornecida pela M.O., utilizando compostos oxidados do solo e produtos da decomposição da M.O., como receptores finais de elétrons (GOMES, 1999). Cabe lembrar que a difusão do oxigênio na água é cerca de 10.000 vezes mais lenta que no ar o que dificulta o seu suprimento para as camadas mais profundas nos ambientes alagados. Com o alagamento do solo ocorre o aumento da disponibilidade dos nutrientes, principalmente a partir da segunda semana (Gráfico 6), constatando-se teores de potássio, cálcio, magnésio, amônio e, também o aumento do pH do solo sendo essa reação química denominada de autocalagem. Ainda observa-se nesse Gráfico, que a quantidade de potássio na solução aumentou de 11,8 mg/dm3 , antes do alagamento, para mais de 20 mg/dm3 , no décimo dia do alagamento. O alagamento do solo proporciona inúmeros efeitos benéficos para a cultura do arroz, mas também favorece ao aparecimento de alguns efeitos maléficos, os quais serão analisados nessa monografia. 2.3.4.2 Comportamento do potássio sob alagamento É notório o aumento da disponibilidade do potássio nos solos alagados, e isso se dá 55