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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
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