Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” Eficiência agronômica de fontes alternativas de fósforo e modelo de predição do uso de fosfatos naturais Daniela da Silva Benedito Tese apresentada para obtenção do título de Doutora em Agronomia. Área de concentração: Solos e Nutrição de Plantas Piracicaba 2007 Daniela da Silva Benedito Engenheira Agrônoma Eficiência agronômica de fontes alternativas de fósforo e modelo de predição do uso de fosfatos naturais Orientador: Prof. Dr. LUÍS IGNÁCIO PROCHNOW Tese apresentada para obtenção do título de Doutora em Agronomia. Área de concentração: Solos e Nutrição de Plantas Piracicaba 2007 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP Benedito, Daniela da Silva Eficiência agronômica de fontes alternativas de fósforo e modelo de predição do uso de fosfatos naturais / Daniela da Silva Benedito.- - Piracicaba, 2007. 121 p. : il. Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 2007. Bibliografia. 1. Fertilizantes fosfatados 2. Fosfatos 3. Fósforo 4. Química do solo I. Título CDD 631.41 “Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor” 3 Ao grande Deus detentor de toda força e luz, sempre presente na caminhada da vida, rumando em busca da felicidade. OFEREÇO Ao meu filho, Luiz Felipe, meu Amor maior e mais pleno; À minha tão amada e querida mãe, Dirce, exemplo maior de mulher batalhadora e perseverante, que sempre lutou, e luta, para fazer o caminho pela vida cada dia mais feliz; A toda minha família, pessoas essenciais nessa trajetória. DEDICO 4 AGRADECIMENTOS À Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” e à Comissão de Pós-Graduação do Departamento de Ciência do Solo pela oportunidade concedida para realização do curso. Ao Luís Ignácio Prochnow, meu orientador, exemplo de ser humano, no sentido literal da expressão, e profissional, pelos ensinamentos de vida e profissão que me foram passados. Agradeço também pela imensa amizade, confiança, compreensão e paciência que teve durante todo o decorrer desse curso. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela concessão da bolsa de estudos. Ao meu namorado Leandro Pineda pelo companheirismo, amizade, respeito e presença especial em minha vida. Aos funcionários João e Leandro, técnicos do Laboratório de Fertilizantes do Departamento de Ciência do Solo – ESALQ/USP, pelo apoio constante na execução dos testes de solubilidade de fósforo. À Maria Cristina Motta de Toledo e Aline Silverol, integrantes da equipe Humifert, pelo constante auxílio na condução desse trabalho. À Fundação MT pelo grande apoio na condução do experimento para validação do PRDSS. Aos amigos Gean, Graziela, Eros e Rodrigo pela amizade, auxílio no desenvolvimento desse projeto e pelo ótimo convívio durante o curso e, especialmente ao amigo Adilson, pelos grandes auxílios estatísticos e companheirismo em todos os momentos. Aos estagiários Johnny e Larissa pelo auxílio na condução e avaliação dos experimentos. Às amigas Gladys, Camila, Susian, Lílian, Mara, Fernanda Carvalho e Josiane, pessoas muito especiais pela grande amizade, incentivo, diversão e muita força nessa fase. À funcionária Martinha, pessoa muito iluminada, pelas palavras carinhosas de apoio, incentivo, conselhos e, principalmente, verdadeira amizade demonstrada. 5 Às funcionárias Jackeline, Karina, Nancy, Marta e Flávia, do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP, pela constante cooperação no encaminhamento desse trabalho. Ao motorista Dorival, sempre muito solícito, pelas coletas das amostras de solo utilizadas na condução dessa pesquisa e aos funcionários Fernando e Hudso pelo auxílio na condução dos experimentos. A todos que direta ou indiretamente contribuíram para execução deste trabalho. 6 “Isso nós sabemos. Todas as coisas são conectadas como o sangue que une uma família... O que acontecer com a terra acontecerá com os filhos e filhas da terra. O Homem não teceu a teia da vida, ele é dela apenas um fio. O que ele fizer para a teia estará fazendo a si mesmo.” Ted Perry 7 SUMÁRIO RESUMO.............................................................................................................................. 9 ABSTRACT......................................................................................................................... 10 1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................. 11 Referências........................................................................................................................... 14 2 REVISÃO: FONTES ALTERNATIVAS DE FÓSFORO............................................. 16 Resumo................................................................................................................................. 16 Abstract................................................................................................................................. 16 2.1 Introdução....................................................................................................................... 17 2.2 Desenvolvimento............................................................................................................ 18 2.2.1 A importância do fósforo para as plantas.................................................................... 18 2.2.2 A necessidade de adubação fosfatada.......................................................................... 19 2.2.3 Reação do fósforo nos solos agricultáveis................................................................... 23 2.2.4 Fontes tradicionalmente empregadas........................................................................... 25 2.2.5 Fontes alternativas....................................................................................................... 28 2.2.5.1 Termofosfatos........................................................................................................... 29 2.2.5.2 Fosfatos naturais....................................................................................................... 33 2.2.5.3 Fosfatos naturais parcialmente acidulados............................................................... 37 2.2.5.4 Mistura de fontes de diferentes solubilidades........................................................... 41 2.2.3.5 Solubilização da rocha fosfática por materiais orgânicos......................................... 46 2.2.5.6 Outras fontes alternativas de fósforo........................................................................ 49 2.3 Conclusões...................................................................................................................... 52 Referências........................................................................................................................... 53 3 EFICIÊNCIA AGRONÔMICA DE COMPOSTOS ORGANO-FOSFATADOS OBTIDOS PELO PROCESSO HUMIFERT................................................................. 64 Resumo................................................................................................................................. 64 Abstract................................................................................................................................. 65 3.1 Introdução....................................................................................................................... 65 3.2 Desenvolvimento............................................................................................................ 69 8 3.2.1 Material e Métodos...................................................................................................... 69 3.2.1.1 Definição e caracterização das matérias primas usadas no processo Humifert........ 69 3.2.1.2 Funcionamento do equipamento Humifert............................................................... 71 3.2.1.3 Produção dos compostos.......................................................................................... 73 3.2.1.4 Caracterização dos materiais.................................................................................... 74 3.2.1.5 Experimentos agronômicos...................................................................................... 74 3.2.2 Resultados e discussão................................................................................................. 81 3.2.2.1 Produção dos compostos – testes de tempo de exposição dos materiais.................. 81 3.2.2.2 Eficiência agronômica de mistura de rocha fosfática de Patos de Minas com turfa submetidos ao processo Humifert............................................................................. 82 3.2.2.3 Eficiência agronômica de mistura de rocha fosfática de Arad ou rejeito de Tapira com turfa submetidos ao processo Humifert ........................................................... 83 3.3 Conclusões...................................................................................................................... 86 Referências........................................................................................................................... 87 4 MODELO DE PREDIÇÃO DO USO DE FOSFATOS NATURAIS EM CONDIÇÕES BRASILEIRAS....................................................................................... 89 Resumo................................................................................................................................. 89 Abstract................................................................................................................................. 90 4.1 Introdução....................................................................................................................... 90 4.2 Desenvolvimento............................................................................................................ 99 4.2.1 Material e métodos...................................................................................................... 99 4.2.2 Resultados e discussão................................................................................................. 104 4.3 Conclusão...................................................................................................................... 109 Referências........................................................................................................................... 109 APÊNDICES........................................................................................................................ 112 9 RESUMO Eficiência agronômica de fontes alternativas de fósforo e modelo de predição do uso de fosfatos naturais Os fertilizantes fosfatados (FF) mais utilizados na agricultura são solúveis em água, e requerem enxofre elementar e concentrados apatíticos de elevada qualidade para produção, conduzindo à subutilização dos depósitos de fosfato (perdas elevadas de P no beneficiamento). Conseqüentemente, é necessário estudar as fontes alternativas de P. Neste trabalho foram estudadas quanto à: (i) revisão de literatura que tenta mostrar a situação atual no Brasil e no mundo; (ii) produção alternativa de fonte de P que integra matéria orgânica e RF (Humifert); e (iii) utilização de software para predizer a eficiência agronômica (EA) de RF, relativamente às fontes de P solúveis em água. Na revisão da literatura foram enfatizados: tratamento térmico, acidulação parcial, compactação ou mistura com FF solúveis em água, tratamentos com resíduos orgânicos e/ou microrganismos. Outros aspectos apontaram: (i) condições gerais para utilizar fontes de P de elevada solubilidade em água e alternativas; (ii) manejo de solos prevendo solubilização de formas de P nativo e aumento na EA de fontes de P através de cultivos precedentes ou microrganismos; (iii) calcinação de RFs do tipo Ca-Al-P (crandallita); e (iv) necessidade de pesquisas com fontes alternativas de P em condições de casa-de-vegetação e campo. Quanto ao processo Humifert, um reator foi construído para trabalhar em escala de bancada. Os objetivos foram gerar informações sobre produção dos fertilizantes “Humifert” e testar a EA dos mesmos. Diversos testes foram conduzidos quanto às condições de operação do equipamento, como tempo de reação e solubilidade dos materiais produzidos. Dois experimentos agronômicos foram conduzidos em casa-de-vegetação, relacionando os resultados dos produtos obtidos no equipamento com fonte padrão de P. Esse processo conduz a desempenho agronômico superior da RF quando comparada a mesma sem submissão às reações. Embora algumas vantagens em aumento de produção devido ao Humifert, a solubilidade e os resultados agronômicos indicam necessidade de mais pesquisas para adequar as reações, para obter fontes de P de melhor qualidade. O software para predizer a eficiência das RFs denomina-se “Phosphate Rock Decision Support System” (PRDSS) e foi desenvolvido com colaboração entre “IFDC” e “IAEA”. O objetivo final é predizer a EA de RF específica relativamente a fontes de P de elevada solubilidade em água, considerando solo, características da RF, manejo do solo e clima na localidade. O experimento foi conduzido em Rondonópolis, em um LV com pH em água de 5,2, teor muito baixo de P e capacidade média de adsorção de P. As fontes de P utilizadas foram superfosfato simples, RF de Araxá e de Gafsa, aplicadas a lanço e incorporadas em 15 cm de solo, nas doses 60, 120 e 240 kg ha-1 de P O total. Um controle foi adicionado para cada fonte de 2 5 P. Os resultados de EAR para soja no campo foram de 100%, 51% e 97% para o SSP, RF Araxá e Gafsa, respectivamente. Os valores de EAR preditos pelo PRDSS foram de 33% e 100% para a RF Araxá e Gafsa, respectivamente, sendo consideradas boas estimativas da EAR real em condições brasileiras, inicialmente comprovando a aplicabilidade deste software para uso futuro. Palavras-chave: Fontes alternativas de fósforo; Eficiência agronômica relativa; Processo Humifert; Predição do uso de fosfatos naturais