Recuperação de azoto de origem orgânica e inorgânica pela cultura da couve
repolho (Brassica oleracea var. capitata)
INTRODUÇÃO
A aplicação de fertilizantes ao solo influencia a produtividade das culturas
hortícolas e a composição química do produto comercial. No entanto, a
utilização excessiva de fertilizantes minerais no solo agrícola é uma das
principais causas de contaminação da água subterrânea (Ten Berge, 2002) e é
também, actualmente, uma das preocupações dos consumidores que têm revelado um
interesse crescente pela qualidade dos alimentos e pelo seu modo de produção
(Sorensen, 1999).
A couve repolho (Brassica oleracea var. capitata) é uma cultura hortícola
importante no NW de Portugal onde é cultivada durante todo o ano, devido à sua
boa adaptação edafo-climática, consumo tradicional e elevado valor nutritivo
(Hui et al., 2004). Apesar da produtividade da cultura variar de acordo com a
fertilização e a estação do ano (Citak e Sonmez, 2010), a elevada produtividade
na agricultura convencional tem sido conseguida através da aplicação de
fertilizantes minerais ricos em N, que disponibilizam nutrientes de forma a
obterem-se produtividades dificilmente alcançadas apenas com recurso a
fertilizantes orgânicos (Jakse e Mihelic, 1999). Particularmente em zonas onde
exista restrição à aplicação de fertilizantes minerais, os fertilizantes
orgânicos podem ser utilizados para aumentar a produção vegetal. É o caso da
Zona Vulnerável nº 1 do Aquífero Livre entre Esposende e Vila do Conde (ZV1)
cujo Plano de Acção Local (Portaria n.º 556/2003 de 12 de Julho) estabelece a
dose máxima permitida de azoto (N) mineral para aplicação à cultura de couve
repolho em 180 kg ha-1.
Os correctivos orgânicos geralmente melhoram a estrutura do solo e estimulam a
diversidade e a actividade biológica do solo (Shiralipour et al., 1992;
Carpenter-Boggs et al., 2000) sendo, por isso, fundamentais para aumentar a
fertilidade do solo. No entanto, variam muito na sua composição e no grau de
estabilização da sua MO e, portanto, na sua capacidade para disponibilizar
nutrientes para as plantas (Sikora e Szmidt, 2001). Como os efluentes da
pecuária leiteira intensiva contêm uma proporção elevada de nutrientes
ingeridos pelos animais, potencialmente são uma fonte importante de nutrientes
para as plantas, quando reciclados como correctivos orgânicos do solo. O
chorume é frequentemente um problema nas explorações com um encabeçamento muito
elevado, como acontece na ZV1, resultando na introdução de quantidades muito
elevadas de N solúvel, facilmente lixiviável, no agro-ecossistema local. No
entanto, também pode ser visto como um recurso de nutrientes, quer quando
convenientemente aplicado ao solo, quer através de processamento, incluindo a
compostagem da sua fracção sólida (Brito et al., 2008; Brito et al., 2010).
A compostagem da fracção sólida do chorume (FSC) poderá contribuir para
diminuir o problema do excesso de chorume, através da aplicação ao solo de
parte desse efluente como fertilizante orgânico, com o N estabilizado e,
portanto, menos susceptível de ser lixiviado. Contudo, para gerir com sucesso o
ciclo de nutrientes no solo de acordo com as necessidades das culturas, é
necessário estimar as taxas de mineralização dos novos materiais orgânicos e a
influência que estes exercem nos processos e nas propriedades do solo.
Incluindo, quando aplicados em combinação com fertilizantes minerais.
Existem vários parâmetros referentes à eficiência da aplicação de N ao solo que
podem ser utilizados para avaliar a eficiência com que este nutriente é
acumulado nas culturas (Huggins e Pan, 1993; Wen et al., 2003) e desta forma,
para propor uma fertilização que minimize os riscos de poluição causados pela
lixiviação, ou pela volatilização de azoto que se encontre em excesso no solo.
O cálculo da eficiência com que a cultura recupera o N dos fertilizantes pode
ser efectuado com base na diferença entre o N acumulado na cultura dos talhões
fertilizados e o N acumulado na cultura dos talhões não fertilizados, expressa
em proporção do N aplicado aos talhões fertilizados (Dilz, 1988). Contudo, se
as plantas não fertilizadas absorverem N dos talhões fertilizados, as
eficiências serão inferiores porque a produtividade das plantas não
fertilizadas aumenta e, simultaneamente, a produtividade das plantas
fertilizadas pode diminuir. É o que acontece com frequência na maioria das
experiências de campo que avaliam a resposta das culturas à aplicação de
fertilizantes, onde os talhões são distribuídos ao acaso, podendo localizar-se
um talhão que não inclui fertilizante junto a outro com a dose máxima de
fertilizante. Em oposição aos arranjos ao acaso, o arranjo sistemático dos
tratamentos acontece quando os tratamentos são organizados numa determinada
ordem, como por exemplo, com doses crescentes de um fertilizante entre talhões
adjacentes (Mead, 1990). Nestes, apesar de ser ainda possível a existência de
alguma competição entre as plantas de um talhão adjacente e as plantas do
próprio talhão, esta poderá ser considerada pequena, ou mesmo anulada pelo
efeito compensatório entre os lados opostos do talhão, uma vez que o aumento do
fertilizante entre talhões é progressivo (Nelder, 1962; Bleasdale, 1967;
Cleaver et al., 1970; Brito e Hadley, 1993).
Este estudo teve como objectivos: (i) investigar o efeito da utilização de um
novo composto produzido com a fracção sólida do chorume, na produção e na
absorção de N pela cultura de couve repolho; (ii) investigar se o efeito do
composto da FSC depende da aplicação de fertilizantes minerais, considerando as
restrições aplicadas à ZV1; (iii) obter informação sobre a mineralização do N
orgânico em condições de campo e sobre a eficiência de utilização e recuperação
de N mineral pela couve repolho; e (iv) divulgar a utilização das experiências
com delineamento de arranjos sistemáticos, em oposição às experiencias de
blocos casualizados, como forma de minimizar a competição entre plantas de
talhões adjacentes.
MATERIAL E MÉTODOS
A resposta da cultura de couve repolho (Brassica oleracea var.capitata, cv.
Duchy) à aplicação de um fertilizante mineral azotado e de um fertilizante
orgânico foi avaliada, na época de Primavera-Verão, através de uma experiência
de arranjos sistemáticos de tratamentos com 3 blocos, num Antrossolo Cumúlico
Dístrico em granitos e rochas afins (ATcd.g), derivado de um Cambissolo Húmico
de granitos (CMux.g) de textura franco-arenosa (Agroconsultores e Geometral,
1995), localizado na freguesia de Vairão do concelho de Vila do Conde (41°20'
N, 8°40' O). O solo apresentava reacção ácida (pH=5,6), com um teor de matéria
orgânica de 4,2% e de N total de 2,17 g kg-1, e com elevados teores extraíveis
(>200 mg kg-1) de P2O5 e K2O (método de Egner-Riehm).
O fertilizante orgânico resultou da compostagem da fracção sólida de um chorume
da pecuária leiteira intensiva, por um período de 182 dias, em pilhas com 15 m3
de volume, colocadas sobre uma tela de cobertura do solo e cobertas com um
filme de polipropileno.A fracção sólida de chorume (FSC) foi extraída com uma
máquina separadora baseada na pressão provocada por um sem-fim que impulsiona a
fracção sólida para a extremidade frontal da máquina, enquanto a fracção
líquida atravessa um crivo que rodeia o sem-fim. O fertilizante mineral (adubo
nítrico-amoniacal) resultou da diluição do nitrato de amónio (Nitrolusal 20,5%)
apresentando um teor de N na forma nítrica semelhante ao teor de N na forma
amoniacal. Algumas das características do composto da fracção sólida do
chorume, no início das experiências, encontram-se no Quadro 1.
Quadro 1 ' Características do composto da fracção sólida do chorume .
A experiência, com estrutura factorial de tratamentos, incluiu o composto nas
doses de 0, 20 e 40 t ha-1, aplicado ao solo antes da plantação, em combinação
com o adubo nas doses de 0, 90, 180 kg ha-1 de N mineral, aplicado em
cobertura. Em cada bloco, ao longo de um eixo aumentaram-se as doses de azoto
mineral através do adubo, enquanto ao longo do eixo perpendicular se aumentaram
as doses do composto da FSC, resultando 9 tratamentos por bloco, num total de
27 talhões. Desta forma numa das extremidades do bloco ficou localizado o
talhão que não recebeu qualquer fertilizante e na extremidade diagonalmente
oposta ficou o talhão que recebeu a dose máxima de ambos os fertilizantes.
As couves foram plantadas a 13 de Junho de 2005, uma semana após a aplicação
dos fertilizantes com o compasso de 0,4 x 0,3 m, em talhões constituídos por 5
linhas (2,0 m de largura e 7,2 m de comprimento). Em cada colheita realizada
14, 28, 42 e 56 dias após a plantação colheram-se 6 plantas em cada talhão,
para determinação do peso fresco, peso seco e teor de azoto total na matéria
seca pelo método Kjeldahl.
Utilizaram-se as normas europeias para a determinação das seguintes
características dos compostos: humidade, com base em 50 g de material original
(CEN, 1999a); pH por potenciometria (CEN, 1999b); condutividade eléctrica
(25ºC) dos extractos aquosos obtidos para o pH (1:5, v/v) após filtração (CEN,
1999c); matéria orgânica, por calcinação a 550°C durante 4 horas (CEN, 1999d);
e azoto Kjeldahl modificado (CEN, 2001). A relação C/N foi calculada pelo
quociente entre o teor de carbono, e o teor de azoto. O teor de carbono total
foi calculado pela fracção entre o teor da matéria orgânica e a constante 1,8
(Gonçalves e Baptista, 2001). O azoto mineral, após extracção com KCl 2M (1:5),
foi determinado por espectofotometria de absorção molecular, em autoanalisador
de fluxo segmentado, sendo o teor de N amoniacal determinada pela reacção de
Berthelot e a de N nítrico através do reagente de Griess-Ilosvay, após redução
em coluna de cádmio.
Calcularam-se os seguintes parâmetros de eficiência do N acumulado na planta e
do N aplicado ao solo (Wen et al., 2003):
em que MS representa matéria seca e Nx (N0) o talhão adubado com x (0) kg de N.
A comparação dos resultados entre tratamentos, e entre conjuntos de
tratamentos, para cada data de colheita, realizou-se através da análise de
variância, recorrendo-se ao programa SPSS versão 15.0, sendo a comparação entre
as médias dos tratamentos e entre as médias das diferentes doses dos factores
principais, baseada na menor diferença significativa (P <0,05).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O composto da FSC aparentemente apresentava-se bem maturado, como evidenciam a
sua baixa razão C/N (14) em comparação com a razão C/N da FSC original, que é
normalmente superior a 30 (Brito et al., 2008; Brito et al., 2010), e a sua
baixa razão N-NH4+/N-NO3-. De acordo com o "Compost Maturity Index" (CCQC,
2001) a razão N-NH4+/N-NO3- inferior a 0,5 assim como para Larney e Hao (2007)
valores <1,0 indicam que o composto se encontra maturado, tendo sido esta razão
inferior a 0,2 no composto utilizado no presente estudo.
O peso fresco da couve foi semelhante em todos os tratamentos até aos 28 dias
após a plantação, mas o aumento de produção nos talhões adubados com N mineral
tornou-se evidente entre os 42 e os 56 dias após a plantação (Figura 1). O teor
de MS diminuiu com o crescimento da couve, desde um valor de 15,7% nas plantas
à transplantação até valores de 6,9-7,2 % aos 56 dias após a plantação, sem
diferenças significativas entre as couves produzidas com diferentes doses de
aplicação de N mineral (Figura 1). A produção de couve repolho dependeu
fortemente da aplicação de N mineral na forma de adubo nítrico-amoniacal
(Figura 2), mas foi independente da aplicação do composto nos tratamentos com
aplicação de N mineral. Apesar de para o conjunto dos tratamentos (incluindo as
diferentes doses de aplicação de adubo azotado) não se ter verificado qualquer
aumento na produtividade da couve com a aplicação do composto, quando se
consideraram apenas os tratamentos que não incluíram o adubo azotado, a
produção de matéria fresca da couve (138 t ha-1) produzida com 40 t ha-1 de
composto foi superior (P <0,05) à produção de couve (98 t ha-1) sem aplicação
de composto. O facto da aplicação dos compostos não ter resultado num acréscimo
de produtividade da couve quando se aplicou adubo mineral poderá explicar-se
porque o N mineral foi quase imediatamente disponibilizado para a cultura em
quantidades muitos superiores ao N do composto e, portanto, este último
associou-se a aumentos de produção apenas quando o N mineral era limitante.
Figura 1 - Peso fresco e percentagem de matéria seca da couve repolho com
aplicação de diferentes doses de N mineral de cobertura (0, 90 e 180 kg N ha-
1).
Figura 2 - Peso fresco da couve repolho com aplicação de diferentes doses de N
mineral de cobertura e de um composto da fracção sólida de chorume. Letras
diferentes por cima das barras correspondem a diferenças significativas de
produção (P <0,05).
A produção média de couve repolho com aplicação de 180 kg N ha-1 (158 t ha-1) e
com a aplicação de 90 kg N ha-1 (147 t ha-1) foi, em ambos os casos, superior à
produção média sem adubo (119 t ha-1) na última colheita, na qual, a variação
entre as duas doses de adubo não resultou numa diferença significativa de
produção de couve. Os valores de produção com a adubação azotada nesta
experiência foram superiores aos valores frequentemente referidos na
bibliografia (Jakse e Mihelic, 1999; Salo et al., 2002).
O teor de N (g kg-1) nas folhas da couve aumentou em todos os tratamentos nas
primeiras duas semanas após a plantação, até um valor médio de 49 g kg-1 e
diminuiu desde então até à colheita final (Figura 3). A absorção de N começou a
diferenciar-se (Figura 3) após os 28 dias de crescimento no campo, duas semanas
antes do peso seco reflectir essa diferença. Apesar da diferença de peso fresco
da couve (para a média dos 3 tratamentos com doses diferentes de composto da
FSC) entre a aplicação de 90 e de 180 kg ha-1 de N mineral não ter sido
significativa, o aumento de N acumulado (Figura 4) foi significativo (P <0,05)
nas couves com fertilização mineral, inclusive entre a aplicação mais elevada
de N mineral (180 kg ha-1) e a dose mais baixa (90 kg ha-1). Na última
colheita, o teor de N na couve manteve-se mais elevada com a aplicação da dose
mais elevada de N mineral (31 g kg-1) em comparação com a dose mais baixa (28 g
kg-1) ou sem aplicação de N mineral (25 g kg-1).
Figura 3 - Percentagem de N na matéria seca e N acumulado (kg ha-1) na couve
repolho com aplicação de diferentes doses de N mineral de cobertura (0, 90 e
180 kg N ha-1).
Figura 4 - Acumulação de N na couve repolho com aplicação de diferentes doses
de N mineral de cobertura e de um composto da fracção sólida de chorume. Letras
diferentes por cima das barras correspondem a diferenças significativas de
produção (P <0,05).
Os teores de N na couve repolho observados neste estudo são comparáveis aos
teores reportados na bibliografia para outras experiencias com esta cultura.
Citak e Sonmez (2010), por exemplo, avaliaram os teores de N da couve repolho
cultivada no MPB, na Primavera e no Outono, em diferentes tratamentos
resultantes da aplicação de estrume bovino, estrume de aves e farinha de
sangue, e obtiveram teores percentuais de N respectivamente na cultura de
Primavera e Outono de 2,8 e 2,9%. Enquanto no presente estudo o teor médio de N
(2,8%) nas couves de todos os tratamentos foi igual à da cultura de Primavera
referida por Citak e Sonmez (2010), este teor foi superior com a aplicação de
180 kg ha-1 de N mineral e inferior sem a aplicação de N mineral, para a média
das 3 doses de composto.
Warman e Havard (1997) comparam couves produzidas na Primavera, durante três
anos consecutivos, e encontraram os seguintes teores médios de N nas couves:
1,78%, 1,90% e 2,03%, no primeiro, segundo e terceiro anos de experimentação,
respectivamente, sendo estes valores inferiores aos teores de N das couves
produzidas neste estudo. Sturma et al. (2010) analisaram os teores de N das
folhas exteriores, médias e interiores de couve repolho produzida com
diferentes técnicas de fertilização e irrigação tendo resultado para as folhas
interiores e do meio, 59 após a plantação, valores muito próximos aos obtidos
no presente estudo (56 dias após a plantação). De acordo com estes autores, o
teor de N de uma forma geral diminuiu com o crescimento das couves até aos 78
dias após a transplantação.
Não se verificaram diferenças significativas no teor de N, nem na acumulação
(kg ha-1) de N da couve no conjunto dos tratamentos com doses diferentes de
composto. No entanto, considerando apenas os tratamentos que não incluíram
adubo mineral, a aplicação de 40 t ha-1 de composto resultou numa acumulação de
N (241 kg ha-1) na couve superior (P <0,05) à acumulação de N (177 kg ha-1) que
se verificou no tratamento sem aplicação de composto, provavelmente, devido à
absorção de N proveniente do composto. Yun e Ro, (2009) também justificaram o
aumento de absorção de N que verificaram com o aumento da dose de aplicação de
composto com base no seu teor de N mineral (N-NH4+ + N-NO3-).
A acumulação de N nas couves produzidas sem adubo (210 kg ha-1) foi em média
inferior ao valor (265 kg ha-1) referido por Westerveld et al. (2003). Contudo,
a acumulação de N nas couves produzidas com adubo (280 e 341 kg ha-1,
respectivamente para a aplicação de 90 e 180 kg ha-1 de N mineral) foi superior
à referida por aqueles autores, bem como, aos valores de 213-243 kg ha-
1 referidos por Salo et al. (2002) para a couve. A acumulação de N na couve,
tal como em estudos anteriores (Jakse e Mihelic, R. 1999; Mihelic e Jakše,
2001) esteve linearmente relacionada com a sua produção de peso seco em
qualquer das colheitas, como revela a Figura 5. Esta relação foi mais forte nas
primeiras colheitas do que nas últimas, porque a variação do teor de N nas
couves das últimas colheitas aumentou com a aplicação de N mineral ao solo.
Figura 5 - Relação entre a acumulação de N e o peso seco (PS) na couve repolho
14, 28, 42 e 56 dias após a plantação (dap). *** P <0,001.
As taxas de mineralização do N orgânico dos compostos, calculadas com base na
diferença de N acumulado nas couves dos tratamentos com compostos que não foram
adubados com N mineral, e das couves que não receberam qualquer dos
fertilizantes, e descontando o N mineral do próprio composto, revelaram que a
aplicação mais baixa de composto (20 t ha-1) resultou numa percentagem de
mineralização superior na segunda e terceira colheita, embora o mesmo não tenha
sido evidente na última colheita (Figura 6). Possivelmente porque a dose mais
elevada de composto exigiu um período mais longo de estabilização do composto
no solo e só no segundo mês após a sua aplicação é que a mineralização líquida
foi percentualmente semelhante para as duas doses de aplicação, resultando numa
mineralização de N de 283 g kg-1 e 256 g kg-1, respectivamente, para os
tratamentos com 20 t ha-1 e 40 t ha-1 de composto.
Figura 6 - Mineralização de N orgânico (g kg-1) do composto aplicado nas doses
de 20 e 40 t ha-1 durante o crescimento da couve repolho e recuperação do N
mineral aplicado nas doses de 90 e 180 kg ha-1 em adubação de cobertura.
A recuperação do N mineral diminuiu de 779 g kg-1 para 727 g kg-1 com o aumento
da dose aplicada de N mineral de 90 kg ha-1 para 180 kg ha-1 (Figura 6). Estes
valores explicam-se pela elevada produção de matéria seca de couve, sendo
próximos dos 80%, tal como referido noutras experiências com couve repolho
(Guttormsen e Riley, 1996).
A eficiência com que a couve utilizou o N mineral diminuiu de 42 kg de peso
seco de couve por kg de N acumulado, no tratamento sem a aplicação de N
mineral, para 32 kg de peso seco com a aplicação mais elevada de N mineral
(Figura 7). A eficiência fisiológica diminuiu com a aplicação da dose mais
elevada de N mineral, de 23 kg para 11 kg depeso seco por kg de N acumulado a
mais, relativamente ao tratamento testemunha (Figura 7). A eficiência
agronómica do N aplicado foi inferior com a aplicação de 180 kg ha-1 de N em
comparação com a aplicação de 90 kg ha-1, diminuindo de 18 kg para 13 kg de
peso seco de couve em relação ao tratamento testemunha, por cada kg de N
mineral aplicado ao solo (Figura 7).
Figura 7 - Eficiência de utilização (EUN), eficiência fisiológica (EFN) e
eficiência agronómica (EAN) do N mineral aplicado ao solo. Valores médios e
erro padrão das respectivas médias.
Considerando que a aplicação de 20 t ha-1 e de 40 t ha-1 do composto resultou
num aumento de produção de 14% e 31%, respectivamente, em comparação com a
testemunha sem aplicação de composto, e que estes aumentos de produção poderão
ser explicados pelo aumento da disponibilidade de N e de outros nutrientes com
origem no composto da FSC, aconselha-se a utilização deste composto,
principalmente quando não se aplica N mineral, como é o caso do modo de
produção biológico.
CONCLUSÕES
A fertilização orgânica não disponibilizou N suficiente para alcançar elevadas
produtividades de couve repolho quando comparada com a fertilização mineral,
porque o N dos compostos encontrava-se principalmente na forma orgânica (98%) e
a sua disponibilidade para a couve dependeu da taxa de mineralização, enquanto
o N na forma mineral se encontrava praticamente disponível desde a sua
aplicação. No entanto, a produtividade da couve repolho aumentou com a
aplicação do composto da FSC nos talhões que não receberam adubo mineral, donde
se concluiu que a aplicação destes compostos deve ser recomendada
principalmente quando não se aplicam fertilizantes minerais, porque pode
contribuir para aumentar a produção através de uma maior disponibilidade de N e
de outros nutrientes, para além de possíveis benefícios para a fertilidade
física do solo.
O aumento de aplicação de N mineral de 90 para 180 kg ha-1 aumentou a
acumulação de N na couve em 22%, na última colheita, mas o correspondente
aumento de peso seco (7%) não foi significativo. Logo, o aumento da aplicação
de N mineral de 90 kg ha-1 para 180 kg ha-1 associou-se mais a um aumento no
teor de N na couve do que ao aumento de produtividade.
A separação do chorume numa fracção sólida e outra líquida poderá beneficiar o
ambiente, enquanto a aplicação do composto da FSC poderá ser recomendada até
doses de 20 t ha-1, sem se ultrapassar a dose máxima de N orgânico recomendada
pelo código das boas práticas agrícolas, para a protecção da água contra a
poluição com nitratos de origem agrícola. Ainda que a aplicação do composto num
só ano possa não contribuir para aumentos evidentes de produção nesse ano
quando se aplica adubo azotado, a aplicação continuada deste tipo de composto
deverá ser investigada para avaliar os seus efeitos a longo prazo na
fertilidade do solo e na produtividade das culturas hortícolas.
