UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU EFICIÊNCIA DA APLICAÇÃO DE RESÍDUO BIOLÓGICO DO BRANQUEAMENTO DE ARGILA COMO QUELATIZANTE DE ZINCO NA ADUBAÇÃO FOLIAR DO CAFEEIRO (Coffea arabica L.) ROSANA CAVALCANTE DOS SANTOS Engª. Agrônoma - Ms Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Campus de Botucatu, para a obtenção do título de Doutor em Agronomia - Área de Concentração em Energia na Agricultura. BOTUCATU – SP Junho– 2003 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU EFICIENCIA DA APLICAÇÃO DE RESÍDUO BIOLÓGICO DE BRANQUEAMENTO DE ARGILA COMO QUELATIZANTE DE ZINCO NA ADUBAÇÃO FOLIAR DO CAFEEIRO (Coffea arabica L.) ROSANA CAVALCANTE DOS SANTOS Engª. Agrônoma - Ms. Orientador: Prof. Dr. Ademércio Antonio Paccola Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP – Campus de Botucatu, para a obtenção do título de Doutor em Agronomia – Área de Concentração em Energia na Agricultura. BOTUCATU – SP Junho– 2003 iv BIOGRAFIA DO AUTOR ROSANA CAVALCANTE DOS SANTOS, filha de Romeu Graça dos Santos e Iêda Cavalcante dos Santos, nasceu em Rio Branco, Estado do Acre, no dia 04 de abril de 1972. Em 1990, iniciou o curso de Engenharia Agronômica pela Universidade Federal do Acre – UFAC, concluindo-o em 1995. Em junho de 1995, ingressou na Secretaria de Desenvolvimento Agrário, do Estado do Acre. Em 1996, atuou no Instituto de Meio Ambiente do Acre (IMAC), órgão ligado a Secretaria Estadual do Meio Ambiente do Estado do Acre, junto aos departamentos de Impacto Ambiental e Educação Ambiental. De fevereiro a dezembro de 1997 participou do Curso de Especialização “strictu sensu”, na área de Engenharia em Saúde Pública e Ambiental, oferecido pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo -USP. Em 1998, iniciou o curso de pós-graduação (Mestrado) em Agronomia, Área de concentração Energia na Agricultura, Faculdade de Ciências Agrária, Universidade Estadual Paulista – UNESP, concluindo-o em 2000, em fevereiro do mesmo ano, iniciou o Curso de pós-graduação (Doutorado), Área de concentração Energia na Agricultura, Faculdade de Ciências Agrária, Universidade Estadual Paulista – UNESP, concluindo-o em 2003. Atualmente desenvolve suas atividades na Secretaria de Produção do Estado do Acre. v A DEUS Que sempre esteve comigo, que me amparou, protegeu e me inspirou nesta luta que hoje se torna conquista. AGRADEÇO Aos meus amores Maria Clara, André e Amauri. À minha mãe Iêda Cavalcante dos Santos. DEDICO A querida amiga Edinei Viana Costa Leite, anjo bom, que cuidou carinhosamente dos meus filhos, como se fossem seus. OFEREÇO vi AGRADECIMENTOS Ao meu amigo e orientador professor Doutor Ademércio Antônio Paccola pelos ensinamentos durante o desenvolvimento deste trabalho, mais principalmente pela amizade que o tempo afirmou. Aos Prof. Dr. Sérgio Hugo Benêz e Cleber Pereira Lanças pelo apoio e crédito na minha pessoa. Ao Professor Dr. Antenor Pasqual pela amizade e atenção dispensada. Ao Professor Edson Luiz Furtado pela amizade, conversas e sugestões mediante a este e outros trabalhos. Ao Professor Dr. Silas Macedo da Silva pelo companherismo, sugestões e estímulos dados durante a execução desta pesquisa. Ao professor José Raimundo de Souza Passos da Bioestatística pelo desprendimento e imprescindível ajuda na análise estatística. Aos funcionários e professores do Departamento de Ciência Ambientais em nome do Prof. Dr. Francisco João Escobedo, Isaura Pessoa, Silvia Regina Garcia, Selma Miranda, Aparecido Pires de Campos e Valdomiro Rossi. Aos professores e colegas do Departamento de Recursos Naturais pela amizade e disponibilidade. Aos funcionários da Fazenda Lageado pelo auxílio indispensável. Em especial ao Mário, Marcos e Divino. Aos professores e colegas do curso de pós graduação pela convivência e amizade. vii Aos funcionários do Laboratório de Análises de Solos e Plantas pelo auxílio na execução das análises químicas sempre gentis e prestativos. Aos funcionários da biblioteca e da seção de Pós-Graduação por toda a assistência. As estagiárias Nancy de Souza Miura e Beatriz Maria Ferrari pela disponibilidade e auxílio na fase final dos experimentos. Aos amigos que fiz e que jamais esquecerei, tornando destes os melhores anos da minha vida: Daniela, Ana, Ariane e Gilberto, Alessandra, Giseli e CD, Magali, Ilka, Fernando Colen e Keila, Ana Lia, Keila, Luiz Fernando e tantos outros que tornaram tão agradável a minha estada em Botucatu. À Paula, Fernanda, Adriana e Fabiana pela ajuda na coleta dos experimentos e pelas vezes que cuidaram carinhosamente do André e da Maria Clara como “baby sitter”. Aos cunhados e cunhadas pela acolhida e grande apoio nas horas difíceis. À UNESP – LAGEADO através do Departamento de Recursos Naturais pela Oportunidade e crédito no meu trabalho. Ao Estado do Acre pela liberação para estudo e suporte financeiro, em nome da Secretaria de Estado de Produção. A todos que colaboraram direta ou indiretamente, meu muito obrigado. viii S U M Á R I O página 1. RESUMO.................................................................................................... 1 2. SUMMARY................................................................................................ 3 3. INTRODUÇÃO.......................................................................................... 5 4. REVISÃO DE LITERATURA................................................................... 7 4.1. Aproveitamento de resíduos na agricultura.......................................... 7 4.2. Importância do zinco na adubação do cafeeiro..................................... 9 4.3. Disponibilização do zinco.................................................................... 12 4.3.1 Zinco no solo................................................................................ 12 4.3.2 Zinco na Planta............................................................................. 13 4.3.3 Fornecimento de zinco.................................................................. 16 4.4. Zinco quelatizado (complexado).......................................................... 18 5. MATERIAL E MÉTODOS........................................................................ 23 5.1. Obtenção do resíduo biológico quelatizante........................................ 23 5.2. Produção Quelato Biológico (Bio)....................................................... 25 5.3. Experimento em casa de vegetação......................................................... 26 5.3.1. Instalação do experimento........................................................... 26 5.3.2. Tratamentos e delineamento experimental ................................. 27 5.3.3. Aplicação dos tratamentos e condução do experimento............. 29 5.3.4. Coleta de dados e avaliações....................................................... 30 5.3.4.1. Biometria ........................................................................ 31 5.3.4.2. Análise foliar................................................................... 31 5.3.5. Análise estatística........................................................................ 32 5.4. Experimento de campo............................................................................ 33 5.4.1. Caracterização da área experimental........................................... 33 5.4.2. Tratamentos e Delineamento experimental................................. 35 5.4.3. Aplicação dos tratamentos e condução do experimento............. 36 5.4.4. Coleta de dados e avaliações....................................................... 37 5.4.5. Análise estatística........................................................................ 39 ix 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................... 40 6.1. Experimento em casa de vegetação...................................................... 40 6.1.1. Análise foliar............................................................................. 40 6.1.2. Análise biométrica..................................................................... 45 6.2. Experimento de campo......................................................................... 49 6.2.1. Análise foliar ............................................................................ 49 6.2.2. Análise de solos......................................................................... 62 6.2.3. Produtividade............................................................................. 63 7. CONCLUSÕES.......................................................................................... 68 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................ 69 9. APÊNDICE................................................................................................. 82 x LISTA DE TABELAS Tabela página 1. Concentrações de Fe, Cu, Mn, Zn, Ca, Mg, Na, Cr, Pb, Hg , Mo, S, Al, Sn, V, Ni, Si, Cd, P, K, B, Co no resíduo biológico em mg L-1 determinados por Espectrometria de Emissão em Plasma de Argônio Induzido- ICP-AES.................................................................................. 25 2. Análise químicas de folhas de cafeeiro para o experimento em casa de vegetação, antes da aplicação dos tratamentos....................................... 26 3. Características químicas de amostras de solo do experimento em casa de vegetação, antes da calagem................................................................. 27 4. Tratamentos utilizados no experimento em casa de vegetação................. 28 5. Determinações analíticas do produto comercial Fertamim-café produzido pela Indústria Química Iharabras S.A...................................... 29 6. Determinações analíticas do produto comercial Dacafé produzido pela Indústria Química Stoller S. A.................................................................. 29 7. Análise químicas de folhas do cafeeiro, para o experimento de campo, antes da aplicação dos tratamentos........................................................... 34 8. Características químicas de amostras de solo coletadas nas camadas de 0-20 cm de profundidade, antes da instalação do experimento de campo. 34 9. Tratamentos utilizados no experimento em campo................................... 36 10. Médias de teores foliares de macro e micronutrientes 30 dias, após a terceira aplicação dos tratamentos............................................................ 41 11. Teor de zinco nas folhas do cafeeiro em mg Kg-1 coletadas 120 dias após a última aplicação dos tratamentos.................................................. 43 12. Teor de cobre nas folhas do cafeeiro mg Kg-1 coletadas 120 dias após a última aplicação dos tratamentos.............................................................. 44 13. Teor de cálcio, boro, cobre, ferro e zinco nos grãos de café, em função da aplicação dos tratamentos................................................................... 58 14 Teor de potássio, enxofre, boro, cobre, manganês e zinco em casca de grãos de café, em função da aplicação dos tratamentos.......................... 60 xi LISTA DE FIGURAS Figura página 1. Esquema de quelatização do zinco.............................................................. 19 2. Início do branqueamento biológico do caulim............................................ 24 3. Término do branqueamento biológico do caulim........................................ 24 4. Vista parcial do experimento em casa de vegetação................................... 28 5. Vista parcial do experimento de campo...................................................... 35 6. Comprimento de ramos, comprimento e largura de folhas aos 6 e 12 meses da aplicação dos tratamentos............................................................ 46 7. Número de folhas e ramos de plantas de cafeeiro aos 6 e 12 meses da aplicação dos tratamentos............................................................................ 47 8. Área foliar de plantas de cafeeiro aos 6 e 12 meses da aplicação dos tratamentos.................................................................................................. 48 9. Análise do teor de nitrogênio, potássio e fósforo nas folhas de cafeeiro em g Kg-1..................................................................................................... 50 10. Análise do teor de enxofre, magnésio e cálcio nas folhas de cafeeiro em g Kg-1........................................................................................................... 52 11. Análise do teor de manganês, ferro, cobre e boro nas folhas de cafeeiro em mg Kg-1................................................................................................. 54 12. Análise do teor de zinco nas folhas de cafeeiro em mg Kg-1...................... 56 13. Comportamento de macro e micronutrientes no solo após a aplicação dos tratamentos................................................................................................ 62 14. Produtividade média dos anos agrícolas 2000/2001 (antes da aplicação dos tratamentos) e 2001/2002 (após a aplicação dos tratamentos) em saca hectare......................................................................................................... 63 15. Traslocação de zinco para os fruto em função da produção por hectare.... 66 1 1. RESUMO O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do resíduo obtido a partir do processo de branqueamento biológico do caulim, utilizado como quelatizante de zinco, na adubação foliar do cafeeiro (Coffea arabica L. variedade “Catuaí Vermelho). Para que fossem alcançados os objetivos propostos foram realizados 2 experimentos: um em casa de vegetação com mudas de cafeeiro e outro, no campo, com cafeeiros em produção. O experimento em casa de vegetação foi desenvolvido no Departamento de Recursos Naturais na Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista (FCA/UNESP) em Botucatu - SP no período de janeiro de 2001 a agosto de 2002. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com 10 tratamentos e 5 repetições, constituídas por 2 plantas/vaso, totalizando 100 plantas. Os tratamentos constaram da aplicação do resíduo biológico quelatizante (Bio) em 4 concentrações crescente de zinco com nível constante de boro, manganês, cobre e molibdênio, comparados com resíduo biológico quelatizante mais sulfato de zinco sem a adição dos demais micronutrientes; resíduo biológico quelatizante puro; sulfato de zinco em água, sem micronutrientes; dois produtos comerciais (Fertamim e Dacafé) e testemunha (água). Os dados utilizados para as análises estatísticas foram: a) biometria das plantas (tamanho dos ramos, número de folhas, número de ramos, área foliar, comprimento e largura de folhas e altura das plantas) e b)análise química das folhas (macro e micronutrientes). 2 O experimento de campo foi conduzido na Fazenda Experimental Lageado, pertencente a Faculdade de Ciências Agronômicas/UNESP. Conduzido, durante 2 anos, em uma lavoura cafeeira (Coffea arabica L. var. Catuaí Vermelho) com 10 anos de idade em espaçamento de 4,0 × 1,5 m. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com 11 tratamentos e 4 repetições, sendo a parcela constituída de 10 plantas na mesma linha de plantio. Os tratamentos constaram da aplicação do resíduo biológico quelatizante (Bio) em 6 concentrações crescente de zinco com nível constante de boro, manganês, cobre e molibdênio, comparados com resíduo biológico quelatizante mais sulfato de zinco sem a adição dos demais micronutrientes; sulfato de zinco em água, sem micronutrientes; dois produtos comerciais (Fertamim e Dacafé) e testemunha (água). As pulverizações em três aplicações foram realizadas nos meses de outubro, dezembro e fevereiro. Os dados utilizados para as análises estatísticas foram: análise química das folhas, solo, grãos, cascas e resultado de produtividade. As variáveis estudadas, em uma única época, foram submetidas ao teste de comparações múltiplas (Tukey 5% de probabilidade). Para variáveis determinadas em diferentes épocas, utilizou-se o modelo estatístico de parcelas subdivididas no tempo ("Split- Plot in time"). As pulverizações foliares do quelatizante biológico nas concentrações de zinco estudadas, resultaram em teores crescentes de zinco, nas folhas do cafeeiro, apresentando maior estabilidade até 120 dias para o experimento em casa de vegetação e 60 dias para o experimento de campo. A adição de micronutrientes balanceados (Zn, B, Cu, Fe e Mn) ao quelatizante biológico, além melhorar o equilíbrio nutricional das plantas proporcionou efeito sinégico, diminuindo a incompatibilidade de absorção para alguns nutrientes com reflexos na produtividade e maior translocação de zinco para os frutos. Não foi verificado efeito fitotóxico do quelato biológico em qualquer das concentrações propostas. 3 EFFICIENCY OF THE BIOLOGICAL RESIDUE OF THE CLAY BLEACHING AS CHELATED OF ZINC IN THE MANURING TO FOLIATE OF THE CAFFEE PLANTS (Coffea arabica L.). Botucatu, 2003. 84f. Tese (Doutorado em Agronomia – Energia na Agricultura) – Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Author: ROSANA CAVALCANTE DOS SANTOS Adviser: ADEMÉRCIO ANTONIO PACCOLA 2. SUMMARY The present work had the objective evaluates to efficiency of the residue obtained starting from the process of biological bleaching of the kaolin used as chelate of zinc in the manuring to foliate of the coffee plants (Coffea Arabic L. variety " Red Catuaí). Two experiments were accomplished: one with coffee plants seedlings green house, and another one, with coffee plants in yeld The greenhouse experiment was developed in the Department of Natural Resources in University of Agronomic Sciences of the From São Paulo State University (FCA/UNESP) in Botucatu - SP in the period of January of 2001 to August of 2002. The experimental delineament was casualized entirely, with 10 treatments and 5 repetitions, constituted by with 2 plants in each vase, totaling 100 plants. The treatments consisted of the application of the residue biological quelatizante (Bio) in 4 concentrations growing of zinc with constant level of boron, manganese, copper and molybdenum, compared to chelated biological residue zinc sulfate and without the addition of the other micronutrientes; pure chelated biological residue; zinc sulfate without micronutrientes in water; two commercial products (Fertamim and Dacafé) and testifies (water). The data used for the statistical analyses were: a) biometry of the plants (branches size, number of leaves, number of branches, foliate area, length and width of leaves and height of the plants); b) chemical analysis of the leaves (macro and micronutrients). The yield experiment was realized in Experimental Finance Lageado, belongs Agronomic Science Faculty/UNESP - Botucatu for 2 years, in a coffee cafeeira 4 farming (Coffea arabic L. var. Red Catuaí) with 10 years old spaced 4,0 x 1,5 m. the experimental delineament was casualized blocks with 11 treatments and 4 repetitions. The constituted portion was10 plants in the same planting line. The treatments consisted of the application of the residue biological quelatizante (Bio) in 6 zinc growing concentrations with boron, manganese, copper and molybdenum constant level, compared with chelated biological residue added of zinc sulfate, and without the other micronutrientes; zinc sulfate without others micronutrientes; two commercial products (Fertamim and Dacafé) and a testifies (water) The foliar sprays were done in three applications were accomplished in October, December and February. The data used for the statistical analyses they were: chemical analysis of the leaves, soil, grains, peels and productivity result. The studied variables, in an only time, they were submitted to the test of multiple comparisons (Tukey 5% of probability). For certain variables in different times, the statistical model of portions was used subdivided in the time (" Split-Plot in time "). The foliar sprays with biological chelated with growing concentrations of zinc, resulted in a proportional increase in the tenor of zinc in the coffee leaves. They present larger stability of the tenors foliate zinc to 120 days for the greenhouse experiment and 60 days for the yield experiment. The addition of balanced micronutrientes (Zn, B, Cu, Fe, Mn and Mo) to the biological chelate, beyond to improve the balance nutricional of the plants. They decreased the absorption incompatibility of some nutrients and conduct to a larger production and translocation of zinc for the grains. Toxicant effect of the biological chelate was not verified in any of the proposed concentrations. Keywords: Zinc chelate, biological residue, Coffea arabica. 5 3. INTRODUÇÃO Desde o início de nossa civilização o ar, o solo e os cursos d’água foram usados como forma natural de descarte dos resíduos gerados pela atividade humana. A preocupação atual com o volume e destino desses resíduos tem origem na conscientização de que não se pode continuar considerando a natureza como fonte inesgotável de recursos que o homem necessita para viver, como sítio para descarte indiscriminado de seus resíduos e sobretudo da conscientização de que o nosso meio tem uma capacidade específica, limitada para a depuração do que lhe é adicionado. Existem, atualmente, vários métodos de descartes de resíduos, porém estes não são considerados suficientes para acomodar uma crescente quantidade de resíduos produzidos, e o uso, as vezes indiscriminado, dessas soluções ou complicações de seu mecanismo, podem levar à situações críticas de deterioração do ambiente, trazendo conseqüências indesejáveis, como a poluição das reservas hídricas e do solo, comprometendo o seu uso futuro. Uma forma de minimizar o problema do descarte de resíduo é a sua reciclagem, mediante uma análise abrangente de suas características, potencial de uso e conseqüência desse uso, e nesse aspecto surge como alternativa a reciclagem do resíduo através de seu uso agronômico. Neste contexto é importante salientar que o aproveitamento de resíduos deve ser conduzido no sentido de não só eliminar a sua nocividade, mas também tornar útil o seu uso, quer como fonte de nutrientes para as culturas, ou como condicionador 6 do solo. Nesses casos é possível que o resíduo se torne um subproduto, passando a ter um valor comercial. A produtividade agrícola, entre outros fatores, está diretamente relacionada com a fertilidade do solo e esta, por sua vez, depende de vários fatores tais como: capacidade de troca catiônica, matéria orgânica, disponibilidade de fosfato entre outras. A quantidade e qualidade dos nutrientes necessários ao bom desenvolvimento das plantas quer pela ação natural quer pela ação do homem, nem sempre estão disponíveis para a planta, sendo necessária a utilização de corretivos e fertilizantes. Recentemente os adubos quelatizados vêm se destacando no mercado de fertilizantes por apresentarem um alto índice de eficiência de absorção e produtividade agrícola especialmente em relação aos micronutrientes. É importante salientar que o Brasil é um país de enorme potencial agrícola e com baixa produção interna de fertilizantes e depende da importação de grande quantidade de insumos. O resíduo do branqueamento de argilas obtido, via ação microbiológica pode se tornar um quelatizante com grande potencial de uso agrícola. Na obtenção do resíduo biológico quelatizante foram utilizados processos químicos não poluentes que demandam instalações e sistemas de controle ambiental eficientes e pouco dispendiosos. Trata-se de uma tecnologia branda, não poluente, não impactante e extremamente barata (SANTOS et al., 2000a, SILVA et al., 2002a). O café é um dos principais produtos na pauta das exportações brasileiras, sendo grande fornecedor de receitas cambiais e gerador de empregos o que lhe imprime importante função social. Esta cultura ao longo de sua vida útil apresenta alta sensibilidade a desequilíbrios nutricionais (macro e micronutrientes) que dificultam a obtenção de produtividades economicamente viáveis. Dentre os principais micronutrientes indispensáveis a cultura do cafeeiro destaca-se o zinco (Zn) importante ativador enzimático, precursor hormonal e envolvido na síntese de aminoácidos. Sendo assim o presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade e a eficiência da aplicação do resíduo obtido a partir do branqueamento biológico do caulim, como alternativa quelatizante de zinco para a adubação foliar do cafeeiro (Coffea arabica L.). 7 4. REVISÃO DE LITERATURA 4.1 Aproveitamento de resíduos na agricultura Todo processo industrial visa transformar uma ou várias matérias primas em produtos. Entretanto, além dos produtos de geração intencional, outros subprodutos são normalmente gerados: alguns com valor comercial variável podem ressarcir os custos de sua manipulação e transportes, outros, entretanto, sem qualquer valor comercial imediato, não podem ser indefinidamente acumulados no local e sua remoção passa a constituir um ônus à industria. Portanto, a esses resíduos industriais de natureza sólida, líquida ou gasosa ou alguma outra forma é necessário dar-se um destino. A solução mais cômoda e de menor custo, é descartá-lo irresponsavelmente no ambiente (solo, rios, mar e ar), ocasionando a poluição ambiental. O problema agrava-se porque as indústrias em função da mão-de-obra localizam-se em regiões de elevada densidade demográfica, já sobrecarregadas por despejos de esgoto sanitário e lixo urbano (EIRA, 1999). Os impactos da poluição ambiental dependem da carga do poluente, isto é, da quantidade e tipos de resíduos, e da capacidade de autodepuração do ambiente em que são descartados. Neste particular, os resíduos podem ser de natureza biodegradável ou não. Quando tóxicos, além dos impactos mais alarmantes, que levam à mudanças da fauna , flora e microbiota, outros efeitos impactantes, embora não evidenciados de imediato, podem ocorrer pela transferência de metais pesados às cadeias tróficas. Esta transferência pode causar danos aos ciclos reprodutivos de espécies, quebra de ligações ou interações na cadeia trófica, 8 mutações, além de atingir o homem no topo dessa cadeia e causar desequilíbrios biológicos de conseqüências imprevisíveis ( BLAZEJ & PRIVAROVA, 1991). Segundo Matiazzo-Prezotto (1992), para minimizar os efeitos das cargas poluidoras, podem ser empregados vários processos que podem ser: recuperação ou utilização dos resíduos no processo industrial, modificação do processo industrial para diminuir ou eliminar os resíduos, transporte e armazenagem para locais “adequados” (lançamento submarino, injeção em poços profundos, aterros etc.) e, tratamento dos resíduos. De acordo com Glória (1992), a utilização agronômica de resíduos pressupõe um número bem diverso de aplicações entre os quais: alimentação animal, substrato para fermentações, fabricação de fertilizantes orgânicos ou organo-minerais entre outras. O uso de resíduos agroindustriais atuando como fonte de nutrientes para as culturas e como condicionador do solo, vem sendo uma prática cada vez mais constante na agricultura brasileira. Neste contexto, os resíduos são tidos atualmente como potencial energético e passíveis de uso em muitos processos agrícolas e agro-industriais (ABAG, 1993). Inúmeros são os exemplos bem sucedidos da utilização de resíduos na agricultura, é o caso dos resíduos produzidos pela agroindústria sucro-alcooleira. Demattê (1992), relatou que as unidades produtoras de açúcar e álcool geram uma série de subprodutos entre eles a vinhaça, a torta de filtro, o bagaço, as cinzas de caldeira e a fuligem, sendo que alguns podem voltar para a lavoura na forma de fertilizantes e se, adequadamente usados no solo, tenderão a melhorá-lo com aumento da produtividade. Santos & Akiba (1996), trabalhando com adubo foliar orgânico, obtido a partir da fermentação de esterco bovino, comprovaram a importância deste biofertilizante na melhoria da qualidade e fertilidade do solo, podendo ser considerado uma boa fonte recuperadora de solos fracos e depauperados, com considerável concentração de macro e micronutrientes. Os autores ressaltaram também, a importância do biofertilizante quanto a estimulação da proteosíntese, com conseqüente aumento da resistência às fitomoléstias, inclusive as de causa virótica, bem como efeito inibidor no desenvolvimento de fitopatógenos. Com o objetivo de inserir práticas naturais no processo produtivo de pomares, cafezais, hortas, floricultura e pastagens, vem sendo desenvolvidos vários fertilizantes orgânicos no intuito de oferecer sustentabilidade ao agricultor, realizando o processo cíclico de nutrição e proteção vegetal. Como exemplo a isto pode-se citar Santos & 9 Pacolla (2000b), que trabalhando com um biofertilizante obtido a partir do resíduo biológico do branqueamento de argilas, provou ser este um quelatizante orgânico de alta eficiência na absorção de macro e micronutrientes para nutrição de plantas de feijoeiro. Do exposto, é importante considerar que a utilização dos resíduos, a par de seus eventuais benefícios, deve ser cuidadosamente examinado, face a variabilidade da sua composição química e de seus efeitos, aliado a uma série de cuidados quanto aos preceitos legais e aspectos sociais que geralmente envolvem o seu uso. 4.2 Importância do zinco na adubação do cafeeiro A cafeicultura, ainda ocupa um espaço essencial no mercado internacional, sendo que, a produção de alguns países serve de suporte para o abastecimento mundial. O Brasil é o maior produtor de café do mundo e o segundo maior consumidor, constituindo a atividade cafeeira uma importante atividade agrícola geradora de emprego, renda e fixadora de mão-de-obra no meio rural. O café representa mais da metade da receita cambial para 30% dos países exportadores, para os 70% restantes, o produto contribui com 25% do valor total das exportações (CAIXETA, 1997). Para atender ao mercado internacional, o Brasil exporta em média 18 milhões de sacas beneficiadas por ano e o consumo interno corresponde a aproximadamente 10 milhões de sacas beneficiadas por ano (saca de 60 Kg). A produtividade média do país é de 10 sacas beneficiadas por hectare (Anuário..., 2001), que é influenciado, segundo Matiello, (1986) por fatores econômico conjunturais, climáticos e manejo da cultura, como: condições físicas e químicas do solo, sistema de cultivo, cultivares, espaçamento, manejo, ventos, irrigação, controle de pragas e doenças e principalmente adubação e calagem. De acordo com Malta (2000), os cafezais brasileiros, até fins da década de 1960, eram implantados em áreas recém desmatadas, com solos de média à alta fertilidade. Com restrições à utilização de muitas dessas áreas, além do cultivo destas com outras culturas, como a soja, cana-de-açúcar etc., e a necessidade de melhores topografias para a mecanização, o cultivo cafeeiro se expandiu para solos menos férteis, o que contribuiu para o surgimento de deficiências nutricionais. 10 O emprego de micronutrientes na agricultura é relativamente recente porque as deficiências dos mesmos nas culturas foram negligenciadas por muito tempo. Silveira (1975) enumerou três fatores que podem explicar o baixo emprego de micronutrientes no Brasil: as pequenas quantidades de micronutrientes que as plantas necessitam; a presença geralmente em teores suficientes nos solos e o fato dos fertilizantes comumente usados conterem vários micronutrientes na sua formulação, embora as vezes em baixos teores. De acordo com Lopes (1984), no Brasil, alguns aspectos justificam a preocupação atual no que diz respeito a problemas com micronutrientes: o advento de tecnologia moderna e intensificação de produções nos solos de alta fertilidade natural, levando à exaustão progressiva; a incorporação de solos com fertilidade marginal, no processo produtivo especialmente aqueles sob vegetação de cerrado, onde deficiências de micronutrientes (notadamente zinco) ocorrem já nos primeiros anos de cultivo; aumentos de produtividades nas culturas de exportação pelo cultivo de variedades com altos potenciais de produção e alta demanda de macronutrientes, levando consequentemente, a uma maior retirada de micronutrientes; o aumento da produção e uso de fertilizantes de alta concentração que contém menores quantidades de micronutrientes como impurezas e a modernização dos laboratórios de análise de solos e plantas, com utilização de equipamentos com maior sensibilidade na determinação de micronutrientes; uso crescente de calcário e adubos fosfatados, que contribuem para a insolubilização de vários micronutrientes. O zinco é um dos micronutrientes mais importantes para a nutrição do cafeeiro. Este nutriente nas plantas está relacionado à estrutura e função de diversos processos enzimáticos como redução do nitrato, síntese de ácido indol acético (AIA), síntese de RNAses e proteínas (MALAVOLTA et al, 1997). Muitas das desordens fisiológicas atribuídas as deficiências de zinco estão associadas com alguma disfunção na atividade enzimática. Rodrigues (1990) relatou que a participação mais importante do zinco nos processos metabólicos das plantas é ser componente de várias enzimas tais como desidrogenases, proteinases, peptidases, fosfohidrolases e carboxilases. Há também, o adendo da participação do zinco como componente da RNA-polimerase bem como constituinte dos ribossomos, sendo que para estes, o nutriente passa a ser essencial à sua integridade. Quanto à sintomatologia de carência de zinco, a literatura pertinente é rica em detalhes. Em sua revisão, Silva (1979) relatou que a falta de zinco afeta diretamente o 11 crescimento do cafeeiro, inibe o alongamento dos entre-nós, resultando uma planta raquítica e pequena, nos casos graves o crescimento anual não passa de poucos centímetros. Os sintomas aparecem primeiro nas partes em crescimento, as folhas se deformam apresentando-se encarquilhadas, lanceoladas e muito pequenas. O tamanho reduzido das folhas e o seu agrupamento dão um aspecto típico denominado “roseta”. Estas folhas ficam coriáceas, quebradiças e pouco suculentas. O parênquima perde sua coloração, permanecendo as nervuras verdes formando uma rede sobre um fundo amarelado, em alguns casos permanece uma área verde em forma de cunha ao longo da nervura central. Em geral, devido ao pequeno desenvolvimento do parênquima, as nervuras ficam salientes sobre a lâmina foliar e as folhas um pouco deformadas e ásperas ao tato. Esta característica serve muito bem para distinguir a deficiência inicial de zinco daquela induzida por ferro. Quando o cafeeiro continua crescendo com deficiência de zinco ocorre morte descendente de ramos (“die back”) , formando um anelamento nos ramos e a sua morte em casos extremos. A influência também no vingamento floral, que é baixo, bem como no tamanho dos frutos que são pequenos e podem cair antes do amadurecimento. As partes do cafeeiro mais expostas à iluminação apresentam os sintomas de deficiência, com mais intensidade que as sombreadas. Há também relatos de diminuição na produção de matéria seca, queda de flores, atraso e diminuição na produção de frutos e sementes, e atraso na maturação de ambos (SACRAMENTO, 1998). A deficiência de zinco na histologia e histoquímica de plantas, é revelada por colapso de vasos em folhas, compactação de parênquima lacunar, arranjo irregular de células apicais radiculares, diminuição das quantidades de clorofila e proteínas, além do aumento de amidas, aminoácidos, celulose, hemicelulose, cutina e lignina (RODRIGUES, 1990). A concentração ótima de Zn, de acordo com as espécies, varia de 30 a 120 mg Kg-1 na matéria seca das plantas. A deficiência deste nutriente está associada a teores menores que 20 mg Kg-1 e a toxidez aos teores acima de 400 mg Kg-1 (MALAVOLTA, 1980). É importante considerar que os sintomas de toxicidade são decorrentes de alterações em processos metabólicos vitais, mas não são comuns em condições de campo. No entanto podem ocorrer em áreas com grande disponibilidade de Zn, em plantas não tolerantes ao metal causando diminuição do sistema radicular e do tamanho das folhas, podendo quando em altos níveis, diminuir a absorção de fósforo e ferro (ADRIANO et al., 1971) 12 De acordo com Malavolta (1989), como regra geral, a intensidade dos sintomas diminui com a idade da planta, visto que os micronutrientes apresentam baixa mobilidade no floema. Ao contrário, a toxicidade acentua-se com a idade da folha o que, em parte, é provocada pela falta de mobilidade e acumulação nas partes das folhas em que a transpiração é mais acentuada. 4.3 Disponibilização do zinco 4.3.1 Zinco no solo Dentre todos os micronutrientes o zinco é o mais estudado no Brasil. Conforme Dechen (1991a) a deficiência de zinco é muito comum nos solos brasileiros. Vários fatores determinam a sua carência. O primeiro fator é a pobreza natural de Zn no material de origem, o problema se agrava com os processos de formação dos solos, com elevação do pH, adubação fosfatada excessiva e remoção do nutriente pelas culturas (SACRAMENTO, 1998). Franco (1982) esclareceu que a deficiência de Zn em cafeeiros não é devido apenas a sua falta no solo. Em solos argilosos, a indisponibilidade do mineral está relacionada também a adsorção pela argila ou complexos de outra natureza (orgânica e/ou mineral) impedindo assim, o cafeeiro de absorvê-lo. Em razão da forte fixação pela fração coloidal, a aplicação de zinco para correção de teores insatisfatórios no solo seria mais adequada no caso de solos arenosos. No solo, o Zn pode ocorrer distribuído quimicamente de várias maneiras: na forma de íon ou complexo solúvel na solução do solo; como íon prontamente trocável e adsorvido às cargas negativas de origem orgânica ou inorgânica; e na forma de quelato como ligante orgânico ou organomineraes, ocluso em óxidos de ferro ou de alumínio e ligado à rede cristalina de minerais silicatados primários e secundários (SOUZA & FERREIRA, 1988). O zinco não é muito abundante na natureza, sendo que seus teores totais nos solos variam entre 10 e 300 mg Kg-1. Este elemento encontra-se nos solos, principalmente como óxidos, silicatos e carbonatos, numa quantidade total, na camada arável, de 220 kg/ha, sendo apenas 0,01 % solúvel, o que significa 22 g ha-1 do elemento disponível 13 para as plantas (SOUZA & FERRIEIRA, 1988). Segundo Oliveira et al., (1999) o fluxo difusivo (difusão) é a forma mais importante de movimento do Zn no solo, devido à baixa concentração deste nutriente na solução do solo. O coeficiente de difusão em solos calcários é ao redor de 50 vezes menor do que em solos ácidos. Contudo, quando solos ácido recebem calagem para elevar o pH a 7,0, o coeficiente de difusão é similar em todos os solos. Raij (1991) comentou que em condições de pH elevado (pH = 6,0 a 11,0) o hidróxido de zinco insolúvel precipita em solução. Lopes & Carvalho (1988) salientaram que alguns solos quando recebem doses de corretivos para elevar o pH acima de 6,0 podem desenvolver sérias deficiências de zinco principalmente em solos arenosos. Forbes et al., (1976) verificaram que à valores de pH iguais a 5,9 apenas 11% do zinco adicionado era adsorvido, contra 61% quando o pH era elevado a 7,2. Para Shuman (1986), esta maior adsorção está relacionada às cargas elétricas dependentes do pH. Sposito (1982), explicou que, com a elevação do pH, o zinco é complexado por OH- (zincatos) e mesmo a valores de pH menores que sua constante de estabilidade, metade da concentração de ZnOH+ é adsorvida. Dechen (1991a) relatou uma interação positiva entre B-Zn no solo e comenta que quanto maior a saturação em potássio no solo, menor o efeito depressivo da relação P-Zn na planta, ou seja, o potássio elimina o efeito depressivo causado pelo aumento no teor de fósforo. 4.3.2 Zinco na Planta A forma em que o zinco é absorvido pelas plantas não é bem conhecida, existindo entretanto, uma concordância de que a forma iônica Zn++ é a predominante, podendo ocorrer também como íon quelato (DECHEN, 1991b). Melo (1997) em sua revisão comentou que a velocidade de absorção foliar do Zn, considerando uma absorção de 50% do total, varia de 1 a 2 dias de acordo com a habilidade de absorção da planta estudada. Segundo Blanco (1970), a presença do cobre (Cu) ou do boro (B) reduzem em 50% a absorção de Zn aplicado às folhas do cafeeiro, sendo no caso do Cu um tipo de inibição competitiva e no caso do B, não competitiva. 14 Quando se utiliza zinco, via foliar em plantas, a fim de prevenir a deficiência em um estádio crítico do crescimento da planta, a sua absorção depende de processos de penetração do nutriente através da cutícula, da absorção pelas células foliares e do transporte via floema para drenos preferenciais. Em função disto, a absorção de Zn pelas folhas estará relacionado a vários fatores, como: características das folhas, particularmente das cutículas que as recobrem, as técnicas de pulverização, as condições climáticas, as características químicas da solução aplicada e, ainda do estado iônico interno da planta (RAMANI & KANNAN, 1985). A cutícula pode afetar a absorção foliar não só do Zn, como também de outros nutrientes, pois apresenta a capacidade de reter, diferentemente, essas formas, fazendo com que o nutriente seja considerado absorvido, quando, na realidade, encontra-se retido na cutícula. Nesse sentido, Brune et al. (1994), estudando a compartimentalização de Zn em folhas primárias de cevada, verificaram que a adsorção de Zn na cutícula foi 100 vezes mais rápida que a absorção de Zn propriamente dita. Alguns autores, no intuito de aumentar a absorção de Zn através da barreira de natureza lipídica da cutícula, sugerem a utilização, além de agentes adesivos, de outras substâncias como a uréia e o cloreto de potássio ( BOARETO, 2002 ). Malavolta (1980) afirma que a adição de KCl na mesma concentração que o sulfato de zinco proporcionou aumentos na absorção de Zn em cerca de cinco vezes, inclusive na presença de boro. Já Fávaro (1992), estudando os efeitos da adição da uréia e do cloreto de potássio na absorção do Zn pelas folhas do cafeeiro, verificou que o cloreto de potássio, ao contrário da uréia, aumentou a absorção foliar pelo cafeeiro, parecendo atuar tanto na penetração cuticular como na absorção celular propriamente dita. Em contrapartida, Rena et al. (1990), demonstraram que a uréia aplicada juntamente com o sulfato de zinco não influenciou de maneira efetiva o teor foliar e a translocação do zinco para as folhas mais velhas adjacentes. Cordeiro et al. (1990), concluíram que o efeito sinérgico do íon cloreto na absorção de Zn pelas folhas podem diminuir o antagonismo entre zinco e o cobre. O transporte do Zn é um processo ainda muito discutido e vários autores citam o Zn como parcialmente móvel ou pouco móvel, fazendo com que os seus sintomas de carência apareçam nos órgãos mais novos (RODRIGUES et al., 1997). Fávaro et al. (1990) relataram que no campo, pulverizações com ZnSO4 provocaram aumentos nos 15 teores foliares que estavam no terceiro par na época da pulverização, entretanto, o par foliar que nasceu após esta pulverização já apresentava teor de zinco deficiente em todos os tratamentos, confirmando a baixa mobilidade deste nutriente nas folhas do cafeeiro, associados ao acentuado efeito diluição do Zn nas folhas em expansão, as folhas do primeiro par, aos três dias após as pulverizações, apresentaram elevados teores de Zn, e esses teores com o crescimento das folhas e na ausência da retranslocação de Zn, caíram acentuadamente, atingindo aos 30 dias, teores deficientes. Estes autores comentaram ainda, que a pouca mobilidade do zinco aplicado às folhas de cafeeiro devem estar relacionadas ao pequeno transporte desse elemento no floema ou a forma na qual ele se encontra no tecido vegetal. Pereira et al. (1963), estudaram a absorção e a transformação de moléculas orgânicas e elementos minerais no cafeeiro, utilizando material radioativo e concluíram que o zinco move-se no cafeeiro em menor proporção que em outras plantas. Segundo Rodrigues et al. (1997), a atividade iônica livre no floema, de todos os micronutrientes metálicos catiônicos incluindo o Zn, deve ser excessivamente baixa, devido ao alto pH (>8) e ao alto teor de fósforo (cerca de 14mM). Sendo assim, esses nutrientes seriam precipitados como óxidos, hidróxidos e fosfatos, devendo, desta forma, apresentarem-se como complexo de metais na seiva do floema para se moverem livremente. As diferentes espécies respondem diferentemente à translocação de Zn em relação ao seu estado nutricional. Franco (1997) constatou que o feijoeiro apresentou maior translocação de Zn em condições de nutrição inadequada indicando ser o aspecto nutricional um fator importante na maior ou menor translocação de Zn em feijoeiros, o que não ocorreu quando este mesmo autor aplicou Zn em folhas de cafeeiro. Longnecker & Robson (1993), concluíram que em condições de baixo suprimento de zinco, pode ocorrer a remobilização de zinco das folhas velhas ou a acumulação de zinco é ativamente controlada, havendo acúmulo preferencial em tecidos em crescimento. Entretanto, com alto suprimento, o zinco nas folhas velhas é sempre maior do que nos pontos de crescimento. Huerta (1963), citou que na época da produção, os teores de nutrientes na folha do cafeeiro foram mais baixos devido à redistribuição das reservas das folhas até os frutos em crescimento. A pesquisa limitada não permite uma conclusão clara sobre a remobilização de zinco. Sob condições de suprimento normal de zinco, apenas uma pequena 16 porção desse elemento pode ser retranslocada no floema. O mecanismo de remobilização limitada pode ser atribuído à alta capacidade de ligação dos tecidos da folha com zinco (ZHANG & BROWN, 1999). Entretanto, em algumas espécies, significativa remobilização pode ocorrer durante o crescimento reprodutivo. O que sugere que o zinco seja prontamente móvel durante o crescimento das plântulas. Existem grandes diferenças na acumulação de Zn tanto entre espécies quanto entre variedades, determinando a susceptibilidade da cultura à sua deficiência (LINDSAY, 1972). Conforme Moysés (1988), estas diferenças também ocorrem durante o ano, fato este que foi verificado através de um levantamento de cafezais no Estado de São Paulo, pela análise foliar, onde foram encontrados teores médios de Zn no verão de 13,9 mg Kg-1; no outono de 10,2 mg Kg-1 e na primavera de 16,2 mg Kg-1, ressaltando a importância da época de amostragem e considerou o teor de 10 mg Kg-1 de Zn, na folha do cafeeiro, como o mais próximo do teor crítico. Ananth et al. (1965), afirmaram que a espécie arábica é mais susceptível que a robusta à deficiência de Zn 4.3.3 Fornecimento de zinco No 2º Simpósio Brasileiro de Adubação foliar, realizado em Botucatu – SP em 1987, foram discutidos os mais diferentes aspectos sobre a adubação foliar e concluiu-se que a adubação foliar com micronutrientes era um recurso efetivo e econômico no controle de deficiências em cafeeiro, podendo ser recomendada em programas de adubação, desde que houvesse controle das necessidades das plantas e se utilizassem produtos específicos (FERREIRA et al., 2001). O fato de muitas recomendações oficiais de adubação, em várias regiões do Brasil, incluírem a adubação foliar para as diversas culturas, é evidência de que sob certas condições específicas, essa forma de aplicação de micronutrientes é de comprovada eficiência. Desta forma, tem sido sugerido, alternativamente e com superioridade, o fornecimento de zinco via foliar, devido as limitações da adubação deste nutriente via solo (FÁVARO, 1992; RODRIGUES et al, 1997; MELO, 1997). 17 A seguir serão citados alguns exemplos de sucesso da aplicação de zinco via foliar. Silva (1979) corrigindo a deficiência de zinco através da aplicação de sulfato de zinco via foliar, aumentou a produção de uma lavoura cafeeira em 82%. Arzolla et al. (1962), em trabalhos com solução nutritiva, envolvendo o cafeeiro, constataram que a absorção foliar de Zn foi 8 vezes mais intensa que a absorção radicular. Malavolta (1976), também verificou superioridade na eficiência de absorção deste nutriente, quando aplicado via foliar, sendo que a absorção de rádio-Zn (Zn65) pelas folhas do cafeeiro foi de 2,8 a 4 vezes maior que a absorção pelas raízes. Arzolla (1955) relatou que a absorção do radiozinco aplicado diretamente nas folhas do cafeeiro chegou a ser oito vezes mais intensa que o fornecimento radicular em solução nutritiva, afirmou também que a aplicação na página inferior da folha foi mais eficiente, absorvendo-se 40% do Zn aplicado e verificou que a absorção de Zn por cafeeiros não foi afetada pela variação na concentração de ferro (Fe) na solução nutritiva no intervalo de 0 a 10 mg dm-3, mas foi aproximadamente a metade, devido ao aumento na concentração de manganês (Mn) de 0,5 para 5,0 mg dm-3 e a absorção de Zn aumentou quando o cobre (Cu) foi omitido. Corroborando com esta afirmação McNall (1967) verificou que quando comparada com a aplicação via solo, a aplicação foliar pode ser até 12 vezes mais eficiente. Segundo Rosolem (1986), os nutrientes com baixa mobilidade no solo são mais eficientemente absorvidos pelas folhas do que pelas raízes das plantas. Santo (1985), trabalhando com café, demonstrou um aumento no teor de nutrientes nas folhas e também aumento na produtividade quando pela aplicação de nutrientes via foliar. Uma nutrição balanceada do cafeeiro não pode ser realizada sem o conhecimento das interações entre os vários nutrientes, través de estudos do sistema solo- planta e da manutenção de uma boa fertilidade do solo para o cafeeiro. A obtenção de qualidade e altos rendimentos dependem de um eficiente ajuste dos seus métodos de aplicação e das doses dos nutrientes. Muitas são as controvérsias com relação à dose ideal de Zn a ser aplicada por via foliar em cafeeiros em produção. Muller (1959) recomendou aplicações de solução de 0,2 a 1,0% de sulfato de zinco em duas a quatro pulverizações ao ano como melhor forma de fornecer Zn ao cafeeiro. Silva (1979) conseguiu um aumento de 82% da produção 18 utilizando 6,0 g cova-1 ano-1 (6 kg ha-1) de sulfato de zinco em duas aplicações e quando utilizou 8,0 g cova-1 ano-1 a produção caiu para 39%. Segundo Abrahão et al. (1990), as aplicações de doses crescentes de sulfato de zinco, via foliar, bem como o número de aplicações, provocaram um aumento linear no teor foliar de Zn. Os melhores resultados foram obtidos com teor foliar de Zn na faixa de 9,5 a 21,6 mg Kg-1; abaixo de 10 mg Kg-1 e acima de 25 mg Kg-1 de Zn na folha houve queda na produção. Santinato et al., (1993) afirmaram que o Zn deve ser aplicado em 3 a 4 aplicações foliares ao ano em solos argilosos totalizando 1,5 a 2,0 Kg de Zn ha-1 (7,5 a 10 Kg ha-1 de sulfato de zinco). Afirmaram ainda, que quantidades maiores podem reduzir a produção. Já Melo (1997) testando quantidades e número de aplicações de sulfato de zinco sobre a produção do cafeeiro, conseguiu máxima produção quando se fizeram quatro aplicações de sulfato de zinco (12,6 Kg ha-1 por ano ou 10,1 g cova-1 por ano) a uma concentração próxima de 0,5% deste sal. Corroborando com estas informações, Guimarães et al. (1983) testando aplicações foliares de sulfato de zinco, concluíram que a eficiência não está somente em controlar a carência de Zn , mas também em garantir aumentos na colheita no mesmo ano em que a aplicação é feita. Os mesmos autores, estudando o modo de aplicação, constataram ser mais vantajoso parcelar a quantidade a ser aplicada. 4.3.4. Zinco quelatizado (complexado) De acordo com Mortvedt (1991), a palavra “quelato” vem do grego e significa “pinça”, que quimicamente refere-se a uma configuração em anel que resulta quando um íon metálico combina-se com dois ou mais grupos doadores de elétrons existentes numa única molécula, de maneira que se formam uma ou mais estruturas cíclicas. O composto resultante desta união é chamado de “quelato” ou “quelato de metal” e a substância doadora de elétrons é denominada “agente quelante”, ligante polidentado (Figura 01) . Os íons metálicos coordenados a ligantes polidentados perdem suas características catiônicas pelo bloqueio dos sítios de reações destes íons, sendo menos sujeitos à reações de precipitação ou insolubilização, característica que é fundamental em um fertilizante quelatizado para o uso agrícola como fornecedor de nutrientes para as plantas impedindo a inativação do nutriente e 19 mantendo a sua disponibilidade para planta. O termo “quelato”, foi utilizado pela primeira vez por Jacobson (1950), na forma do ácido etilenodiamino tetracético (EDTA), com o intuito de fornecer ferro as plantas cultivadas em solução nutritiva. FIGURA 01- Esquema de quelatização do zinco. É importante considerar também o conceito de complexos, uma vez que complexos e quelatos pertencem a um grupo de substâncias denominadas “compostos de coordenação” e que se caracterizam por uma série de propriedades, das quais uma das mais importantes é a dissimulação ou mascaramento das reações das características dos íons ou grupamentos que os integram. Desta forma complexo, segundo Martell & Calvin (1952), formam-se quando um íon metálico ou uma substância qualquer se combinam com somente um grupo doador de um par de elétrons . Assim pode-se dizer que todos os quelatos são complexos mais a recíproca não é verdadeira, resultando que muitas propriedades são iguais para as duas classes de substâncias, porém, outras propriedades são fundamentalmente diferentes e daí a necessidade da separação dos complexos e quelatos em duas classes distintas de substâncias. Uma das características mais importantes desses produtos, do ponto de vista da nutrição de plantas, é a estabilidade relativa do complexo formado com o metal que é conhecido como constante de estabilidade (log K). A partir dos valores de log K pode-se estimar a capacidade que um metal possui para competir com outro pelo mesmo agente quelante. Cada quelato tem uma constante de estabilidade diferente e se comporta diferente de acordo com cátion que o acompanha (ALVAREZ, 1987). A estrutura química de um quelato sintético é bem definida podendo a constante de estabilidade para os metais nesses produtos ser determinada com precisão. Veja- se o exemplo de STOLLER (1982) para o ácido etilenodiamino - tetra acético- EDTA (Log K 20 para Fe+3 25,1; Fe+2 14,3; Cu+2 10,6; Mn+2 14,0 e Zn+2 16,5 ). Em contra partida Ferreira et al. (2001) relatou que a estrutura química dos agentes quelantes ou complexantes orgânicos não são bem definidas porque dependem da natureza dos produtos orgânicos e dos seus processos de fabricação. O tipo de ligação química do metal aos acompanhantes orgânicos não é bem caracterizada, apesar de algumas dessas ligações poderem ser semelhantes àquelas dos quelatos sintéticos. Laurie & Marthey (1994) levantaram a importância da constante de equilíbrio na estabilidade do complexo íon-quelato e concluíram que um quelato eficiente é aquele em que a taxa de substituição do micronutriente quelatizado por outros cátions é relativamente baixa, e, como conseqüência, o micronutriente aplicado mantém-se na forma de quelato por tempo suficiente para ser absorvido pelas plantas. Os principais agentes quelatizantes utilizados na produção de adubos com micronutrientes são: ácido etilenodiamino tetracético (EDTA)- o mais comum; ácido N hidroxietil etilenodiamino triacético (HEDTA); ácido dietilenotriamino pentacético (DTPA); ácido etilenodiamino (o-hidroxifenilacético) (EDDHA); ácido nitrilo triacético (NTA); etilenodiamino (ED); ácido glucoheptônico; ácido cítrico (usado especialmente para zinco); ácido láctico; ácido tartárico e poliflavonóides (quelatos naturais). Vários quelatos são comercializados na forma líquida porque os custos de produção por unidade de micronutrientes são menores que aqueles na forma de pó que requerem secagem e são utilizados para misturas com fertilizantes fluídos. Os quelatos secos são incorporados em alguns casos a fertilizantes NPK granulados, porém, seu uso é restrito a culturas de alto valor comercial (MORTVEDT, 1985, 1991; FERREIRA et al., 2001). A técnica de adubação foliar com quelatos reúne uma série de características que permite melhorar o aproveitamento de macro e micronutrientes. Alvarez (1987) relatou as principais funções do quelato na adubação foliar: proteção do nutriente, mantendo o mesmo na situação de solubilidade; disponibilidade à planta facilitando a absorção e permitindo um aproveitamento até 10 vezes mais eficiente do nutriente em comparação com fontes salinas. A modificação do pH da solução é uma característica diferencial dos quelatos. Quando são capazes de acidificar a solução os quelatos promovem absorção dos nutrientes mais facilmente, diminuindo a possibilidade de acarretar reações químicas 21 secundárias com outros produtos químicos e aumenta a capacidade de translocação dentro da planta. Segundo Jonnes (1979), as características desejáveis para um agente quelante, quando aplicado via foliar são: facilidade de absorção pela planta, facilidade de translocação e decomposição dentro planta e que não seja fitotóxica. A forma química pela qual o zinco é fornecido afeta não só a sua absorção, como também a sua mobilidade dentro da planta, desta forma, para correção da sua deficiência tem-se utilizado além de sais, pulverizações com quelatos de Zn. 0 uso de agentes quelantes em adubações com micronutrientes, impede a ocorrência de reações químicas indesejáveis, quer estas ocorram na solução do solo, em soluções para uso hidropônico ou em soluções de aplicação foliar (SACRAMENTO, 1998). Isto já era previsto por Medcalf & Lott (1956), no Cerrado de Matão – SP em que os quelatos (EDTA) de cobre, ferro, manganês e zinco e suas misturas multiplicaram por 4,3 as produções, além de terem os quelatos reduzido a toxicidade de manganês. De acordo com Lopes & Carvalho (1988) a eficiência agronômica relativa do Zn-EDTA é 5 vezes a do ZnSO4. Ferrandon & Chamel (1988) mostraram menor retenção na cutícula e maior translocação de Zn e Mn quelatizados com EDTA. No entanto, verificaram que o Fe-EDTA foi retido com mais intensidade na cutícula da folha, sendo absorvido em menor quantidade. Ferrandon & Chamel (1989) encontraram resultados semelhantes para o sulfato de ferro, quelatizado ou não. A maior retenção cuticular para Zn e Mn ocorreu quando estes estavam associados com EDDHA e DTPA. Por isso, concluíram que a retenção depende do elemento considerado e ocasionalmente do agente quelante. Em estudos utilizando Zn-EDTA, Ferrandon & Chamel (1988) constataram maior mobilidade do zinco nessa forma, em comparação a forma de sulfato, sugerindo que o EDTA funciona como carregador natural, como o citrato para o ferro. Entretanto, a absorção foliar do zinco foi menor com EDTA que quando aplicado na forma de sulfato, sendo ainda relatado pelos autores que a menor absorção de Zn-EDTA pode estar ligada a sua menor adsorção cuticular e que a maior absorção de ZnSO4 encontrada pode estar incluindo, em alta proporção, o elemento ainda retido na cutícula, justificando esse fato a alta afinidade que o Zn++ liberado do Zn SO4 tem pelas cargas existentes na parede celular, o que 22 não acontece com o Zn do ZnEDTA o qual apresenta-se quelatizado, portanto sem cargas livres. Observações semelhantes também foram feitas por Ramani & Kannan (1985), em feijoeiro, e por Malavolta et at. (1996), no cafeeiro, quando compararam a absorção foliar do ZnC12 com Zn-EDTA, sendo que a distinção entre o que é retido na cutícula não foi feita por esses autores. Para Rosolem (2002), considerando o processo de absorção, a eficiência relativa do Zn-EDTA é 1,4 vezes menos eficiente que a do sulfato. Na translocação o quelato parece ser 1,5 vezes mais eficiente, o que resulta numa eficiência global do quelato em relação ao sulfato igual a 1,0. Garcia & Salgado (1981), empregando soluções de ZnSO4 na forma iônica e quelatizado sobre folhas de cafeeiro, verificaram que o sulfato de zinco e o Zn-EDTA comportaram-se de maneira semelhante. Segundo os estudos de absorção foliar, Malavolta et al. (1995) sugerem que houve menor retenção cuticular ou na parede celular de folhas de cafeeiro quando o zinco foi aplicado quelatizado com lignossulfonado. Parducci & Camargo (1990), demonstraram que o quelato comercial AGER-Zn foi mais eficiente em aumentar o teor de Zn em folhas de cafeeiro que o sulfato, mostrando a eficiência próxima a da mistura de sulfato de zinco com cloreto de potássio. Também Costa (1992), testando a eficiência do adubo foliar quelatizado Fertamin-café (marca registrada) a 50% conseguiu resultados satisfatórios, pois mesmo com a dose efetiva de zinco (36g 100L-1 de calda) que representa apenas 30% da dose efetiva fornecida pelo tratamento com sais (120g 100L-1 de calda) foi capaz de manter níveis foliares semelhantes ao deste. Trabalhando com feijoeiro em casa de vegetação, Santos (2000b), provou que o resíduo biológico do branqueamento de argilas foi tão eficiente quanto o EDTA (ácido etilenodiamino tetra acético), na quelatização de micronutrientes atuando diretamente na absorção e translocação de macro e micronutrientes, com reflexo positivo na produção de grãos. 23 5. MATERIAL E MÉTODOS Para que fossem alcançados os objetivos propostos nesta pesquisa foram realizados 2 experimentos, um em casa de vegetação com mudas de cafeeiro e outro, no campo, com cafeeiros em produção. No experimento em casa de vegetação, desenvolvido no Departamento de Recursos Naturais na Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista (FCA/UNESP) em Botucatu – SP, foram testadas 4 concentrações crescentes de zinco enquanto que no experimento de campo realizado na Fazenda Experimental Lageado, pertencente a Faculdade de Ciências Agronômicas / UNESP Botucatu – SP foram testadas 6 concentrações crescentes de zinco. 5.1. Obtenção do resíduo biológico quelatizante No processo de obtenção do resíduo biológico quelatizante foram utilizados como componentes: água não destilada, substrato caulim (3:1) e sacarose comercial 4,5% (p/p), em relação à massa do substrato, adicionando-se um “pé de cuba” de bactérias ferro-redutoras mantidos a temperatura de 30oC. Com o intuito de acelerar o processo de branqueamento, utilizou-se respectivamente sacarose - C12H22O11, cloreto de amônia - NH4Cl e diamônio fosfato - DAP - [(NH4)2HPO4], como fontes de carbono, nitrogênio e fósforo 24 (C:N:P - 250:1:0,2), descrito conforme Santos (2000) e Silva (2002) e visualizados nas Figuras 2 e 3. FIGURA 2 – Início do branqueamento biológico do caulim. FIGURA 3 – Término do branqueamento biológico do caulim No resíduo líquido foram detectados ácidos orgânicos (ácido butírico, acético, isobutírico, propiônico, valérico, isovalérico e capróico) e açúcares redutores (6,5 mg mL-1) determinados através de testes qualitativos obtidos por cromatografia gasosa, e determinação das concentrações de íons metálicos através de Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma de Argônio Induzido – ICP-AES não apresentando metais pesados tóxicos, como pode ser visto na Tabela 1. O pH inicial foi de 3,5 chegando até pH 8,85 sem ocorrer precipitação do Fe, obtidos por análise titulométrica (SANTOS, 2000). 25 TABELA 1 - Concentrações de Fe, Cu, Mn, Zn, Ca, Mg, Na, Cr, Pb, Hg , Mo, S, Al, Sn, V, Ni, Si, Cd, P, K, B, Co no resíduo biológico em mg L-1 determinados por Espectrometria de Emissão em Plasma de Argônio Induzido- ICP-AES 1. Fe 0,002* Cu 0,002* Mn 0,001* Zn 0,002* Ca 0,01* Mg 0,02* Na 0,01* Cr 0,004* Pb 0,025* Hg 0,02* Mo 0,008* 980,0 0,0 5,5 0,6 270,0 264,0 22,3 0,4 0,0 0,0 0,1 S 0,03* Al 0,02* Sn 0,03* V 0,004* Ni 0,005* Si 0,01* Cd 0,002* P 0,02* K 0,1* B 0,002* Co 0,003* 10,7 0,89 0,2 2,6 1,2 1,3 0,0 0,0 0,0 0,2 0,2 1Análise efetuada no Laboratório Produção vegetal – Área de Agricultura/FCA/UNESP – Botucatu/SP. *Limite de detecção 5.2. Produção do quelato biológico (Bio). A partir dos teores máximos dos micronutrientes ferro, manganês, zinco, cobre, boro e molibdênio admitidos pela diagnose foliar do cafeeiro ( MALAVOLTA, 1981), procedeu-se o balanceamento destes elementos através de cálculos estequiométricos para determinar-se a concentração ideal de cada micronutriente, considerando seu respectivo sal a ser adicionado (1,98 g L-1 de MnSO4, 0,26g L-1 de CuSO4, 3,37 g L-1 de H3BO3 e 0,02 g L-1 de (NH4)6Mo7O24, o Fe estava contido no resíduo biológico 10 g L-1). Em seguida os sais dos metais já devidamente equilibrados foram adicionados ao resíduo biológico quelatizante (Bio). Utilizou-se a concentração do ferro como valor de ajuste, por ser este o metal encontrado em maior quantidade no Bio. O pH da solução foi ajustado em 5,5, pois segundo Primavesi (1981) citada por Rosolem (2002), no caso de formulações multinutrientes soluções muito ácidas ou alcalinas podem levar a ocorrência de fitotoxidez. O micronutriente zinco foi adicionado em ordem crescente de concentração para o experimento em casa de vegetação (200, 400, 600, 800 mg de Zn dm-3) e no campo (200, 400, 600, 800, 1000 e 1200 mg de Zn dm-3). Os sais dos metais envolvidos na produção do quelato biológico foram: Mn SO4 . 4H20 - Manganês (II), Sulfato Tetrahidratado (M = 222,99 g mol-1 p.a) ; Zn SO4 . 7H20 - Zinco (II), Sulfato heptahidratado (M = 287,44 g mol-1 p.a); Cu SO4 .5H20 - cobre(II), Sulfato pentahidratado (M = 249,68 g mol-1 p.a); H3BO3 - ácido bórico (M = 61,83 g mol-1 26 p.a) e (NH4)6Mo7O24 . 4H20 - Molibidato de Amônio Tetrahidratado (M =1.235,78 g mol-1 p.a). 5.3. Experimento em casa de vegetação 5.3.1. Instalação do experimento O experimento em casa de vegetação foi conduzido no período de janeiro de 2001 a agosto de 2002. Foram utilizadas mudas de cafeeiro, variedade “Catuaí Vermelho, transplantadas, quando apresentavam oito pares de folhas formadas, para vasos de PVC com 20L de capacidade, sendo que cada vaso recebeu duas mudas. A Tabela 2 apresenta a composição química (macro e micronutrientes) das folhas de café, coletadas antes da aplicação dos tratamentos, conforme metodologia proposta por Malavolta et al. (1997) seguindo a rotina do Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas do Departamento de Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. O solo utilizado pertence a descrição de perfis da Unidade Patrulha, conforme Carvalho et al. (1983), correspondendo a um Latossolo Vermelho Escuro Álico, textura média, atualmente denominado LATOSSOLO VERMELHO (Embrapa,1999), apresentando suas características químicas na Tabela 3, de acordo com a metodologia descrita por Raij & Quaggio (1983), seguindo a rotina do Laboratório de Fertilidade do solo do Departamento Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. TABELA 2 – Análise químicas de folhas de cafeeiro para o experimento em casa de vegetação, antes da aplicação dos tratamentos 1. N P K Ca Mg S --------------------------------------------------------g Kg-1--------------------------------------------------- 38 0,9 9 19 6 2 Boro Cobre Ferro Manganês Zinco --------------------------------------------------mg Kg-1.-------------------------------------------------------- 147 3 424 114 9 1Análise efetuada no Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. 27 TABELA 3 - Características químicas de amostras de solo do experimento em casa de vegetação, antes da calagem 1 . PH MO P resina Al3+ H++Al3+ K+ Ca2+ Mg2+ SB CTC V CaCl2 g dm-3 mg dm-3 ----------------------------------mmolc dm-3--------------------------- % 4,0 14 1 14 38 0,3 5 1 6 44 13 Boro Cobre Ferro Manganês Zinco -------------------------------------------------mg dm-3--------------------------------------------------- 0,10 0,9 41 0,8 0,3 1Análise efetuada no Laboratório de Fertilidade do solo do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. Em função dos resultados da análise química do solo a saturação por bases foi elevada a 70% (Raij & Quaggio, 1983) através da aplicação de 22 g/vaso de calcário dolomítico (CaCO3 e MgO p.a na relação 4:1 de Ca/Mg e PRNT de 90%) com antecedência de 30 dias da instalação do experimento. As adubações seguiram as recomendações propostas por Raij et al., (1996). As fontes dos adubos, foram: uréia (45% N) – cinco aplicações de 2,5g/vaso aplicado em cobertura a cada 21 dias (a partir da data do transplantio); Superfosfato simples (18% P2O5) - 26g/vaso aplicados no dia do transplantio; Cloreto de potássio (60% K2O ) – 2g/vaso aplicados no dia do transplantio. Todos os adubos foram muito bem misturados com a terra, para evitar que ocorresse morte do sistema radicular. Após 01 ano da instalação do experimento repetiu-se a mesma adubação. 5.3.2. Tratamentos e delineamento experimental O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com 10 tratamentos e 5 repetições, constituídas por 2 plantas/vaso, prevendo a variabilidade genética da espécie, totalizando 100 plantas (Figura 3). Os tratamentos constaram da aplicação foliar do quelato biológico (Bio) em 4 concentrações crescentes de zinco com teores constantes de boro, manganês, cobre e molibdênio, comparados com o quelato biológico mais sulfato de zinco sem a adição dos demais micronutrientes; quelato biológico puro; sulfato de zinco sem micronutrientes; dois produtos comerciais (Fertamim e Dacafé) e testemunha (água) descritos na Tabela 4. 28 FIGURA 4- Vista parcial do experimento em casa de vegetação. TABELA 4. Tratamentos utilizados no experimento em casa de vegetação. Tratamentos Dosagem (mg Zn2+ dm-3) 1. BIO 1 1* 200 2. BIO 2 1* 400 3. BIO 3 1* 600 4. BIO 4 1* 800 5. Fertamim 2 400 6. Dacafé-Stoller 3 400 7. Sulfato de zinco 4# 1200 8. Quelato de Zn # 600 9. Testemunha (água)5 0 10. Quelato puro # 0, 6 OBS: 1. Concentrações de sulfato de zinco no quelato biológico: Bio 1 - 0,89g L-1; Bio 2 - 1,78g L-1; Bio 3 - 2,67g L-1 e Bio 4 - 3,56g L-1 . 2. Fertamim-café (2L ha-1 dosagem fornecida pelo fabricante) - 3,3 ml L-1. Característica apresentadas na Tabela 5. 3. Dacafé (2L ha-1 dosagem fornecida pelo fabricante) - 2,86 ml L-1. Características apresentadas no Tabela 6. 4. Dose convencional - 6g L-1 de sulfato de zinco (20% de Zn) 5. A testemunha continha apenas água * Com a adição de micronutrientes( Mn, Cu, B, e Mo). # Sem a adição de micronutrientes ( Mn, Cu, B, e Mo). 29 TABELA 5. Determinações analíticas do produto comercial Fertamim-café produzido pela Indústria Química Iharabras S.A.1 Ca Mg S Na Zn Mn Cu B Fe ------------g 100 mL-1------------ --------------------------------mg L-1---------------------------------------------- 0,05 0,02 0,60 178 80.000 116 86 50 178 1Análise efetuada no Laboratório de Análise de Fertilizantes e corretivos do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu. Obs: Densidade = 1,21 g mL-1 M.O. a base de aminoácidos Quelato natural (7% de zinco quelatizado) TABELA 6. Determinações analíticas do produto comercial Dacafé produzido pela Indústria Química Stoller S. A.1 Ca Mg S Na Zn Mn Cu Fe ----------------g 100mL-1------------ ------------------------------mg L-1---------------------------------. 0,09 0,02 4,00 16.800 81.500 304 8 3.400 1Análise efetuada no Laboratório de Fertilidade do Solo do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu. Obs : Densidade = 1,25g/mL Quelato sintético (7% de zinco quelatizado) 5.3.3. Aplicação dos tratamentos e condução do experimento A aplicação, via foliar, foi realizada com auxílio de um microaspersor pressurizado (pistola para pintura modelo 5 - tipo gravidade da marca “Arprex”), com reservatório de 50 mL de capacidade, pulverizado sempre no início da manhã ou final da tarde, para evitar queima das folhas (Malavolta, 1980). O volume da calda aplicado foi determinado em função do tamanho das plantas nos vasos e estimativa de área foliar (5 mL vaso-1 a cada pulverização nas três primeiras aplicações e 15 ml vaso-1 a cada pulverização nas três últimas ) conforme Paranhos et al (1998). 30 Foram adicionadas em todos os tratamentos a exceção dos tratamentos 5 (Fertamim) e 6 (Dacafé) espalhante adesivo do grupo químico dos alquifenoletoxilados a 0,03% para assegurar a aderência das gotas, pois segundo Kannan (1990) e Malavolta (1980) é importante lembrar que no cafeeiro, embora a cutícula contenha pouca cera é difícil de se molhar a folha. Utilizou-se também uréia (45% de N) a 5% e cloreto de potássio (60% de K2O) a 1,5% com o propósito de melhorar a absorção ( CORDEIRO et al., 1990). As aplicações dos tratamentos iniciaram-se cinco meses após o transplantio das mudas para os vasos, quando as plantas de cafeeiro estavam com 11 meses nas, seguintes épocas: 1ª pulverização 13/08/2001; 2ª pulverização 05/09/2001; 3ª pulverização 06/10/2001; 4ª pulverização 05/11/2001; 5ª pulverização 05/01/2002 e 6ª 26/02/2002. As plantas foram irrigadas nos primeiros 5 meses com 1L de água/vaso a cada dois dias, a partir daí foram adicionados 2L de água/vaso em dias alternados até o final do experimento. O controle fitossanitário foi efetuado aplicando inseticida granulado sistêmico Aldicarb à base de 2,5 Kg de p.a. por hectare (1g vaso-1), de maneira preventiva. Durante o transcorrer do experimento não foram observados ataque de patógenos ou insetos que prejudicassem os resultados obtidos. Teve-se o cuidado de não ser ministrado nenhum defensivo que contivessem micronutrientes (zinco, manganês, cobre, ferro, boro e molibdênio). 5.3.4. Coleta de dados e avaliações Os dados utilizados para as análises estatísticas foram referentes a biometria das plantas e análise química das folhas, considerando as duas plantas por vaso, correspondente a cada tratamento, detalhados a seguir. 31 5.3.4.1. Biometria Para a análise biométrica, foram consideradas as médias das duas plantas por vaso, aos seis e doze meses da primeira aplicação, para as variáveis: a) Altura das plantas – A medida foi obtida do colo ao ápice da planta, com o uso de régua graduada; b) Quantidade de ramos – Todos os ramos das plantas foram contados; c) Comprimento dos ramos – A medida foi obtida da base do ramo até a sua extremidade, com o uso de régua graduada; d) Quantidade de folhas nos ramos – Foram contadas todas as folhas que apresentavam mais de 2,0 cm de comprimento, em cada ramo; e) Comprimento e Largura das folhas – As medidas foram obtidas dos ramos do quinto (primeira amostragem) e sexto nó (segunda amostragem) e nestes a terceira folha a partir da gema apical, sendo que a primeira folha deveria ter no mínimo 2cm de comprimento. f) Área foliar – Foi obtida a partir do produto das medidas de largura de folhas, comprimento de folhas, número de folhas e número de ramos (PARANHOS, 1998). 5.3.4.2. Análise foliar A coleta das folhas para a análise química foi feita 30 dias após a terceira aplicação (04/11/2001) e 120 dias após a última pulverização (04/07/2002). Para primeira amostragem coletou-se 1 folha dos ramos do quinto nó contados a partir do ápice e nesse, a terceira folha completamente aberta (a primeira folha deveria ter no mínimo 2cm de comprimento), formando uma amostra composta pelas 4 repetições de cada tratamento. Para segunda amostragem foi coletada 1 folha dos ramos do sexto nó contados a partir do ápice, e nesse, a terceira folha (a primeira folha deveria ter no mínimo 2cm de comprimento), sendo separadas pelos tratamentos. As folhas colhidas foram lavadas em água destilada (Pavan et al. 1984), e acondicionadas em saco de papel para secagem em estufa com circulação forçada de 32 ar a 70ºC, até obtenção de massa constante. As folhas secas foram moídas em moinho tipo Willey e armazenadas em saco de papel até o momento das determinações químicas. A análise química das folhas foi feita conforme Malavolta (1997) seguindo a rotina do Laboratório de Nutrição Mineral de plantas do Departamento de Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. O teor de nitrogênio total das amostras foi determinado pelo método micro Kjeldahl; o fósforo por colorimetria meta vanadato de amônio; cálcio, magnésio, potássio e os micronutrientes zinco, manganês, ferro e cobre, determinados por espetrofotometria de absorção atômica; enxofre total, por turbidimetria de sulfato de bário e o boro determinado por colorimetria azometina H. 5.3.5. Análise estatística O estudo estatístico das variáveis determinadas, foram processadas pelo programa estatístico SAS (Statistcal Analysis System, 1997), com nível de significância a 5% e constou de: 1.0 - Análise de variância para cada elemento: nitrogênio (N), fósforo (P) , potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), boro (B), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn) e zinco (Zn), considerando os efeitos (ou fatores) estudados em uma única época; 1.1 - Teste de comparações múltiplas (Tukey) para cada efeito significativo na análise de variância (em que houve efeito de interações); 1.2 - Havendo efeito de interações procedeu-se análise, estudando os níveis de um fator dentro de outro; 2.0 - Procedeu-se análise de variância considerando-se cada combinação dos fatores como tratamento e levando-se em consideração a testemunha; 2.1 - Teste de comparações múltiplas (Tukey) para cada efeito significativo na análise de variância (em que não houve efeitos de interações). Utilizou-se também o modelo estatístico de parcelas subdivididas no tempo ("Split-Plot in time") para as variáveis determinadas em diferentes épocas (altura das 33 plantas, número de ramos, comprimento dos ramos, número de folhas nos ramos, comprimento e largura de folhas, área foliar). O modelo utilizado foi: Yijk = µ + αi + γk + (αγ)ik+ eijk, em que: Yijk representa a j-ésima observação no i-ésimo tratamento α e da k-ésima época γ; µ é a média geral; α i é o efeito devido ao i-ésimo tratamento α; γk é o efeito devido da k-ésima época γ; (αγ)ik é o efeito devido a interação devido ao i-ésimo tratamento α ε da k-ésima época γ; eijk . é o erro relativo à subparcela. Para comparação entre médias dos tratamentos foi utilizado o teste de Tukey-Kramer a 5% de probabilidade. 5.4. Experimento de campo 5.4.1. Caracterização da área experimental O experimento foi conduzido, durante 2 anos, em uma lavoura cafeeira (Coffea arabica, var. Catuaí Vermelho) com aproximadamente 10 anos de idade em espaçamento de 4,0 × 1,5 m, com 2 plantas/cova, perfazendo um total de 1666 covas há -1. A Tabela 7 apresenta a composição química (macro e micronutrientes) das folhas do cafeeiro amostradas antes da aplicação dos tratamentos à lavoura, conforme metodologia proposta por Malavolta et al. (1997) seguindo a rotina do Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas do Departamento de Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. A área de relevo ondulado está situada a uma altitude de 786 m, à latitude 22º51’S e longitude 48º26’W, apresentando precipitação media anual de 1500 mm de chuva e o clima classificado segundo Köppen, como Cwa (clima temperado quente – mesotérmico - com chuvas no verão e seca no inverno, e a temperatura média do mês mais quente superior a 22ºC) de acordo com Cunha, et al (1999). O solo da área experimental foi 34 classificado conforme Carvalho et al. (1983) como Terra Roxa Estruturada, atualmente classificado como NITOSOLO VERMELHO (EMBRAPA, 1999) com as características químicas apresentadas na Tabela 8, de acordo com a metodologia descrita por Raij e Quaggio (1983), seguindo a rotina do Laboratório de Fertilidade do solo do Departamento Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. TABELA 7 – Análise químicas de folhas do cafeeiro, para o experimento de campo, antes da aplicação dos tratamentos 1 . N P K Ca Mg S -------------------------------------------------g Kg-1----------------------------------------------- 21 1 20 9 2,4 2,4 Boro Cobre Ferro Manganês Zinco --------------------------------------mg Kg-1-------------------------------------- 38 13 205 256 9 1Análise efetuada no Laboratório de Nutrição Mineral de Plantas do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. TABELA 8 - Características químicas de amostras de solo coletadas nas camadas de 0-20 cm de profundidade, antes da instalação do experimento de campo1. pH MO P resina Al3+ H++Al3+ K + Ca 2+ Mg2+ SB CTC V CaCl2 g dm-3 mg dm-3 --------------------------mmolc dm-3----------------------------- % 4,4 19 10 - 46 2,8 13 6,5 23 69 34 Boro Cobre Ferro Manganês Zinco --------------------------------------------------mg dm-3--------------------------------------------- 0,1 2,1 35 7,6 0,5 1Análise efetuada no Laboratório de Fertilidade do solo do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. Em função dos resultados da análise química do solo, a saturação de bases foi elevada a 50% (RAIJ et al 1996) através da aplicação de 250g/cova de calcário dolomítico (CaCO3 e MgO p.a na relação 4:1 de Ca/Mg e PRNT de 90%) em agosto de 2000. As adubações seguiram a rotina de condução de uma lavoura comercial, que receberam 400g da 35 formulação de N-P2O5-K2O (20-5-20) com três parcelamentos em novembro de 2000, janeiro e março de 2001. Por ocasião da instalação do experimento, o teor de zinco no solo, foi considerado baixo (RAIJ & QUAGGIO, 1983) e o teor nas folhas crítico (MALAVOLTA et al. 1997), entretanto, as plantas não apresentavam sintomas visuais de deficiências. 5.4.2. Tratamentos e Delineamento experimental Utilizou-se o delineamento experimental de blocos casualizado com 11 tratamentos e 4 repetições, sendo a parcela constituída de 10 plantas (5 covas com 2 plantas cada) na mesma linha de plantio. Entre os blocos não foi deixado uma linha de plantas e entre as parcelas foram deixadas 2 plantas em cada extremidade, restando portanto 6 plantas na parcela útil (3 covas com 2 plantas cada). O número total de plantas do experimento foi de 440, sendo 264 úteis e 176 em bordadura (Figura 5). Os tratamentos constaram da aplicação do quelato biológico (Bio) em 6 concentrações crescentes de zinco com teores constantes de boro, manganês, cobre e molibdênio, comparados com o quelato biológico mais sulfato de zinco sem a adição dos demais micronutrientes; sulfato de zinco em água, sem demais micronutrientes; dois produtos comerciais (Fertamim e Dacafé) e testemunha (água) descritos na Tabela 9. FIGURA 5 – Vista parcial do experimento de campo. 36 TABELA 9. Tratamentos utilizados no experimento em campo. Tratamentos Dosagem (mg Zn2+/ dm3) 1. BIO 1 1* 200 2. BIO 2 1* 400 3. BIO 3 1* 600 4. BIO 4 1* 800 5. BIO 5 1* 1000 6. BIO 6 1* 1200 7. Fertamim 2 400 8. Dacafé-Stoller 3 400 9. Sulfato de zinco 4# 1200 10. Quelato de Zn# 600 11. Testemunha (água) 5 0 Obs : 1. Concentrações de sulfato de zinco no quelato biológico: Bio 1 - 0,89g L-1; Bio 2 - 1,78g L-1; Bio 3 - 2,67g L-1; Bio 4 - 3,56g L-1; Bio 5 – 4,45g L-1; Bio 6 - 5,34g L-1 2. Fertamim-café - 3,3 ml L-1. 3. Dacafé - 2,86 ml L-1 4. Dose convencional - 6g L-1 de sulfato de zinco (20% de Zn) 5. A testemunha continha apenas água * Com a adição de micronutrientes( Mn, Cu, B, e Mo) # Sem a adição dos micronutrientes (Mn, Cu, B e Mo). 5.4.3. Aplicação dos tratamentos e condução do experimento As pulverizações foliares foram realizadas utilizando-se o volume de calda de 1,5L por planta a cada aplicação, com um pulverizador manual costal com capacidade de 20L. Foram realizadas três aplicações por ano agrícola nas seguintes datas: 1ª pulverização – 16/10/2001; 2ª pulverização – 15/12/2001 e 3ª pulverização - 28/02/2002. A pulverização de outubro, mês que correspondeu ao final do período seco e aumento da temperatura, tinha por objetivo suprir o início de novas brotações e florescimento; a aplicação em dezembro tinha o objetivo de suprir o período da vegetação mais intensa da planta; e a pulverização no final de fevereiro, teve como finalidade proteger as plantas contra o período seco, da baixa disponibilidade de nutrientes. 37 Foram adicionadas em todos os tratamentos a exceção dos tratamentos 7 (Fertamim) e 8 (Dacafé) espalhante adesivo do grupo químico dos alquifenoletoxilados a 0,03% além de uréia (45% de N) a 5% e cloreto de potássio (60% de K2O) a 1,5%. Procurou- se obter em cada pulverização, uma cobertura uniforme em toda a planta. Os tratos culturais e controle fitossanitários, foram os mesmos utilizados pela Fazenda da Faculdade de Ciências Agronômica/UNESP – Botucatu, tais como: a) Capinas – Foram realizadas 2 capinas manuais, nos meses de fevereiro e maio, nas linha das plantas de café e 3 capinas mecânicas, feitas com o auxílio de roçadeira, nos meses de dezembro, janeiro e maio nas entrelinhas, deixando-se a biomassa das plantas daninhas como cobertura morta. b) Aplicação de defensivos - Ocasionalmente, quando havia infestação, eram feitas aplicações com Endossulfan utilizando-se 0,70 L de p.a. ha-1 para controlar respectivamente o Bicho Mineiro (Perileucoptera coffeella-) (Lepidoptera-Lyonetidae) e a Broca do Café (Hypothenemus hapei) (Coleoptera–Scolytidae). Teve-se o cuidado de não ser ministrado nenhum defensivo que contivessem micronutrientes (zinco, manganês, cobre, ferro, boro e molibdênio). Não foram feitas aplicações de oxicloreto de cobre, devido a baixa ocorrência de ferrugem, além de também estar sendo desenvolvido paralelo a esta pesquisa, um outro trabalho, avaliando a eficiência do quelato biológico no controle da “ferrugem do cafeeiro” (Hemileia vastatrix). 5.4.4. Coleta de dados e avaliações Os parâmetros utilizados para as análises estatísticas foram: Análise química das folhas, solo, grãos, cascas e resultado de produtividade, detalhados a seguir. As coletas das folhas, foram realizadas 30 e 60 dias após a primeira aplicação dos tratamentos. Em cada planta retirava-se o 3º (terceiro) par de folhas a partir da extremidade dos ramos medianos, produtivos, coletando-se 4 pares de folhas por planta (8 folhas/planta) nos quatro pontos cardeais, perfazendo um total de 48 folhas por parcela útil, 38 conforme Malavolta (1993). O procedimento para as determinações químicas das folhas seguiram os mesmos procedimentos do experimento em casa de vegetação (ítem 5.3.4.2). A amostragem para coleta do solo foi realizada na projeção da copa e nas entrelinhas de cada parcela, após a colheita, na profundidade de 0-20 cm. Após a coleta, o solo foi seco ao ar e peneirado (malha 2 mm) para as seguintes determinações: pH, matéria orgânica, acidez potencial (H+Al), fósforo, potássio, cálcio, magnésio, capacidade de troca de cátions, saturação por bases, boro, cobre, ferro, manganês e zinco. As análises químicas para fins de fertilidade foram realizadas de acordo com metodologias descritas por Raij & Quaggio (1983), seguindo a rotina do Laboratório de Fertilidade do solo do Depto. Recursos Naturais – Área de Ciências do Solo/FCA/UNESP – Botucatu/SP. Utilizou-se as soluções de DTPA para extração dos micronutrientes Fe, Mg, Cu e Zn, de cloreto de bário em microondas para extração de B, solução sulfocrômica para oxidação da matéria orgânica e resina trocadora de íons para extração dos macronutrientes Ca, Mg, P e K As produções dos anos agrícolas 2000/2001 (antes da aplicação dos tratamentos) e 2001/2002 (depois da aplicação dos tratamentos) foram colhidas sempre em julho quando os frutos apresentavam mais de 90% no estágio “cereja”. A colheita foi realizada no pano, determinando-se a massa total dos frutos colhidos das seis plantas úteis, onde retirava-se uma amostra com massa de 1 Kg que foi seca até cerca de 11% de umidade em estufa a 60º. Desta amostra, após o beneficiamento, feito em moinho manual, utilizado comumente para amostragem do estágio de secagem de café, pesava-se a quantidade de grãos e transformava-se a produção colhida em sacas de café beneficiado por hectare (sacas de 60 Kg). Após estes procedimentos, grãos e cascas de café foram separados e moídos, depois encaminhados para análises químicas, seguindo a mesma metodologia adotada para análise de folhas. 39 5.4.5. Análise estatística O estudo estatístico das variáveis determinadas, foram processadas pelo programa estatístico SAS (1996) com nível de significância a 5% e constou de teste de comparações múltiplas (Tukey) para cada efeito significativo na análise de variância (em que houve efeito de interações), considerando os efeitos (ou fatores) estudados em uma única época de amostragem e o modelo de parcelas subdivididas no tempo ("Split-Plot in time") a 5% de probabilidade, para as variáveis determinadas em diferentes épocas de amostragem. 40 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1. Experimento em casa de vegetação Serão apresentados e discutidos, a seguir, os resultados obtidos no experimento em casa de vegetação referentes a análise química de folhas e análise biométrica das plantas do cafeeiro. 6.1.1. Análise foliar Os dados da análise química das folhas do cafeeiro (macro e micronutrientes) coletados aos 30 dias após a terceira aplicação dos tratamentos estão apresentados na forma de médias dos dados originais (média aritmética), para cada tratamento, dispostos na Tabela 10, enquanto que os dados referentes a análise foliar coletadas aos 120 dias da última aplicação dos tratamentos, foram submetidas ao teste de comparações múltiplas (Tukey a 5% de probabilidade) da análise de variância onde houve efeito significativo apenas para os micronutrientes Zn (zinco) e Cu (cobre) apresentados nas Tabelas 11 e 12. 41 TABELA 10 – Médias dos teores foliares de macro e micronutrientes 30 dias, após a terceira aplicação dos tratamentos. N P K Ca Mg S B Cu Fe Mn Zn Tratamentos ----------------------g Kg-1---------------------- -----------------mg Kg-1---------------- 1 – Bio 1 42 0,7 9 18 6,5 1,6 150 6 121 166 15 2 – Bio 2 40 0,6 8 19 7,0 1,6 135 5 142 138 24 3 – Bio 3 38 0,7 9 19 6,9 1,7 187 5 126 144 27 4 – Bio 4 41 0,7 10 17 6,7 1,9 132 5 120 138 25 5 – Fertamin 40 0,6 11 15 5,5 1,9 128 4 94 95 177 6 – Dacafé 39 0,7 9 19 6,8 1,9 133 4 98 143 23 7. Sulfato de Zn 39 0,6 8 17 7,1 1,6 152 3 87 118 116 8. Quelato de Zn 36 0,7 6 20 7,8 1,3 191 5 140 129 35 9. Testemunha 41 0,7 7 19 7,5 1,3 165 3 123 188 6 10.Quelato puro 42 0,7 9 16 6,7 1,4 120 5 160 141 8 Conforme Boaretto (2002), as alterações na nutrição mineral são refletidas nas concentrações dos nutrientes nas folhas, que são consideradas o foco das atividades fisiológicas das plantas. A utilização da análise foliar como critério diagnóstico baseia-se na premissa de existir relação entre o suprimento de nutrientes e os níveis dos elementos nas folhas. O teor do nutriente dentro da planta é um valor integral de todos os fatores que interagiram para afetá-la. Serão utilizados aqui os termos “concentração” e “teor” como sinônimos, pois referem-se a massa do elemento por unidade de massa da folha como sugeriu Büll & Rosolem (1989). Desta forma, comparando os dados da análise foliar para macro e micronutrientes antes (Tabela 2) e após 30 dias (Tabela 10) da terceira aplicação dos tratamentos, constata-se que a exceção do zinco todos os outros elementos não tiveram alterações significativas em seus teores foliares, o que era de se esperar uma vez que apenas o zinco foi adicionado em concentrações crescentes nos tratamentos. Vale ressaltar que os teores de ferro antes da aplicação dos tratamentos (Tabela 2), encontravam-se bastante elevados (424 mg Kg–1), após a aplicação dos tratamentos (Tabela 10), constata-se que houve diminuição no teor de ferro e aumento do teor de 42 manganês, que segundo Olsen (1972) é justificada pela interação negativa entre Fe-Mn, onde a menor absorção e transporte de ferro está associada ao aumento do teor de manganês. Nos tratamentos com quelato biológico, obteve-se o melhor equilíbrio nutricional, mesmo na presença de diferentes concentrações de zinco, devido aos micronutrientes adicionados (B, Cu, Fe, Mn e Zn) encontrarem-se quelatizados. O teor de zinco nos tratamentos 9 (testemunha) e 10 (quelato puro) apresentaram os menores teores, respectivamente 6 e 8 mg Kg-1 considerados críticos e os tratamentos 5 (400 mg Zn2+ dm-3) e 7 (1200 mg Zn2+ dm-3) proporcionaram as maiores concentrações de zinco, respectivamente 177 e 116 mg Kg-1, sendo considerados tóxicos. Os tratamentos 1, 2, 3, 4, 6 e 8 apresentaram teores adequados de zinco, conforme Malavolta (1993). É importante considerar que a concentração de zinco nas folhas, antes da aplicação dos tratamentos estava abaixo do adequado (9 mg Kg–1) entretanto, as plantas não apresentavam sintomas visuais de deficiências. De acordo com Blanco (1970) a presença de cobre (Cu) ou de boro (B) reduzem em 50% a absorção de Zn aplicado às folhas do cafeeiro, isso explica porque nos tratamentos 1, 2, 3 e 4, em que houve adição desses micronutrientes, os teores de zinco, apesar de serem considerados adequados, foram inferiores ao tratamento 8 (600 mg Zn2+ dm-3), onde não houve a adição de micronutrientes. E quando comparado o tratamento 6 (Dacafé) com o tratamento 2 (Bio 2 ) por conterem a mesma concentração de zinco (400 mg Zn2+ dm-3), constatou-se que não houve diferença entre os teores de zinco nas folhas, demonstrando a eficiência do quelato biológico quando comparado com o produto comercial. A partir dos resultados obtidos através da análise foliar do cafeeiro coletadas 30 dias após a terceira aplicação dos tratamentos, concluiu-se que o resíduo biológico quelatizante foi eficiente em fornecer zinco via foliar nas quatro concentrações estudadas. 43 TABELA 11 – Teor de zinco nas folhas do cafeeiro em mg Kg-1 coletadas 120 dias após a última aplicação dos tratamentos. Tratamentos Média 1 - Bio 1 4,4 AB 2 - Bio 2 5,6 AB 3 - Bio 3 4,8 AB 4 - Bio 4 8,2 A 5 – Fertamim 4,6 AB 6 – Dacafé 4,0 AB 7 - Sulfato de Zn 6,8 AB 8 – Quelato de Zn 4,8 AB 9 – Testemunha 4,4 AB 10- Quelato puro 3,3 AB D.M.S. – diferença mínima significativa do Teste TuKey (a = 5%) - 4,03 C. V. – coeficiente de variação, em porcentagem (%) - 35,61 Médias na vertical seguidas pela mesma letra não diferem entre si pelo teste Tuckey 5% de probabilidade. De acordo com a análise da Tabela 11 verifica-se que só houve diferença significativa para o tratamento 4 (800 mg Zn2+ dm-3), mesmo assim, sendo este teor de zinco considerado crítico (8,2 mg Kg-1), estes resultados devem estar relacionados a baixa mobilidade do zinco nas folhas do cafeeiro, associados ao acentuado efeito de diluição do zinco nas folhas em expansão reportado por Fávaro (1992). Comparando os teores foliares de zinco coletados aos 30 dias após a terceira aplicação e 120 dias após a última aplicação dos tratamentos, verifica-se que os tratamentos 1, 2, 3 e 4 mantiveram melhor estabilidade do que os tratamentos 5 e 7, os quais na primeira amostragem, apresentaram níveis tóxicos caindo de 177 e 116 mg Kg-1 para 4,6 e 6,8 mg Kg-1 respectivamente, entretanto, isto não pode ser conclusivo, uma vez que o tempo decorrido da última aplicação até a amostragem das folhas foi muito longo e com o crescimento das folhas e na ausência da retranslocação do zinco esses teores caíram acentuadamente, atingindo aos 120 dias, níveis críticos. Neste experimento a época de amostragem, levando em consideração o intervalo de aplicação, influenciou diretamente a avaliação dos tratamentos, uma vez que o efeito da aplicação foliar é de curta duração. Em geral, aplicação foliar de nutrientes pouco móveis, como é o caso do zinco, oferecem apenas a correção a curto prazo (90 dias) de 44 deficiências, porque o fertilizante aplicado não pode ser transportado para os tecidos em crescimento (FERREIRA, 2001). Outro ponto que deve ser considerado, é o fato do café arábica (Coffea arabica L.) levar dois anos para completar o