XII Congresso Ecuatoriano de la Ciência del Suelo

EVALUACIÓN Y CONTROL DE LA FERTILIDAD DEL SUELO CON ÉNFASIS EN LA RESINA DE

INTERCAMBIOINTERCAMBIO

Dr. Luís Ignácio ProchnowDiretor Geral IPNI – Programa Brasil

P SOLO x P RESINARESINA TROCADORA DE ÍONSRESINA TROCADORA DE ÍONS

RESPOSTA DA SOJA A P

ROTEIRO DA APRESENTAÇÃOROTEIRO DA APRESENTAÇÃO

1. Introdução 2. Dinâmica do fósforo no sistema solo 3. Ajustes necessários para a avaliação da fertilidade do solo através de métodos analíticos 4 Resina de troca de íons 4. Resina de troca de íons 5. Resultados agronômicos 6. Considerações Finais

1 INTRODUÇÃO1. INTRODUÇÃO

Cultivo de uma área agrícola implica uma dúvida:

pH, P, K, Ca, Mg, S, micro, CTC, V% N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, Cl, ..

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DO SOLO EXIGÊNCIAS DA PLANTA

SÃO AS CARACTERISTÍCAS QUÍMICAS DO SOLO ADEQUADASÃ ÊPARA A MANUTENÇÃO DAS EXIGÊNCIAS DA PLANTA DE FORMA

A SE OBTEREM PRODUTIVIDADES ECONOMICAMENTE VIÁVEISDIANTE DOS INVESTIMENTOS REALIZADOS ?

DA MONTAGEM DE EXPERIMENTOS EM CASA-DE-VEGETAÇÃO ATÉ INFORMAÇÕES PRÁTICAS

50.012.5 25.00

SOIL C39% CLAYCORN

4th

CROPME S15

BFC

50.012.5 25.00

SOIL C39% CLAYCORN

4th

CROPME S15

BFC

50.012.5 25.00

SOIL C39% CLAYCORN

4th

CROPME S15

BFCSOIL C

39% CLAYCORN4th

CROPME S15

BFC

FIGURE 3c. DMY OF THE FIRST CORN CROP IN SOIL C (39% CLAY) AS RELATED TO THE RATE AND SOURCE OF SULFUR

14

16 S0 ME S15AS Reg S0Reg ME S15 Reg AS

DMY = 9,40 +0.682*X1/2

A

FIGURE 2. DMY OF THE FOURTH CORN CROP IN SOIL B (16% CLAY) AS RELATED TO THE SOURCE OF SULFUR

25

30

6

8

10

12

DM

Y, g

pot

-1 DMY = 9,40 +0.321*X1/2

DMY = 9,40 - 0.030*X1/2

C

B

0

5

10

15

20

No S So BFC MES15BFC

SO4 BFC So BTC MES15BTC

SO4 BTC

DM

Y, g

pot

-1

0 12,5 25 37,5 50

RATE OF SULFUR, mg kg-1

BFC BTCSULFUR SOURCE

DA MONTAGEM DE EXPERIMENTOS EM CONDIÇÕES DE CAMPO ATÉ INFORMAÇÕES PRÁTICAS

Table 1. Grain yield of wheat (kilograms/ha) at site A (Maracaju, MS).

Wheat = 2nd crop.

Tr. no. MA Fertilizer Replicate AV RAE

1st Crop 2nd Crop A B C D

1 BA CO CO 653 638 448 607 587 62 2 BA MAP MAP 874 887 1187 843 948 100 3 BA MAP - SEF MAP 1999 1390 1325 1459 1543 163 4 BA MAP + G MAP 1695 1871 1845 1911 1830 193 5 BA MAP CO 933 437 654 1321 836 88 6 BA MAP MAP - SEF 1438 1138 1306 1418 1325 140 7 BA MAP MAP + G 1986 2083 1981 1583 1908 201

AV 1368 1206 1250 1306 1283

S il F tilit E l ti

DA ANÁLISE A RECOMENDAÇÕES

Soil Fertility Evaluation

Sample pH O.M P K Ca Mg Al H+Al S BS CEC V% g dm-3 mg

dm-3 -------------------------------- mmolc dm-3 ----------------------------

A(0-20) 5,4 20 7 1,0 36 14 0 25 2 51 76,0 67

A (20-40) 4,4 14 4 0,7 23 6 12 42 3 29,7 71,7 41

B (0-20) 5,3 28 42 4,4 48 16 0 35 12 68,4 103,4 66

Several methods to evaluate soil nutrient bioavailability

ADVANTAGES OF SOIL CHEMICAL ANALYSIS

Anticipates Chemical ManagementAnticipates Chemical Management Reliable when properly adjusted Easily used on Routine BasisEasily used on Routine Basis Generally Not Expensive

Rate of P2O5 application considering regular farmer practice versus when utilizing soil chemical analysis.

Area Soil P (1) Rate of P2O5 P2O5 balance

Applied by farmer Required (2)Applied by farmer Required (2)

mg dm-3 ----------------- kg ha-1 ---------------

A 3 60 90 - 30

B 12 60 60 0B 12 60 60 0

C 28 60 30 + 30

(1) Soil P (mg dm-3): 0 – 6 = very low 7 – 15 = low 16 – 40 = medium 41 – 80 = high > 80 = very high( ) Soil P (mg dm ): 0 – 6 = very low, 7 – 15 = low, 16 – 40 = medium, 41 – 80 = high, > 80 = very high.(2) According to maize calibration and response curve studies by the resin method to evaluate the bioavailable pool of P

in the soil.

EXERCISE 1

The determination of P in a soil sample, using methodology 3“A”, revealed an amount of 4 mg dm-3 (very low). the

fertilizer recomendation to soybean in this case would be 100 kg ha-1 of P O An experiment under this field site100 kg ha 1 of P2O5. An experiment under this field site

showed that the soybean crop did not respond to P (3.5 t ha-1). Make comments regarding the effectiveness of ) g g

methodology “A”.

Spatial distribution of ph cacl2 0.01 mol l-1 (a). p (b). base saturation (c). and soil management recomendation (d) in farms são josé da barra. são joão de

cima e volta grande (sparovek & cooper 2003)

cima e volta grande (sparovek & cooper, 2003)

A B

Soil pH P

DCC

BS, %Management

A GOOD PROGRAM UNDER PRECISION AGRICULTURE NUTRIENT MANAGEMENTAGRICULTURE NUTRIENT MANAGEMENT

SHOULD INITIALLY, AND ABOVE ALL, HAVE AN EFFICIENT METHOD TO PROPERLY EVALUATEEFFICIENT METHOD TO PROPERLY EVALUATE THE BIOAVAILABILITY OF PLANT NUTRIENTS

2 DINÂMICA DO FÓSFORO NO2. DINÂMICA DO FÓSFORO NO SISTEMA SOLO

P reaction in the soil- two fundamental facts -two fundamental facts

Lindsay Fe-Al-P Solubility Diagram

P ADSORPTION TO SOIL Al/Fe Oxides

P FIXATION VERSUS SOIL CLAY CONTENTP AVAILABILITY/”LIABILITY”

PRECIPITATIONCa/Fe/Al-P Compounds

SPECIFIC ADSORPTIONMechanism of P adsorption to Al/Fe oxide surface. Phosphate bonding through one Al-O bond results in labile P; however, bonding through two Fe-O or Al-O bonds produces a stable structure that results in very little d ti f P

Solubility of Ca, Al and Fe phosphate minerals in soils.Source: (Lindsay, 1979, Chemical Equilibria in Soils, Wiley Interscience,

p.181)

desorption of P.Source: Havlin et al., 2005

P adsorption influenced by clay content.Source: (Sanchez and Uehara, 1980, The role of Phosphorus in Agriculture,

p. 480, ASA, Madison, Wis.)p )

Formas gerais de p no solo em termos de disponibilidadedisponibilidade

NAPLANTA

K 4

K 1 K 2 K 3

EMFERTILIZANTESÓLIDO

NASOLUÇÃODO SOLO

LÁBIL NÃO LÁBIL

K 5

NAS

K 5

NASÁGUAS DEDRENAGEM

Fonte: Raij, 1991.

Soil P reactions

NON LABILE P - LABILE P → SOLUTION P → PLANT

fonte: Havlin, 2005.

Exemplo da importância dos três processos que afetam a p p p qabsorção de macronutrientes pela cultura do milho

NutrienteQuantidade

necessária para9.200 kg/ha de grãos

Quantidade aproximadas supridas por

Interceptaçãoradicular Fluxo de massa difusão

Kg/ha Kg/ha

Nitrogênio 190 2 188 0

Fósforo 40 1 2 37Fósforo 40 1 2 37

Potássio 194 4 39 151

Cálcio 235 67 168 0

Magnésio 129 17 112 0

Enxofre 22 1 21 0

Fonte: Barber & Olson (1968).

3. AJUSTES NECESSÁRIOS PARA A AVALIAÇÃO DA FERTILIDADE DO

SOLO ATRAVÉS DE MÉTODOSSOLO ATRAVÉS DE MÉTODOS ANALÍTICOS

PROPERLY ADJUSTED TO LOCAL CONDITIONS

Correlation (What Methodology?) Calibration (numbers versus plant requirements)( p q ) Response Curves (What to Add?)

Correlation studies

120110100

A

d (%

)

908070

Rel

ativ

e Yi

eld

R2 = 0.75

P H2SO4 0.025 mol L-1 (mg dm-3)

6050

0 10 20 30 40 50 60R

2 4 ( g )

120

110B

d (%

)

10090

8070R

elat

ive

Yiel

d

R2 = 0.84

0 20 30 40 50 60 70

706050

P R i ( d 3)

R

P-Resin (mg dm-3)

Calibration studies

100100100

%)

%)

9090%

)90

TIVE

YIE

LD (

TIVE

YIE

LD ( 5050

TIVE

YIE

LD ( 50

REL

AT

REL

AT

REL

AT

Very LowVery Low LowLow MediumMedium HighHigh

Very HighVery High

00

Very Low Low Medium High

Very High

02X2XXX

NUTRIENT STATUS IN SOIL SAMPLENUTRIENT STATUS IN SOIL SAMPLE

002XX

NUTRIENT STATUS IN SOIL SAMPLE

0

Calibration studies

100(%)

Model and R2

E YI

ELD

CottonB

50

ELAT

IVE

Beans

Sugarcane

0

RE

0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

EXCHANGEABLE K (meq 100 cm-3)

Li it d i t t ã d t d tá i dLimites de interpretação de teores de potássio e de fósforo em solos

Teor Produção K+ trocávelP resina

Teor relativa K trocávelFlorestais Perenes Anuais Hortaliças

% Mmolc/dm3 mg/dm

Muito baixo 0-70 0,0-0,7 0-2 0-5 0-6 0-10u to ba o 0 0 0,0 0, 0 0 5 0 6 0 0

Baixo 71-90 0,8-1,5 3-5 6-12 7-15 11-25

Médio 91-100 1,6-3,0 6-8 13-30 16-40 26-60

Alto >100 3,1-6,0 9-16 31-60 41-80 61-120

Muito alto >100 >6,0 >16 >60 >80 >120

Fonte: Boletim Técnico 100 - IAC, 1996.

Response curve studies

A = Yield Response, B and C = Fertilizer

) LOW

se (K

g ha

-1) LOW

ld I

ncre

as

MEDIUM

Yie

HIGH

Kg P2O5 ha-1

Fa Fm Fb

RECOMENDATIONKg

ha-1

)LOW

RECOMENDATION CHART

Yiel

d In

crea

se (K

MEDIUM

Adubação mineral de plantio: Aplicar de acordo com a análise de solo e a produtividade esperada.Kg P2O5 ha-1

Fa Fm Fb

HIGH

Yield NitrogênioP resina, mg/dm3 K+ trocável, mmolc/dm3

0-6 7-15 16-40 >40 0-0,7 0,8-1,5 1,6-3,0 >3,0

t/ha N kg/ha P O kg/ha K O kg/ha (2)t/ha N, kg/ha P2O5, kg/ha K2O, kg/ha (2)

2-4 10 60 40 30 20 50 40 30 0

4-6 20 80 60 40 30 50 50 40 20

6-8 30 90 70 50 30 50 50 50 30

8-10 30 (1) 90 60 40 50 50 50 40

10-12 30 (1) 100 70 50 50 50 50 50

(1) É improvável a obtenção de alta produtividade de milho em solos com teores muito baixos de P independentemente da dose de adubo empregadaIMPORTANTE NOTAR QUE:(1) É improvável a obtenção de alta produtividade de milho em solos com teores muito baixos de P, independentemente da dose de adubo empregada.(2) Para evitar excesso de sais, no sulco de plantio, a adubação potássica para doses maiores que 50 kg/ha de K2O está parcelada, prevendo-se a

aplicação em cobertura.

IMPORTANTE NOTAR QUE:A DOSE É DEFINIDA POR ESTUDOS DE CURVA DE RESPOSTA, PARA CADA CLASSE DE TEOR (ESTUDOS DE CALIBRAÇÃO) ,

PARA DETERMINADO MÉTODO ANALÍTICO (ESTUDOS DE CORRELAÇÃO), PARA DETERMINADA FORMA DE COLETA DA AMOSTRA DE SOLO.

Fonte: Raij et al, 1996.

PROCEDURE HAS TO BE SPECIFIC FOR

METHODOLOGYAREA/REGION AND SOILS CONSIDEREDCULTIVATION SYSTEMSOIL DEPTH SAMPLING.

IMPORTANT ISSUES

PROPER SOIL SAMPLING Correct result = 10PROPER SOIL SAMPLINGUSE OF RELIABLE LABPRECISION AND ACCURACY

Correct result = 10Precise: 9, 10, 8, 9Accurate: around 10Precise but inaccurate: 22, 23, 21Accurate (AV), not precise: 7, 13, 6, 14

PRECISION AND ACCURACYCAREFULL INTERPRETATIONCAREFULL RECOMMENDATIONCAREFULL APPLICATIONCAREFULL APPLICATION

4. RESINA DE TROCA DE ÍONS

Soil P reactions

NON LABILE P - LABILE P → SOLUTION P → PLANT

Fonte: Havlin, 2005.

The ion exchange resin methodThe ion exchange resin method

H C ARTIFICIAL PHYSICAL PRODUCT H-C ARTIFICIAL PHYSICAL PRODUCT HIGH EXCHANGE CAPACITY BIO CHEMICAL PHYSICAL METHOD BIO-CHEMICAL-PHYSICAL METHOD RESIN WITH CEC OR AEC O O ( C ) MIXTURE OF TWO (ex.: P, Ca, Mg and K)

Schematic demonstration of P extracted from soils by ion exchange resinion exchange resin

Fonte: Better Crops/Vol. 93 (2009, Nº 1).

SOIL SAMPLE AND RESIN

16 h SHAKING

SEPARATION

1 h SHAKING

P QUANTIFICATION

NON LABILE P - LABILE P → SOLUTION P → PLANT

SOIL CHEMICAL ANALYSIS RESULT

M O P K Ca Mg Al H+Al S SB CTC

Resultado de análise química de terra de rotina

Amostra pHM.O. P K Ca Mg Al H+Al S SB CTC

V%g dm-3 mg

dm-3 mmolc dm-3

A(0-20) 5,4 20 7 1,0 36 14 0 25 2 51 76,0 67A (20-40) 4,4 14 4 0,7 23 6 12 42 3 29,7 71,7 41

B (0-20) 5,3 28 42 4,4 48 16 0 35 12 68,4 103,4 66

Li it d i t t ã d t d tá i dLimites de interpretação de teores de potássio e de fósforo em solos

Teor Produção K+ trocávelP resina

Teor relativa K trocávelFlorestais Perenes Anuais Hortaliças

% Mmolc/dm3 mg/dm

Muito baixo 0-70 0,0-0,7 0-2 0-5 0-6 0-10u to ba o 0 0 0,0 0, 0 0 5 0 6 0 0

Baixo 71-90 0,8-1,5 3-5 6-12 7-15 11-25

Médio 91-100 1,6-3,0 6-8 13-30 16-40 26-60

Alto >100 3,1-6,0 9-16 31-60 41-80 61-120

Muito alto >100 >6,0 >16 >60 >80 >120

Fonte: Boletim Técnico, 100, IAC, 1996.

RECOMENDATIONKg

ha-1

)LOW

RECOMENDATION CHART

Yiel

d In

crea

se (K

MEDIUM

Adubação mineral de plantio: Aplicar de acordo com a análise de solo e a produtividade esperada.Kg P2O5 ha-1

Fa Fm Fb

HIGH

Yield NitrogênioP resina, mg/dm3 K+ trocável, mmolc/dm3

0-6 7-15 16-40 >40 0-0,7 0,8-1,5 1,6-3,0 >3,0

t/ha N kg/ha P O kg/ha K O kg/ha (2)t/ha N, kg/ha P2O5, kg/ha K2O, kg/ha (2)

2-4 10 60 40 30 20 50 40 30 0

4-6 20 80 60 40 30 50 50 40 20

6-8 30 90 70 50 30 50 50 50 30

8-10 30 (1) 90 60 40 50 50 50 40

10-12 30 (1) 100 70 50 50 50 50 50

(1) É improvável a obtenção de alta produtividade de milho em solos com teores muito baixos de P independentemente da dose de adubo empregada(1) É improvável a obtenção de alta produtividade de milho em solos com teores muito baixos de P, independentemente da dose de adubo empregada.(2) Para evitar excesso de sais, no sulco de plantio, a adubação potássica para doses maiores que 50 kg/ha de K2O está parcelada, prevendo-se a

aplicação em cobertura.

Fonte: Raij et al, 1996.

AJUSTADO PARA CONDIÇÕES LOCAIS

Correlação (Qual a metodologia?) Calibração (interpretação) Curvas de Resposta (O que adicionar?)

Soybean P ResponseItiquira, MT

CONTROL SSP120 kg/ha of P2O5g 2 5

ARAXA GAFSAARAXA

4 Rs (4 Cs)4 Rs (4 Cs)

ERROS BÁSICOSFalta de reparos & manutenção

Esteiras faltando taliscas e com taliscas torcidas Aletas distribuidoras “desgastadas” 

EQUIPAMENTO COM MANUTENÇÃO

Disco com somente “2 aletas” 

Extraído de Pedro Henrique.

Fonte: Luz & Otto 2009

ADVANTAGES IERADVANTAGES IER

ACCURACY IN EVALUATING SOIL NUTRIENT BIOAVAILABILITY MULTI NUTRIENT EXTRACTION/EVALUATION (P, Ca, Mg, K) NEW POSSIBLE ELEMENTS (ex.: S) LOW COST LOW COST AMPLIFIED RANGE FOR NUTRIENT INTERPRETATION

(Sufficiency levels)(Sufficiency levels) P EVALUATON IN SOILS RECEIVING PR

5. RESULTADOS AGRONÔMICOS

Effectiveness of p soil extractors(70 scienfic papers)( p p )

METHODCOEFICIENTT OF DETERMINATION (%)

METHOD( )

ACID ALCALINE/NEUTRAL pH NOT SPECIFIEDResin 84 83 69Olsen 47 52 58Mehlich 1 56 39 41Bray 1 53 25 48

Fonte: Adaptado de Silva e Raij (1999).

Effectiveness of the pre treatmentof the resin

SOILCOTTON (Kg ha-1) RESIN-HCI RESIN-NaCI RESIN-NaHCO3

NO P WITH P pH(mg dm-3) P pH

(mg dm-3) P pH(mg dm-3) P

1 3.678 3.673 3.37 3 5.58 5 6.78 362 2.058 2.244 3.34 2 5.29 1 6.79 12

Fonte: RAIJ et al. (1986).

Eff i f diff h d li iEffectiveness of different p methodoligies

Evaluation of P bioavailability

TSP BeforeSeeding

(STANDARD)

Fertilizers Applied 75 Prior to Seeding

TSP Low Reactive PR Calcined Al-Py ( )Valor Index Value Index Value Index Value Index

P uptake bysoybean

(mg pot-1)4.3 100 2.3 53 1.1 27 1.7 40

P resinP resin(mg dm-3) 12.7 100 7.9 62 1.7 11 4.9 39

P Bray 1(mg dm-3) 37.9 100 39.6 105 7.9 21 39.4 104

P Mehlich 1( d 3) 27.9 100 24.6 88 42.8 153 15.0 54(mg dm-3)

Fonte: Raij & Quaggio, 1999.

Effect of soil pH in the amount of p in plant leaf and soil p by different methodologies

Crop and Location pHC CI

Leaf P( K 1)

Soil P (mg dm-3)M hli h 1 B 1 Ol R i

different methodologies

Crop and Location CaCI2 (g Kg-1) Mehlich 1 Bray 1 Olsen Resina

BeansPariqüera-AçuOrganic Soil

3.8 d * 2.44 b 17 a 20 a 41 a 33 b4.2 c 3.21 a 18 a 21 a 33 b 36 ab4.7 b 3.25 a 18 a 20 a 26 c 38 ab5.1 a 3.26 a 19 a 18 a 19 d 43 ag5.2 a 3.25 a 20 a 19 a 21 d 43 a

SunflowerMococa\Ultisol

4.3 c 2.79 c 12 b 24 a 17 a 22 b4.6 c 3.27 b 12 b 22 a 17 a 26 ab5.3 b 3.81 a 16 a 25 a 16 a 33 ab5 5 ab 3 87 a 15 a 20 a 12 a 35 aUltisol 5.5 ab 3.87 a 15 a 20 a 12 a 35 a5.7 a 3.80 a 16 a 20 a 12 a 37 a

SoybeanMococaUlti l

4.3 a 1.85 c 6 a 15 a 10 a 13 c4.8 d 2.06 bc 7 a 16 a 11 a 16 c5.5 c 2.44 ab 5 a 13 a 7 a 17 bc6 1 b 2 26 7 17 8 22 bUltisol 6.1 b 2.26 a 7 a 17 a 8 a 22 ab6.4 a 2.55 a 7 a 15 a 8 a 27 a

SoybeanRibeirão Preto

Oxisol

4.5 d 2.35 b 9 a 20 a 18 a 16 c4.9 c 2.69 ab 8 a 22 a 15 ab 19 bc6.1 b 2.88 a 8 a 20 a 13 ab 23 bOxisol 6.6 a 2.85 a 10 a 24 a 12 b 34 a

Fonte: RAIJ e QUAGGIO (1990).

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Mais Informações

Better Crops/Vol. 93 (2009, Nº 1) Inf. Agronomicas/ Nº 74, 2009

Fonte: RAIJ et al.

EXERCISE 2EXERCISE 2

The determination of P in a soil sample revealed anamount of 4 (low) and 24 (medium) mg dm-3 for ( ) ( ) g

methodologies “B” and “C”, respectively. An experimentunder this field site showed that the adition of 100 kg ha-

1 f P O i d i i ld f 3 8 t 7 5 t h 11 of P2O5 increased maize yield from 3.8 to 7.5 ton ha-1. respectively. Which of the two methodologies was more

effective to evaluate soil P bioavailability?effective to evaluate soil P bioavailability?

A GOOD PROGRAM UNDER PRECISION AGRICULTURE NUTRIENT MANAGEMENT SHOULDAGRICULTURE NUTRIENT MANAGEMENT SHOULD INITIALLY, AND ABOVE ALL, HAVE AN EFFICIENT

METHOD TO PROPERLY EVALUATE THE BIOAVAILABILITY OF PLANT NUTRIENTS

WE SHOULD NOT MAKE OURSELVES CONFORTABLEWE SHOULD NOT MAKE OURSELVES CONFORTABLE. NEW AND BETTER POSSIBILITIES MAY EXIST.

TEST THE EFFECTIVENESS OF CURRENT METHODSTEST THE EFFECTIVENESS OF CURRENT METHODS UNDER SITE FIELD CONDITIONS

HOW ARE THE METHODS FOR SOIL ANALYSIS EVALUATING THE BIOAVAILABILITY OF NUTRIENTS IN

YOUR REGION ?

SUCCESS TO ALL OF YOUSUCCESS TO ALL OF YOU,SUCCESS TO AGRICULTURE,AND THANK YOU VERY MUCHAND THANK YOU VERY MUCHFOR YOUR KIND ATTENTION

Website:http://www.ipni.net

Telefone/fax – Brasil Office:55 (19) 3433-3254