Fertilizantes meio ambiente\nFertilizantes de liberação lenta by Daniel Staciarini... 3211 views\nCaderno pedagogico de geografia 2... by anakarolinarocha 2964 views\nCiclo Do NitrogêNio by ecsette 17878 views\nAtividade centro oeste gabarito. by CBM 23368 views\n1. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 1 O Uso de FO Uso de FO Uso de FO Uso de FO Uso de Fererererertilizantes Minertilizantes Minertilizantes Minertilizantes Minertilizantes Mineraisaisaisaisais e o Meio Ambientee o Meio Ambientee o Meio Ambientee o Meio Ambientee o Meio Ambiente IFA International Fertilizer Industry Association UNEP United Nations Environment Programme Tradução: ANDA Associação Nacional para Difusão de Adubos INTERNATIONAL FERTILIZER INDUSTRY ASSOCIATION 28, RUE MARBEUF 75008 PARIS - FRANCE TEL.: +33 153 930 500 FAX: +33 153 930 547 EMAIL: ifa@fertilizer.org http://www.fertilizer.org UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAMME 39-43, QUAI ANDRE CITROËN 75739 PARIS CEDEX 15 - FRANCE TEL.: +33 144 371 450 FAX: +33 144 371 474 EMAIL: unep.tie@unep.fr http://www.uneptie.org\n2. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente2 Dados do original em inglês: Mineral Fertilizer Use and the Environment by K. F. Isherwood International Fertilizer Industry Association Revised Edition. Paris, February 2000. The help of Mr. A. E. (Johnny) Johnston, IACR-Rothamsted, U. K., in reviewing and correcting the text is gratefully acknowledged. Copyright. 1998 IFA. All rights reserved ISBN: 2-9506299-3-8 The text of the document is available on IFA’s Internet site. Further copies can be obtained from: IFA 28, rue Marbeuf 75008 Paris, France TEL: +33 153 930 500 FAX: +33 153 930 545 /546 /547 EMAIL: publications@fertilizer.org Web: http://www.fertilizer.org Printed in France Layout: Claudine Aholou-Pütz, IFA\n3. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 3 Apresentação .......................................................................................................................... 5 Prefácio da Edição Original ................................................................................................... 7 Prefácio .................................................................................................................................. 9 1. Uma introdução aos fertilizantes minerais ......................................................................... 11 1.1. O que são os fertilizantes ............................................................................................. 11 1.2. Onde são usados os fertilizantes? ................................................................................. 11 1.3. Onde os fertilizantes são produzidos ............................................................................ 13 2. O que aconteceria se? ........................................................................................................ 14 3. A demanda por fertilizantes minerais ............................................................................... 16 3.1. A demanda futura por produtos agrícolas ..................................................................... 16 4. Aspectos econômicos ......................................................................................................... 18 5. Solos .................................................................................................................................. 19 5.1. Esgotamento de nutrientes ........................................................................................... 19 5.2. O impacto dos fertilizantes na estrutura do solo ........................................................... 20 5.3. Acidificação do solo .................................................................................................... 20 5.4. Erosão ........................................................................................................................ 21 6. Substâncias tóxicas ............................................................................................................ 22 7. Água .................................................................................................................................. 23 7.1. Água potável ............................................................................................................... 23 7.2. Águas de superfície ..................................................................................................... 24 7.3. Potássio ...................................................................................................................... 25 8. Ar ...................................................................................................................................... 26 8.1. Amônia ....................................................................................................................... 26 8.2. Gases de efeito estufa .................................................................................................. 26 CONTEÚDO\n4. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente4 9. Perdas e eficiência de nutrientes ...................................................................................... 28 9.1. Nitrogênio ................................................................................................................ 28 9.2. Fosfato e potassa ...................................................................................................... 30 9.3. Produtos ................................................................................................................... 30 9.4. O uso eficiente de fertilizantes ................................................................................... 32 9.5. Fertirrigação............................................................................................................. 33 9.6. Adubação balanceada ............................................................................................... 33 9.7. Aplicações de fertilizantes específicas por local ......................................................... 33 10. Sistemas integrados ......................................................................................................... 35 10.1. Agricultura integrada ............................................................................................... 35 10.2. Planejamento de uso da terra .................................................................................... 35 10.3. “Ferti-Mieux”........................................................................................................... 36 10.4. Sistemas integrados de nutrição de plantas (SINP) .................................................... 36 10.5. Plantas leguminosas como fonte de N ........................................................................ 37 11. Balanço de nutrientes ...................................................................................................... 39 12. Saúde ............................................................................................................................... 40 12.1. Saúde humana ......................................................................................................... 40 12.2. Saúde das plantas ..................................................................................................... 42 13. Biodiversidade ................................................................................................................. 42 14. Materiais orgânicos ......................................................................................................... 45 14.1. Regiões de clima frio e temperado ............................................................................. 45 14.2. Regiões de clima tropical e subtropical ..................................................................... 46 14.3. Compostos ............................................................................................................... 47 15. Recursos .......................................................................................................................... 48 15.1. Disponibilidade de recursos ...................................................................................... 48 15.2. Reciclagem .............................................................................................................. 50 16. Substituição de terra ....................................................................................................... 52 17. Parceiros para o uso sustentável de fertilizantes em termos ambientais .......................... 54 Referências selecionadas ........................................................................................................ 56 Sobre a IFA, UNEP e ANDA ................................................................................................ 61\n5. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 5 APRESENTAÇÃO A agricultura, em conjunto com outros elementos tais como água, energia, saúde e biodiversidade, tem uma função de grande relevância na conquista do Desenvolvimento Sustentado. A indústria de fertilizantes, por sua vez, tem desempenhado, por mais de 150 anos, um papel fundamental no desenvolvimento da agricultura e no atendimento das necessidades nutricionais de uma população continuamente crescente. De fato, basta mencionar que, em geral, os fertilizantes são responsáveis por cerca de um terço da produção agrícola, sendo que em alguns países os fertilizantes chegam a ser responsáveis por até cinqüenta por cento das respectivas produções nacionais. Os fertilizantes promovem o aumento de produtividade agrícola, protegendo e preservando milhares de hectares de florestas e matas nativas, assim como a fauna e a flora. Sendo assim, o uso adequado de fertilizantes se tornou ferramenta indispensável na luta mundial de combate à fome e subnutrição. A indústria de fertilizantes está consciente de suas responsabilidades sociais e ambientais relacionadas à produção e ao uso adequado de seus produtos. A indústria de fertilizantes, por meio de sua entidade representativa International Fertilizer Industry Association (“IFA”), trabalha continuamente na busca do aprimoramento da eficiência do uso dos nutrientes das plantas com estudos que indiquem as melhores práticas possíveis de adubação, a fim de beneficiar os agricultores com o aumento de produtividade, a melhoria da qualidade de alimentos e a preservação do meio ambiente. A IFA é a associação internacional de indústrias de fertilizantes que inclui aproximadamente 450 empresas, representando mais de 80 países, sendo que aproximadamente metade destas empresas está baseada em países emdesenvolvimento.AIFAdesenvolvetrabalhos de publicações e divulgação de informações em diversos países para promover ativamente o uso e a produção dos nutrientes das plantas de forma eficiente e responsável, a fim de manter e incrementar a produção agrícola mundial de maneira sustentável. A IFA tem parcerias efetivas com importantes organizações internacionais, tais como: Banco Mundial, Organização de Alimentos e Agricultura (FAO), Programa de Meio Ambiente das Nações Unidas (UNEP) e outras agências da Organização das Nações Unidas. O presente trabalho é mais um exemplo da estreita cooperação de nossa entidade com a UNEP. Sendo assim, é com orgulho e satisfação que apresentamos esse trabalho que, originalmente preparado por K. F. Isherwood, foi agora devidamente traduzido e adaptado às condições brasileiras pelos Professores Alfredo Scheid Lopes e Luiz Roberto Guimarães Guilherme. Acreditamos fortemente que a publicação desse precioso material será de grande valia para todos aqueles que se preocupam não apenas com o uso eficiente e sustentável dos fertilizantes minerais mas também com questões como segurança alimentar, saúde e preservação do meio ambiente que são tão relevantes nos dias de hoje. Finalmente, cumpre ressaltar que o presente trabalho é fruto da estreita parceria existente entre a IFA e a indústria brasileira de fertilizantes, por meio de seus associados e da ANDA. Wladimir Antonio Puggina International Fertilizer Industry Association Presidente\n6. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente6\n7. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 7 PREFÁCIO DA EDIÇÃO ORIGINAL Este documento tem por finalidade apresentar, de um lado, um ponto de vista equilibrado sobre os benefícios do uso de fertilizantes minerais e, por outro lado, os riscos ambientais envolvidos. Não pretende ser um documento científico, mas tem por objetivo ser tecnicamente correto. O capítulo 14 da Agenda 21, ratificado na UNCED, “ECO 92”, realizada no Rio de Janeiro em 1992, afirma que “A capacidade do mundo para alimentar a crescente população é incerta...a agricultura tem que atender o desafio, aumentando principalmente a produção de alimentos nas terras já em uso, e evitando a utilização de terras que são somente marginalmente adequadas para o cultivo”. Essa revisão apresenta evidências que suportam o ponto de vista segundo o qual o uso de fertilizantes minerais é uma condição necessária para que esses objetivos sejam atingidos. Seu uso é necessário, mas eles têm um impacto no solo, água, planta e saúde humana. Todas as atividades humanas afetam o meio ambiente natural, seja adversamente ou de modo benéfico; e o que é adverso ou benéfico pode depender do ponto de vista de cada um. A sustentabilidade de longo prazo de quaisquer sistemas requer análises complicadas entre os ganhos e as perdas. Quase sempre existem maneiras de minimizar as perdas enquanto os benefícios são mantidos. O uso de fertilizantes não é uma exceção, mas tanto quem estabelece as políticas quanto o agricultor deve ter o conhecimento necessário para tal. Os agricultores devem saber como usar de modo eficiente os fertilizantes sob circunstâncias particulares. A maioria dos efeitos adversos do uso de fertilizantes resulta do uso inadequado pelos agricultores. Essa revisão enfatiza a importância do uso eficiente de fertilizantes minerais. O uso ineficiente não somente aumenta o seu impacto ambiental negativo, o que é desnecessário, mas também representa um grande desperdício dos recursos naturais e uma substancial perda econômica. Aumentar a eficiência do uso de fertilizantes é um grande desafio. Existe também espaço para melhoria dos produtos, mas os maiores ganhos a médio prazo poderiam ser obtidos pelo melhoramento das formas pelas quais os fertilizantes disponíveis atualmente são utilizados. Muitas técnicas para que isso seja alcançado são conhecidas, mas geralmente elas não são postas em prática. Levar as informações sobre técnicas corretas aos agricultores e persuadí-los para que as adotem é uma tarefa difícil. Da população global de 5,7 bilhões em 1995, a população rural atinge 2,6 bilhões. Jacqueline Aloisi de Larderel Divisão de Tecnologia, Indústria e Economia da UNEP Diretora Luc M. Maene IFA International Fertilizer Industry Association Diretor Geral\n8. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente8\n9. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 9 PREFÁCIO O Brasil é um dos poucos países do mundo com enorme potencial para aumentar a sua produção agrícola, seja pelo aumento de produtividade, seja pela expansão da área plantada. Com isto, estará contribuindo, não somente para uma maior oferta de alimentos no contexto mundial, mas, também, para atender a crescente demanda interna de sua população. Tanto para o aumento da produtividade das culturas como para a expansão da fronteira agrícola no Brasil, o papel positivo dos fertilizantes minerais tem sido comprovado cientificamente pelos centros de pesquisa, universidades, empresas públicas e privadas e pelos próprios agricultores. O uso eficiente de fertilizantes minerais é o fator que, isoladamente, mais contribui para o aumento da produtividade agrícola. A ANDA Associação Nacional para Difusão de Adubos, vem, por muitos anos, desenvolvendo grande esforço para orientar estudantes, técnicos e agricultores sobre a importância do uso eficiente de fertilizantes e corretivos, como forma de ampliar a produção agrícola, respeitando o meio ambiente. A presente publicação foi traduzida do trabalho original em inglês “Mineral Fertilizer Use and the Environment”, de autoria de K. F. Isherwood, publicado sob a chancela da IFA International Fertilizer Industry Association e da UNEP Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente. A versão para o português foi feita por Alfredo Scheid Lopes e Luiz Roberto Guimarães Guilherme, Professores da UFLA Universidade Federal de Lavras. O objetivo desta publicação é oferecer aos leitores brasileiros uma orientação do que fazer para aumentar a eficiência da adubação, reduzir as perdas deste insumo para o meio ambiente e minimizar seu possível impacto ambiental. Esclarece, ainda, como que o aumento da produtividade na agricultura, via utilização de técnicas de manejo sustentáveis, se constitui em um forte instrumento de preservação ambiental, diminuindo as pressões de desmatamento em áreas muitas vezes não vocacionadas para agricultura intensiva. As notas de rodapé dos tradutores procuraram, através de exemplos para a situação específica do Brasil, tornar o trabalho mais informativo para os leitores brasileiros. Mario A. Barbosa Neto ANDA Associação Nacional para Difusão de Adubos Presidente\n10. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente10\n11. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 11 1.1. O que são os fertilizantes Fertilizantes minerais são materiais, naturais ou manufaturados, que contêm nutrientes essenciais para o crescimento normal e o desenvolvimento das plantas. Nutrientes de plantas são alimentos para as espécies vegetais, algumas das quais são utilizadas diretamente por seres humanos como alimentos, outras para alimentar animais, suprir fibras naturais e produzir madeira. O homem e todos os animais dependem totalmente das plantas para viver e reproduzir. A percepção pública sobre fertilizantes minerais geralmente não leva em conta esses simples fatos. Três dos nutrientes têm que ser aplicados em grandes quantidades: nitrogênio, fósforo e potássio. Enxofre, cálcio e magnésio também são necessários em quantidades substanciais. Esses nutrientes são constituintes de muitos componentes das plantas, tais como proteínas, ácidos nucléicos e clorofila, e são essenciais para processos tais como transferências de energia, manutenção da pressão interna e ação enzimática. Sete1 outros elementos são necessários em quantidades pequenas e são conhecidos como “micronutrientes”. Mais cinco elementos2 são requeridos por certas plantas. Esses elementos têm uma grande variedade de funções essenciais no metabolismo das plantas. Os metais são constituintes de enzimas que controlam diferentes processos nas plantas. A deficiência de qualquer um desses nutrientes pode comprometer o desenvolvimento das plantas. Fertilizantes minerais compreendem elementos que ocorrem naturalmente e que são essenciais para a vida. Eles dão a vida e não são biocidas. Fertilizantes são usados para: - Suplementar a disponibilidade natural do solo com a finalidade de satisfazer a demanda de culturas que apresentam um alto potencial de produtividade e de levar a produções economicamente viáveis; - Compensar a perda de nutrientes decorrentes da remoção da culturas, por lixiviação ou perdas gasosas; - Melhorar as condições não favoráveis ou manter boas condições do solo para produção das culturas. A existência de uma relação estreita entre taxas de consumo de fertilizantes e produtividade agrícola tem sido, sem sombra de dúvida, estabelecida. Entre os vários insumos agrícolas, os fertilizantes, junto com, talvez, a água, são os que mais contribuem para o aumento da produção agrícola. Nesta publicação, o termo fertilizante “mineral” é usado no lugar de termos tais como fertilizantes “químicos”, “artificiais” ou “sintéticos”. À exceção dos nitrogenados, os demais fertilizantes são, na verdade, minerais mais ou menos purificados. No caso do nitrogênio, aproximadamente 99% do suprimento total são produzidos da amônia, que é fabricada fazendo reagir o abundante nitrogênio atmosférico com o hidrogênio. 1.2. Onde são usados os fertilizantes? O uso de fertilizantes como uma prática agrícola regular começou, na maioria dos países da Europa, da metade para o final do século dezenove, mas aumentos sensíveis do consumo nesses países ocorreram nas três décadas após a 2a Guerra Mundial. O aumento de consumo nos países em desenvolvimento começou nos anos sessenta. Em 1960, 87% do consumo mundial de fertilizantes ocorreram nos países desenvolvidos, incluindo a União Soviética e os países da Europa 1 Os micronutrientes que são requeridos em menores quantidades que os macronutrientes primários e secundários são boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo) e zinco (Zn). 2 Os outros cinco elementos que são requeridos por certas plantas são sódio (Na), silício (Si), níquel (Ni), selênio (Se) e cobalto (Co). 1 - UMA INTRODUÇÃO AOS FERTILIZANTES\n12. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente12 Central. De 1980 a 1990 o consumo tendeu a se estabilizar nessas regiões, menos na União Soviética, onde continuou aumentando até 1988. O crescimento populacional tinha sido nivelado, quase todos estavam alimentados de maneira adequada, a exportação mundial de produtos agrícolas tinha estagnado por causa de problemas econômicos nos países importadores e, em propriedades bem manejadas, o ponto de produtividade máxima econômica das variedades disponíveis tinha sido alcançado. Entre 1989 e 1994 o consumo de fertilizantes dos países desenvolvidos, de uma maneira geral, caiu de 84 milhões de toneladas de nutrientes em 1988 para 52 milhões em 1994. Essa queda foi mais intensa, cerca de 80% do total, nos antigos países comunistas da Europa Central e da antiga União Soviética. A produção das culturas na região também caiu, mas não na mesma proporção. Isto porque sob um sistema de planejamento centralizado, os fertilizantes foram usados de modo ineficiente e reservas de alguns nutrientes de plantas foram acumuladas no solo, podendo, então, ser exploradas para ajudar a alimentar as culturas. Nospaísesemdesenvolvimento, atéosanos sessenta, os fertilizantes eram aplicados, principalmente, nas culturas industriais, tais como chá, café, dendê, fumo e seringueira, enquanto o uso em outras culturas, principalmente as produtoras de alimentos básicos, era pequeno ou não existente. Mesmo onde os fertilizantes eram aplicados, as doses tinham que ser pequenas em vista das variedades altas tradicionais de cereais cultivadas naquela época. A introdução de variedades de porte baixo, de alta produtividade e responsivas a fertilizantes em meados da década de 60, provocou um tremendo aumento no consumo de fertilizantes aplicados às culturas anuais. Infelizmente, esse desenvolvimento ainda não ocorreu em muitos países do Sub-Sahara na África, por motivos climáticos e econômicos e também por falta de variedades adequadas. Desde 1960, o consumo de fertilizantes nos países em desenvolvimento aumentou mais ou menos de forma contínua, e hoje atinge cerca de 60% do consumo mundial, em comparação com 12% em 1960, uma tendência que está continuando. Com sua população aumentando rapidamente, muitos países em desenvolvimento são compelidos a dar alta prioridade à produção agrícola e ao uso de fertilizantes. Entre 1993/94 e 1997/98, o consumo mundial de nutrientes de fertilizantes aumentou de 120 para 136 milhões de toneladas, com uma taxa média anual de crescimento de 3%. O consumo na China, Sul da Ásia e América Latina aumentou em 10, 5 e 2 milhões de toneladas, respectivamente3 . Todavia, em muitos países do Sub-Sahara, na África, a quantidade de fertilizantes não é apenas muito baixa, mas também o que é usado é aplicado, principalmente, em cultivos comerciais em larga escala. As doses de fertilizantes usadas nas culturas alimentícias são particularmente baixas. Existe uma grande variação nas doses aplicadas entre países, como mostrado nos exemplos na tabela seguinte4 . 3 No Brasil, as estatísticas do aumento no consumo de fertilizantes mostram uma evolução média anual de 6,5%, a partir de 1970 até 2000, passando de 990 mil toneladas para 6.568 mil toneladas de nutrientes. Isso equivale, em termos de aumento de consumo por área, de 27 kg/ha em 1970, para 129 kg/ha em 2000 (Fonte: ANDA, 2001). 4 O consumo médio no Brasil , em kg/ha de nutrientes em 1996, para as culturas listadas nessa tabela é de 90 para o trigo, 103 para o arroz, 107 para o milho e 124 para o algodão (Fonte: IFA-IFDC-FAO. Fertilizer use by crops. 4th edition, Rome, 72 p., 1999). França 240 Rússia 25 Coréia do Sul 320 Camboja 4 EUA 257 Tanzânia 12 Tadjiquistão 461 Beni 45 Fonte: Fertilizer Use by Crop. FAO/IFA/IFDC. 1996 Doses médias de aplicação de N +P2O5 + K2O em alguns países (kg de nutrientes por ha) As doses de fertilizantes usadas na Federação Russa caíram de modo considerável desde 1989. Trigo Arroz Milho Algodão\n13. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 13 1.3. Onde os fertilizantes são produzidos O aumento na fabricação de fertilizantes é resultante de uma industrialização global, com as indústrias localizadas perto das fontes de matérias-primas ou em países em desenvolvimento com a expansão do mercado para os produtos. Produção de fertilizantes não é, decididamente, um monopólio do mundo desenvolvido5 . 1.3.1. Fertilizantes nitrogenados A energia necessária para a produção de fertilizantes nitrogenados é encontrada em todo o planeta e existe produção em todas as regiões do globo. Entretanto, tem havido uma tendência para aumentar a produção não apenas em locais onde há disponibilidade de gás natural barato, como o Oriente Médio e Caribe, mas também nas principais regiões de consumo, tais como Sul da Ásia e China. 1.3.2. Fosfato Os principais produtores de rocha fosfática e fertilizantes fosfatados são os E. U. A., a antiga União Soviética, China, África e Oriente Médio. Vários desses são países em desenvolvimento e a indústria de fosfatos dá uma contribuição importante às suas economias. Durante as duas últimas décadas tem havido uma tendência distinta para o processamento das rochas fosfáticas em países com reservas substanciais desse material6 , especialmente no Norte da África e E.U.A, mas também no Oriente Médio, Sul e Oeste da África. Tem havido fechamento de várias fábricas na Europa Oriental, onde a produção de ácido fosfórico e outros produtos caiu cerca de 60% desde 1980, por razões econômicas e ambientais, particularmente pelo problema de onde colocar o gesso, que é um subproduto dessas indústrias. 1.3.3. Potassa O potássio é produzido em poucos países onde os minérios são localizados. Em 1996, Rússia e Bielo-Rússia respondiam por 23% da produção mundial, Canadá por 35%, Europa Oriental por 23% e Israel e Jordânia por 11%, essas poucas regiões sendo responsáveis por um total de 92% da produção mundial7 . 5 A indústria brasileira de fertilizantes produz, em termos de produtos acabados, cerca de 53% do nitrogênio, 66% do fósforo e 15% do potássio consumido no país. Em termos de matérias-primas, o Brasil importa 18% da amônia, 100% do enxofre, 12% da rocha fosfática e 6% do ácido fosfórico consumido na produção de fertilizantes (Fonte: ANDA, 2001). 6 As reservas brasileiras de rochas fosfáticas são, em sua grande maioria, de origem magmática e localizam- se, acentuadamente, no centro do país. As reservas medidas atingem 2.172 milhões de toneladas, com um teor médio de P2 O5 de 9,21% (Fonte: Anuário Mineral Brasileiro 2000, DNPM). 7 As reservas brasileiras de rochas potássicas atingem 1.456 milhões de toneladas, com um teor médio de 18,66% de potássio. Atualmente, existe apenas uma mina em operação em Taquarí-Vassouras, no Sergipe, responsável pela produção anual da ordem 360 mil toneladas de K2 O (Fonte: Anuário Mineral Brasileiro 2000, DNPM).\n14. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente14 O que aconteceria se os fertilizantes minerais não fossem usados? O efeito imediato de se parar o uso de fertilizantes minerais é que a produção das culturas iria cair a níveis sustentáveis apenas pelo solo e pela relativamente pequena contribuição dos materiais orgânicos8 ; as produtividades iriam cair progressivamente, à medida que as reservas do solo fossem utilizadas, eventualmente atingindo os baixos níveis observados em experimentos de campo de longa duração. Na ausência de fertilizantes, é provável que os sistemas de produção e os métodos de manejo iriam mudar, mas, apesar de todos os esforços, é certo que a estrutura atual e as produções agrícolas não poderiam ser mantidas. Simplesmente haveria quantidade insuficiente de nutrientes de plantas no sistema geral. Os países ricos poderiam possivelmente obter o suficiente, mas não os países pobres, e talvez não os pobres nos países ricos. Schmitz e Hartmann (1994) estabeleceram modelos para estimar, em termos quantitativos, o efeito da redução de agroquímicos, incluindo nitrogênio, na Alemanha. Eles calcularam que uma redução de 50% na dose de nitrogênio acarretaria uma redução de 22% nas produtividades a curto prazo e 25 a 30% no médio prazo; os lucros da propriedade seriam reduzidos em cerca de 40%, a renda em 12%, a produção total de cereais em 10%, com um impacto substancial nos empregos na agricultura e nas indústrias de processamento de alimentos, diminuição nos produtos agrícolas de exportação, aumento nas importações, e um aumento no preço mundial de cereais de 5%. Com reduções controladas no uso de nitrogênio, poderiam ser obtidos, rapidamente, alguns benefícios ecológicos, mas, com a adoção indiscriminada dessa prática, os ganhos diminuiriam e poderiam mesmo se transformar em perdas, com a 8 Considerando que apenas 5% das 160 milhões de cabeças do rebanho bovino brasileiro está disponível para a coleta de dejetos e que cada animal produz, por dia, 24 kg de esterco com 80% de umidade e 0,55% de N, 0,25% de P2 O5 e 0,60% de K2 O, estima-se que seria possível obter algo em torno de 1 milhão de toneladas de N+P2 O5 +K2 O, o que ainda assim representa uma quantidade considerável (Fonte: Moreira, F. M. S. & Siqueira, J. O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. Editora UFLA, Lavras, 2001, no prelo). 2 - O QUE ACONTECERIA SE? diminuição das áreas florestadas e das áreas alagadas à medida que estas forem postas sob cultivo. Se essa é a posição na Alemanha, qual seria em países menos industrializados? Na França, em 1850, a produtividade média do trigo era de 1000 kg/ha. Em 1950, atingiu 1600 kg/ha, com um consumo de fertilizantes de 1,1milhãodetoneladas.Em1973aprodutividade média foi de quase 4500 kg/ha, com um consumo de fertilizantes de 5,8 milhões de toneladas de nutrientes, dos quais 1,8 milhões era de nitrogênio. A produtividade média entre 1994 e 1996 foi de 6772 kg/ha com um consumo de fertilizantes de 4,8 milhões de toneladas de nutrientes, dos quais 2,4 milhões eram de nitrogênio. Na França, tem havido uma correlação estreita entre produção de cereais e fornecimento de nitrogênio. Esse efeito foi possível pelo uso de uma combinação de todos os fatores de produção, espécies e variedades com alto potencial genético, cultivadas em solo bem preparado e protegidas contra pragas e doenças. Variações anuais nas produtividades foram minimizadas e os custos de produção diminuíram. Com as produtividades de 1950 estima-se que a donas de casa gastariam 50% do seus salários com alimentação, comparado com os atuais 20%. A França é hoje o segundo exportador mundial de produtos agrícolas e derivados. É muitas vezes salutar, quando se prega o fim de algum avanço tecnológico, olhar para trás, para uma época antes que o avanço tivesse ocorrido. Price (1993) descreveu a situação na França até o século dezenove. Prosperidade ou miséria,vidaoumortedependiamdeboacolheita. A última grande fome na França ocorreu no início dos anos 1700’s, apesar de “crises de subsistência”, quando os preços dos cereais aumentaram de 50 para 150%, continuarem a ocorrer até meados de 1800’s. As crises de 1788- 89 e 1846-47 foram particularmente notáveis em\n15. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 15 termos do impacto social, econômico e político, que precedeu a revolta popular. Na China, usando matéria orgânica para manter a fertilidade da terra, a produtividade de arroz foi mantida em 700 kg/ha por milhares de anos. Durante os últimos 40 a 50 anos, usando uma combinação de matéria orgânica disponível e um sempre crescente uso de fertilizantes minerais, a produtividade aumentou em 6 vezes, atingindo na média, entre 1994 e 1996, 5958 kg/ ha. A. Subba Rao e Sanjay Srivastava (1998) escreveram: Os fertilizantes desempenharam um papel proeminente na agricultura da Índia. De meros 0,13 milhões de toneladas em 1955-56, o consumo de fertilizantes aumentou dramaticamente nas últimas quatro décadas atingindo 14,3 milhões em 1996-97. Como conseqüência da crescente demanda de grãos alimentícios, fibras, combustível e forragem para atender às necessidades da sempre crescente população, o consumo de fertilizantes está crescendo anualmente. A contribuição dos fertilizantes na produção total de grãos na Índia tem sido espetacular; de um por cento em 1950 para 58 por cento em 1995. De acordo com M. Velayutham, a contribuição dos fertilizantes para a produção adicional de alimentos foi de 60 por cento. Consumo de fertilizantes e produção agrícola mostraram um crescimento fenomenal durante o período de 1951 e 1995. A preocupação atual é assegurar a sustentabilidade da produção das culturas, um meio ambiente saudável e uma lucratividade para o produtor de baixa renda, com o uso de fertilizantes. Em geral, é difícil estimar a contribuição dos fertilizantes minerais na produção da agricultura global em vista da interação dos vários fatores envolvidos nos processos biológicos. Um levantamento da IFA cobrindo países desenvolvidos, levado a efeito nos anos 1970’s, indicou que as produtividades iriam cair rapidamente em cerca de 40 a 50% se os fertilizantes não fossem mais utilizados. De acordo com dados da China, os fertilizantes contribuem com 40 a 50% na produção de grãos e 47% na produção de algodão. V. Smil (1999) estima que, em termos mundiais, 40% da proteína da dieta humana vêm do nitrogênio fixado pelo processo Haber-Bosch para a fabricação de amônia. No Japão, A. Suzuki (1997) relata que levantamentos em 1990, em 92 experimentos, mostraram que a produtividade média nacional obtida sem o uso de nitrogênio, aplicado por vários anos, foi 70 % das parcelas adubadas. As produtividades diminuíram gradualmente com o passar dos anos. Em um experimento de longa duração, após 50 anos de adubação NPK, não houve diminuição de produção nas parcelas adubadas. A produtividade das parcelas sem fertilizantes foi cerca de 40% das parcelas adubadas. Mackenzie e Taureau (1997) obtiveram uma típica curva de resposta de trigo de inverno à adubação nitrogenada na Inglaterra. Mesmo no ponto de ótimo econômico, em que o valor da unidade adicional de nitrogênio é igual ao valor obtido com a cultura, a resposta foi de 3 kg de grãos por kg de N. Sem nitrogênio, a produtividade foi de 4 t/ha ao invés de 7 t/ha no ponto ótimo econômico. De outra série de experimentos na Inglaterra, mencionados pelos mesmosautores,foiestimadoqueaprodutividade do trigo aumentou em 24 kg de grãos para cada kg de N dos fertilizantes até o ponto em que a curva de resposta atingiu o seu platô. Com base em um larga amplitude de experimentos em um grande número de países, a FAO considera que “é razoável aceitar que 1 kg de nutriente no fertilizante (N+P2 O5 +K2 O)produz cerca de 10 kg de grãos de cereais”(FAO, 1984). K. K. M. Nambiar (1994) resume resultados de experimentos de longa duração na Índia, dos quais se apresenta o extrato a seguir: Produtividade Sem NPK + esterco (kg/ha) fertilizantes de curral Arroz * 1751 3607 3994 Trigo ** 994 3342 3545 * Média de três locais ** Média de quatro locais NPK\n16. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente16 3.1. A demanda futura por produtos agrícolas 3.1.1. População Entre hoje e 2020, o crescimento da população mundial vai ocorrer principalmente nos países em desenvolvimento. De acordo com as projeções do Banco Mundial efetuadas em 1994-1995, a população mundial vai aumentar de 5,7 bilhões de pessoas em 1995 para 7 bilhões em 2020. Isso inclui um aumento na China de 1,2 para 1,5 bilhões, no Sul da Ásia de 1,3 para 1,9 bilhões e na África de 0,7 para 1,2 bilhões. A taxa de crescimento será possivelmente maior na África, mas em vista da maior base de população no Sul da Ásia e da China, será inevitávelumaumentosubstancialnessasregiões. O Instituto Internacional de Pesquisa em Política de Alimentos (IFPRI, 1999) estima que os países em desenvolvimento serão responsáveis por cerca de 85% do aumento da demanda global de cereais e carne entre 1995 e 2020. A FAO calcula que 680 milhões de pessoas, 12% da população mundial, poderão ser cronicamente subnutridas em 2010, o que significa uma queda em relação aos 849 milhões em 1990-92, embora seja ainda um número bastante elevado. Setenta por cento desses estarão no Sub-Sahara na África e no Sul da Ásia, especialmente em Bangladesh. Na África e no Oriente Próximo, o número de pessoas famintas vai aumentar, embora a pro- porção da população que é subnutrida irá dimi- nuir. Muitas dessas pessoas são os pobres da zona rural, que não dispõem de poder de compra para satisfazer suas necessidades nutricionais, mesmo se houver oferta de suprimentos. Mulheres e crianças são as mais afetadas. A questão nesse caso é desenvolver sistemas agrícolas que irão dar a essas pessoas subsistência e renda. 3.1.2. Renda De acordo com o Instituto Internacional de Pesquisa em Política de Alimentos (IFPRI, 1997), entre 1993 e 2020, a demanda mundial de cereais terá um aumento esperado de 41%. Nos países em desenvolvimento, a demanda de cereais para alimentação do gado deve dobrar, enquanto se espera um aumento de demanda para consumo humano direto em 47%, apesar de que o maior aumento absoluto deverá ocorrer nesse último caso. Haverá também grandes aumentos semelhantes da demanda por outras culturas. O crescimento global da renda é projetado com uma média de 2,7% ao ano entre 1993 e 2020, sendo a taxa de crescimento nos países em desenvolvimento quase duas vezes a dos países desenvolvidos. O crescimento econômico, o aumento da renda e a urbanização, particularmente na Ásia e América Latina, estão levando a mudanças rápidas nas dietas, em favor de alimentos produzidos do uso intenso de grãos, tais como a carne, em particular da carne vermelha. Isso leva a um expressivo aumento na demanda de grãos para alimentar o gado, sendo o impacto das necessidades de cereais ampliado pela relativamente baixa eficiência de conversão alimentar do gado de corte. O IFPRI (1999) estima que os agricultores do mundo terão que produzir 40% mais grãos em 2020, em comparação com 1995. Entretanto, é pouco provável que a expansão da área com cereais seja maior que 5%; cerca de dois terços dela deverá ocorrer na difícil região do Sub-Sahara na África. Inevitavelmente, a maior parte do aumento da produção deverá vir de maiores produtividades por unidade de área, o que irá exigir uma correspondente maior quantidade de nutrientes de plantas, de uma ou outra fonte9 . 3 - A DEMANDA POR FERTILIZANTES MINERAIS 9 Mesmo no caso da agricultura familiar ou de pequenos produtores de baixa renda, o aumento da produtividade pela intensificação do uso de práticas agronômicas simples, amplamente comprovadas como eficientes e que levam a uma maior sustentabilidade do sistema produtivo é, não apenas recomendável em termos de preservação ambiental, mas, sobretudo, socialmente mais justo. Uma da melhores maneiras de permitir que esses segmentos continuem na sua nobre missão de produzir alimentos para a sua demanda diária e provenham excedentes a serem comercializados no mercado próximo é fazer com que eles aumentem a sua renda.\n17. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 17 3.1.3. Fertilizantes e alimentos A contribuição exata dos fertilizantes minerais na produção agrícola é discutível, mas em qualquer caso dos milhões de experimentos de campo que foram conduzidos no mundo, sua grande influência na produtividade das culturas é claramente demonstrada. Em um artigo no “The Observer”, Nova Deli, em 17 de abril de 1997, Dr. Swaminathan, um cientista de renome na Índia, disse que: Fertilizante é a chave para assegurar o alimento necessário para mais de 1,3 bilhões de indianos por volta do ano 2025. Nenhum país foi capaz de aumentar a produtividade agrícola sem aumentar o uso de fertilizantes químicos. Considerando uma previsão conservadora de uma população de 1,3 bilhões por volta de 2025, a Índia irá necessitar de 30 a 35 milhões de toneladas de NPK de fertilizantes químicos além de 10 milhões de toneladas de fontes orgânicas e de biofertilizantes, para produzir a necessidade mínima de 300 milhões de toneladas de grãos. Cientistas têm encontrado crescentes evidências do aumento da deficiência de fósforo e potássio nos solos, agravado pela aplicação desproporcional de altas doses de N em relação ao P e K. Enxofre tem sido identificado como crucial para otimizar a produtividade de sementes oleaginosas, ervilhas, feijões, outras leguminosas e cereais de alta produtividade. N. E. Borlaug, Prêmio Nobel da Paz (1997), falando na África, afirmou que: “Meus 53 anos de experiência em países em desenvolvimento de baixa renda me dizem que pequenos agricultores estão desgostosos com essa tecnologia de “baixos insumos, baixas produções” uma vez que elas tendem a perpetuar o trabalho penoso do homem e o risco de fome. Isto certamente tem sido nossa 10 A segurança alimentar, principalmente nas áreas rurais mais pobres, irá depender muito mais da criação de condições para que esses agricultores utilizem as tecnologias simples já geradas e que conduzem a aumentos na produtividade e na renda familiar, do que da necessidade da geração de novas tecnologias. Nesse contexto a reativação de eficientes serviços de extensão oficiais e o envolvimento do setor privado seriam altamente recomendáveis. experiência no Projeto Sasakawa – Global 2000, onde os agricultores têm dito a nós com veemência que eles querem ter acesso a aumentos de produtividade e a tecnologias que reduzam o trabalho pesado,o que tem provado que eles estão aptos e entusiasmados em modernizar sua produção”. Várias instituições, entre elas FAO, IFPRI, UNDP, Departamento de Agricultura dos Estados Unidos e Banco Mundial, têm feito projeções em relação à segurança alimentar. Elas divergem em relação às pressuposições que são feitas, mas essencialmente concordam que o suprimento de alimentos no mundo terá que continuar a crescer, e crescer rapidamente. Investimentos na agricultura, especialmente em pesquisa e serviços de orientação, serão essenciais para que esses objetivos sejam atingidos10 .\n18. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente18 Existe hoje uma ampla concordância de que a condição necessária para o crescimento econô- mico da maioria dos países em desenvolvimento seja uma agricultura produtiva; existem algumas exceções, mas elas são poucas. Isso não foi sempre o caso. Nos anos 1950’s a ênfase na polí- tica desenvolvimentista foi o desenvolvimento in- dustrial urbano, com o setor agrícola sendo consi- derado como uma fonte de recursos e serviços, principalmente mão-de-obra, para o setor de ma- nufaturados. Foi somente nos anos 1960’s que o papel positivo da agricultura como instrumento de desenvolvimento foi aceito. Eventos subse- qüentes nos anos 1970’s e 1980’s reforçaram a necessidade de se dar uma maior atenção às políticas de desenvolvimento agrícola. Mas, mes- mo hoje, alguns países em desenvolvimento ainda nãodãoadevidaimportânciaaodesenvolvimento agrícola. Se a agricultura tem que ser produtiva, é evidente que as culturas devem receber, de uma fonte ou outra, os nutrientes de que elas neces- sitam. Um estudo do IFPRI, de junho de 1996, em relação a América Latina, confirmou como o desenvolvimento agrícola ajuda toda a economia. Quando a renda dos produtores aumenta, eles gastam dinheiro em itens não relacionados à agricultura, criando empregos para outros segmentos de toda a economia. Esse estudo mostra que para cada US$1,00 de aumento na produção agrícolanospaísesemdesenvolvimento,aeconomia geral cresce US$2,30. Além de ser importante para a economia nacional, a agricultura produtiva ajuda a aliviar a pobreza rural. A maior parte dos pobres do mundo está no meio rural e, mesmo que eles não estejam engajados em suas próprias atividades agrícolas, contam com empregos e renda fora do campo que dependem direta ou indiretamente da agricultura. A população pobre no meio rural atinge mais de 75% dos pobres em muitos países do Sub-Sahara e da Ásia. O crescimento econô- mico está fortemente ligado à diminuição da po- breza. A pobreza é, por si mesma, uma forma de poluição, e, além disso, o pobre é freqüentemente forçado a usar em excesso ou de maneira errônea os recursos naturais com a finalidade de atender suas necessidades básicas. OutrorelatóriodaIFPRI,defevereirode1994, descreve os resultados de um estudo em sete países da Ásia, com grande diversidade de ambientes de produção e estruturas agrária e política, em relação aos efeitos de mudanças tecnológicas em áreas favoráveis para a produção de arroz, na renda de pessoas de áreas não favoráveis - aquelas que não tiveramacessoaessanovatecnologia.Esserelatório mostra que, quando efeitos indiretos de ajustes no trabalho, terra e mercado de produtos são levados em conta, a adoção diferenciada de variedades altamente produtivas pelos vários ecossistemas não piora de maneira significativa a distribuição da renda. À medida que a adoção de variedades de alta produtividade aumentou a demanda por mão-de- obranasáreasfavoráveis,intensificou-seamigração interna das áreas menos favoráveis, o que reduziu os possíveis efeitos negativos pela equalização dos salários regionais. Mudanças para culturas alternativas ou empregos fora da área rural nas áreas favoráveistambémcontribuíramparaessaeqüidade. Um relatório de 1997 do Conselho Nacional de Pesquisa em Economia Aplicada da Índia afirma que a Índia poderia virtualmente eliminar a pobreza urbana em uma década se pudesse manter um crescimento econômico anual de 6,4%. Mas o relatório também prevê aumento das disparidades entre cidades desse país e a área rural onde vivem 74% da população. A agricultura está estagnada. O relatório prevê que os 26% da população urbana vão aumentar para 30% em 2007, mas isto não leva em conta uma rápida e acelerada urbanização pelo aumento nas disparidades de renda11 . 4 - ASPECTOS ECONÔMICOS 11 Um fato que merece reflexão sobre a situação brasileira são os efeitos diretos da agricultura desenvolvida no Índice de Desenvolvimento Humano (IDH), segundo modelo da Organização das Nações Unidas (ONU). Em trabalho recente, Regis Bonelli, do IPEA, comparou o IDH, que inclui parâmetros como saúde, educação e habitação, de 23 municípios ou regiões com agricultura desenvolvida no início da década de 70 com os anos 90. No início dos anos 70, 14 foram classificados como baixo IDH, 9 como médio e nenhum como alto. Nos anos 90, apenas 4 permaneceram na classificação baixo, 16 compunham o índice médio e 3 atingiram o nível alto.\n19. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 19 Como afirma A. E. Johnston (1997), a fertilidade do solo depende de interações complexas e pouco compreendidas entre as propriedades biológicas, químicas e físicas do solo. Compreender e quantificar essas interações vai se tornar cada vez mais importante. O autor observa que será necessário no futuro reconhecer demodomaisclaroqueexisteumadiferençaentre a produtividade agrícola e a fertilidade de um solo: - Desde que a fertilidade do solo esteja num patamar satisfatório e considerando-se as limitações climáticas, a produtividade agrícola pode ser controlada pela aplicação de insumos anuais, tais como N, e produtos químicos para controlar plantas invasoras, pragas e doenças. - Contudo, a fertilidade do solo é freqüentemente controlada por fatores que normalmente, no curto prazo, são difíceis de se manipular; por exemplo, propriedades químicas do solo como acidez e disponibilidade de nutrientes. Sempre que possível será necessário definir limites críticos de fertilidade do solo e assegurar que os teores de nutrientes nos solos sejam mantidos logo acima desses limites. Abaixo do valor crítico, perdas em produtividade se constituem em uma séria ameaça financeira à sustentabilidade de qualquer sistema produtivo. Manter os teores de nutrientes no solo muito acima do valor crítico constitui-se em um custo financeiro desnecessário para o agricultor e pode ter implicações ambientais. 5.1. Esgotamento de nutrientes “A perda da fertilidade em muitos países em desenvolvimento constitui-se em uma ameaça imediata à produção de alimentos e poderia resultar numa catástrofe não menos séria do que outras formas de degradação ambiental”. “Solos agrícolas perdem sua fertilidade pela remoção dos nutrientes e, em alguns casos, pelo esgotamento desses... uma ameaça real e imediata à segurança alimentar, à vida e à subsistência de milhões de pessoas. A perda da fertilidade diminui a produtividade e afeta a capacidade de retenção de umidade, levando a uma maior vulnerabilidade à seca.” (FAO - nota de imprensa, Abril de 1990). Um solo fértil e produtivo é o recurso fundamental para o agricultor e para todo o ecossistema. O objetivo do agricultor é manter a produtividade do seu solo. Isso implica em uma boa administração de sua parte; ou seja, mantendo uma boa estrutura física, um bom teor de matéria orgânica, boa aeração, teor adequado de umidade, pH adequado e um ótimo “status” nutricional. O manejo desse sistema é complexo. A seqüência de culturas, o número de cabeças de gado na propriedade e as técnicas de cultivo utilizadas pelo agricultor ou pecuarista, podem reduzir ou aumentar a produtividade do solo. Em relação aos nutrientes de plantas, a demanda geral da cultura e a quantidade removida do solo deve ser reposta, não necessariamente todo ano, mas certamente dentro de um sistema derotação deculturas geral, seo objetivo émanter os níveis de fertilidade do solo e a produtividade a longo prazo (sustentabilidade). O parágrafo seguinte é parte de um relatório do IFPRI sobre A Situação dos Alimentos no Mundo, publicado em outubro de 1997. “Falhas no passado e atuais na reposição de nutrientes no solo em muitos países podem ser corrigidas pelo uso eficiente e balanceado de fontes desses nutrientes e pelo uso de práticas adequadas de manejo de solos. Enquanto algumas das necessidades de nutrientes de plantas podem ser atingidas pela aplicação de materiais orgânicos disponíveis na propriedade ou na comunidade, tais materiais são insuficientes para repor os nutrientes de plantas removidos dos solos. É extremamente importante que o uso de fertilizantes aumente nesses países onde uma grande proporção da população sofre de desnutrição, gerando uma questão de segurança alimentar. Um dos maiores problemas ambientais hoje na África é o gradual declínio na fertilidade de muitos solos”. 5 - SOLOS\n20. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente20 A “mineração” dos nutrientes é parte do custo de produção das culturas, mas é normalmente um custo escondido que não é passado aos consumidores. Sob tais circunstâncias, o uso de recursos públicos para ajudar a repor esses nutrientes pode ser justificável, especialmente no caso em que a situação financeira dos agricultores é precária12 ,13 . 5.2. O impacto dos fertilizantes na estrutura do solo Muitas vezes se afirma que o uso de fertilizantes minerais tem um efeito adverso na estrutura do solo. Evidências obtidas em experimentos de longa duração indicam que este não é o caso. A ação agregante do aumento da proliferação de raízes e da maior quantidade de resíduos formada de culturas bem adubadas torna o solo mais friável, fácil para cultivar e mais receptivo à água. S. W. Buol e M. L. Stokes (1997) afirmam: “Teores de carbono orgânico que diminuem sob adubação inadequada parecem se recuperar quando doses adequadas de fertilizantes são aplicadas. A adubação adequada também contribui para maior produção de biomassa que tende a proteger o solo da erosão e fornece maiores quantidades de resíduos que são críticos para a agregação do solo. Nós concluímos, então, que, a longo prazo, a agricultura de altos insumos tem um forte efeito positivo na melhoria das propriedades agronômicas dos solos”. Parcelas experimentais de campo na Estação Experimental de Rothamsted na Inglaterra, que receberam fertilizantes químicos desde 1843, são mais produtivos hoje do que em qualquer período do passado. Na estação experimental de Askov na Dinamarca, após 90 anos, as parcelas que receberam fertilizante NPK tinham 11% mais carbono orgânico do que a parcela testemunha sem adubo. O aumento do teor de matéria orgânica, induzido pelas aplicações de NPK, resultou em uma diminuição na densidade do solo e um concomitante aumento na porosidade total (R. J. Haynes e R. Naidu, 1998). Eles concluíram que “O efeito positivo a longo prazo, da aplicação contínua de materiais fertilizantes no teor de matéria orgânica e condições físicas do solo é um fator importante, mas geralmente negligenciado, que precisa ser considerado quando se contempla sustentabilidade”. No Japão, após 50 anos de adubação NPK, não houve diminuição na produção nas parcelas adubadas. A produtividade das parcelas sem adubação foi cerca de 40% das parcelas adubadas (A. Suzuki, 1997). 5.3. Acidificação do solo A maioria dos fertilizantes nitrogenados, especialmente sulfato de amônio e menos intensamenteonitratodeamônio,acidificaosolo, embora isso possa ser menos acentuado em alguns solos. O uso de resíduos orgânicos, nas doses normais de aplicação, pode não evitar a acidificação, mas pode reduzir a velocidade do processo. Os efeitos acidificantes de alguns fertilizantes nitrogenados podem ser corrigidos 12 De fato, de acordo com o IFDC, 1999 e o IFPRI, 1999, “a maioria dos cereais apresentou aumento de produtividade na América Latina nos últimos 20 anos, mas isso ocorreu à custa dos estoques de nutrientes dos solo que suportam essa culturas. A maioria dos ecossistemas na América Latina está, em realidade, exaurindo os nutrientes minerais dos solos, o que pode diminuir sua capacidade para continuar a produzir alimentos. Áreas mais críticas, onde essa capacidade parece ser mais ameaçada, encontram-se no nordeste do Brasil e partes da Argentina, Bolívia, Colômbia e Paraguai”. 13 No Brasil, em 1996, o consumo aparente de nutrientes (N+P2 O5 +K2 O) foi de 5,1 milhões de toneladas sendo 1,3 para N, 1,7 para P2 O5 e 2,1 para K2 O. Assumindo-se uma eficiência média de 60% para nitrogênio, 30% para fósforo e 70% para potássio e uma exportação (remoção das áreas cultivadas pela produção) das 16 principais culturas cultivadas observa-se o seguinte: a) déficit de 888 mil toneladas de N, mesmo considerando todo o N da soja e do feijão como provenientes da fixação biológica; b) déficit de 181 mil toneladas de P ou 414 mil toneladas de P2 O5 ; c) déficit de 344 mil toneladas de K ou 413 mil toneladas de K2 O. (Fonte: YAMADA, T. & LOPES, A. S. Balanço de nutrientes na agricultura brasileira. In: SIQUEIRA, J. O. et al. (eds): Interrelação fertilidade, biologia e nutrição de plantas. Viçosa: SBCS, Lavras: UFLA/DCS, 1999. p. 143-161.)\n21. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 21 se o calcário estiver economicamente disponível e for aplicado. Nas regiões temperadas, o calcário aplicado em doses equivalentes a toneladas por hectare, mas menos freqüentemente que os fertilizantes, provê condições ótimas para o crescimento de muitas espécies de culturas dessas regiões. Além de neutralizar a acidez do solo, a calagem melhora a disponibilidade de outros nutrientes, como o fosfóro, e diminui a toxidez de alumínio e manganês. Em um experimento de longa duração na Índia, com a aplicação contínua de fertilizantes sem calcário, a produtividade caiu a zero. Quando o pH do solo foi mantido perto do ótimo, o sistema tornou-se sustentável. Nos trópicos úmidos, as exigências de calcário são altas e o efeito pode não durar por longos períodos por causa das perdas por lixiviação. Entretanto, às vezes, podem ser alcançados aumentos em rendimentos da cultura com mínimas aplicações de calcário, por causa da diminuição da toxidez de alumínio e/ou da deficiência de cálcio e, também, deve-se tomar cuidado para evitar super-calagens (R. J. Haynes e R. Naidu, 1998). Em muitos países em desenvolvimento, o calcário agrícola não está disponível a um custo econômico. Uma possível solução seria o desenvolvimento de cultivares que são tolerantes aos efeitos diretos e indiretos da acidez do solo. 5.4. Erosão Erosãodosoloéumfenômenomundial,mas émaissérioemalgumasregiõesdoqueemoutras. Em regiões onde uma estação seca se alterna com uma estação com chuvas torrenciais, a erosão do solo pode ser muito severa. Ao término da estação seca, o solo normalmente apresenta uma cobertura vegetal esparsa, particularmente se a área foi excessivamente pastoreada pelo gado. Sob condições semi-áridas a erosão eólica e a desertificação são problemas sérios. Um solo fértil com culturas de crescimento rápido é muito menos propenso a erosão que um solo pobre com vegetação rala. Quanto mais desenvolvida for a cobertura vegetal, maior será a proteção contra a ação do vento e da água. Por causa do sistema radicular vigoroso e da maior quantidade de resíduos, culturas de alta produtividade ajudam a segurar o solo. As raízes e os resíduos que voltam ao solo melhoram a produtividade pelo aumento de matéria orgânica, melhorando também a aeração e as taxas de infiltração de água. Os efeitos residuais da maior produção de matéria orgânica também são significativos no melhoramento da agregação do solo. Um manejo da terra adequado à topografia e pluviosidade, juntamente com o uso apropriado de fertilizantes, podem ser uma importante contribuição para a conservação do solo. . Práticas de cultivo mínimo reduzem significativamente a erosão; a proporção de áreas sob técnicas de plantio direto está se expandindo rapidamente nos E. U. A. e outros países, como por exemplo, no Brasil14 . 14 Um dos aspectos mais importantes em relação à implementação de tecnologias sustentáveis na agricultura brasileira, em anos recentes, é a verdadeira “explosão” da área de plantio direto. A área cultivada no Brasil sob esse sistema passou de 900 mil hectares em 89/90, para 12,0 milhões de hectares em 99/00, com um aumento médio anual de 29,6%. Nos cerrados, no mesmo período, a evolução foi de 61 mil hectares para 4,3 milhões de hectares, com um aumento médio anual de 53,0 % (Fonte: APDC, 2001).\n22. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente22 Fertilizantes fosfatados contêm, freqüentemente, quantidades pequenas de elementos que ocorrem naturalmente na rocha fosfática e são levados pelo processo industrial, para o produto acabado. Quando o produto final é um material de valor relativamente alto para uso, por exemplo, na indústria de alimentos, os elementos potencialmente prejudiciais são removidos, mas, até hoje, não foram encontrados processos para remover, economicamente, esses elementos na produção de fertilizantes. Entre esses elementos, a maior atenção tem sido dada ao cádmio (Cd). Existem evidências de que o teor de Cd está aumentando lentamente em alguns solos. Isto é uma preocupação, porque o Cd não é essencial para as plantas ou animais e, em níveis altos, pode ser tóxico. As fontes incluem deposição atmosférica de processos industriais, lodo de esgoto, estercos de animais e fertilizantes fosfatados. Em muitos países europeus, 50% da contribuição total de Cd para os solos agrícolas vêm de fontes transportadas pelo ar. Lodo de esgoto contém quantidades de Cd que podem variar de poucas ppm (partes por milhão) a milhares de ppm. O uso de fosfatos de rocha com baixos teores de cádmio, na fabricação de fertilizantes fosfatados, é uma solução, mas o suprimento total de rochas com essas características é limitado. Isso dá ênfase à necessidade do desenvolvimento efetivo e viável de processos de remoção de cádmio e pesquisas com esse objetivo continuam. A solução final poderia ser uma combinação da remoção de Cd durante o processo industrial e estratégias de manejo nas propriedades agrícolas que minimizem sua entrada potencial na cadeia alimentar. A absorção de Cd pelas plantas pode, de fato, ser afetada por muitos fatores, como pH do solo, teor de umidade, variedade etc., que podem ser controlados pelo agricultor. Não há nenhuma urgência imediata nisso, porque, fora alguns poucos locais fortemente poluídos pela indústria, níveis de cádmio no solo estão geralmente bem abaixo dos níveis críticos. Porém, a existência de um problema a médio e longo prazos é reconhecida pela indústria de fertilizantes e estudos e pesquisas sobre o assunto continuam15 . 15 Uma das ações mais sérias em relação a possível presença de substâncias tóxicas em fertilizantes e suas matérias primas vem sendo desenvolvida pelos órgãos federais competentes no Brasil, com estreita colaboração das mais diversas entidades e associações públicas e privadas. Essas ações têm por objetivo o estabelecimento de níveis máximos permissíveis de uso, em decorrência de fontes, doses e anos de aplicação procurando compatibilizar a legislação brasileira com outras legislações já implementadas ou em fase de implementação em alguns poucos países desenvolvidos. 6 - SUBSTÂNCIAS TÓXICAS\n23. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 23 Existe uma preocupação segundo a qual os fertilizantes estão poluindo águas de superfície e dos aqüíferos, embora o impacto direto da aplicação de fertilizantes minerais no conteúdo denitratodeáguasnãoestejaclaramentedefinido. De acordo com a União das Indústrias de Fertilização (UNIFA, 1997) na França, estima- se que fertilizantes nitrogenados respondam por 25% do nitrogênio mineral total introduzidos anualmente no ecossistema, ou 2,3 milhões de toneladas de N de um total de 9,6 milhões. Outras contribuições principais são do nitrogênio fixado por plantas leguminosas (3 milhões de toneladas de N) e resíduos animais (2 milhões de toneladas de N). Em uma área de uma bacia hidrográfica principal na França, 42% do nitrogênio na água eram de origem agrícola (terra arável e gado), 49% doméstico e 9% industrial. Experimentos com 15 N indicam que, não mais que 5% de nitrogênio do fertilizante é perdido para a água durante uma estação de crescimento das plantas, sendo que dois terços disto são devidos a práticas incorretas de adubação. Em geral, a extensão das perdas não está diretamente ligada a aplicações recentes de fertilizantes. Das perdas agrícolas, 50% eram de solos que foram deixados descobertos (sem vegetação) durante o inverno e 33% devido a práticas agrícolas incorretas, ou seja, as perdas poderiam ser evitadas. 7.1. Água potável Nos meados de 1980’s, a Organização Mundial de Saúde (WHO) recomendou um limite máximo de 50 mg de nitrato, NO3 - , por litro de água potável. Eles revisaram a recomendação em abril de 1997 e concluíram que, com base na mais recente evidência científica, deveria ser mantido o valor de 50 mg por litro. A União Européia (EU) emitiu uma norma para água potável em 1975. Em 1980, outra norma adotou um nível de 50 mg por litro. Então, em dezembro de 1991, a União Européia adotou uma norma, conhecida como Norma para Nitratos, que trata da proteção das águas contra poluição causada por nitrato de fontes agrícolas. Essa norma reconheceu que, apesar do uso de fertilizantes que contêm nitrogênio e estercos ser necessário para a agricultura na União Européia, qualquer uso exagerado desses produtos se constitui em um risco ambiental. Enfatiza que ações conjuntas são necessárias para controlar os problemas decorrentes da produção intensiva de gado, e as políticas agrícolas têm que levar mais em conta a proteção ambiental. Os objetivos dessa norma são assegurar que a concentração de nitrato na água doce de superfície e do lençol freático não exceda o limite de 50 mg por litro e controlar a incidência de eu- troficação. Tendo fixado os objetivos gerais, essa norma requer que os países membros, dentro dos limites prescritos, preparem seus próprios planos para que esses limites sejam alcançados. Esses planos envolvem a preparação de um Código Voluntário de Boas Práticas Agrícolas, o estabelecimento de zonas vulneráveis à poluição das águas com compostos nitrogenados e a imple- mentação de programas de ação projetados para prevenir poluição dentro dessas zonas. As medi- das incluem um limite máximo para a aplicação de esterco animal - o maior culpado - equivalente a 170 kg de nitrogênio (N) por hectare. Além disso, são definidos os períodos nos quais é aceitável a aplicação de estercos animais. As técnicas agrícolas para manter o nitrato fora dos suprimentos de água são conhecidas. A Associação dos Fabricantes de Fertilizantes da Europa (EFMA), por exemplo, explica essas técnicas em um Código de Melhores Práticas Agrícolas (EFMA, 1996). Em geral, em países desenvolvidos, onde o fertilizante nitrogenado mineral é uma das fontes principais de poluição de água, isto ocorre, normalmente, em áreas de produção de hortaliças ou em solos arenosos sob irrigação, ou onde as doses ótimas são excedidas. Uma distinção deve ser feita entre uma adubação correta com nitrogênio e uma aplicação excessiva de excremento animal. 7 - ÁGUA\n24. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente24 Há geralmente pouco perigo da poluição de nitrato das águas subterrâneas pela aplicação de fertilizantes em culturas de sequeiro em países em desenvolvimento, porque as taxas de aplicação tendem a estar bem abaixo do ótimo16 . Em agricultura irrigada, o manejo da água é um ponto importante. A seção 12.1.1. “Nitrato” desta publicação se refere ao assunto de nitratos na saúde humana. 7.2. Águas de superfície O super enriquecimento das águas de superfície que conduz a uma multiplicação excessiva de algas e outras espécies de plantas aquáticas,comváriasconseqüênciasindesejáveis, é um fenômeno conhecido como eutroficação. Enquanto o fósforo tende a ser o nutriente limitante em águas interiores, o nitrogênio tende a ser o nutriente limitante em águas litorâneas. 7.2.1. Águas litorâneas Na Europa, grandes áreas do litoral do Mar do Norte e áreas do Mediterrâneo têm sofrido eutroficação devido a nitrato. Nos E.U A., nitrato e fosfato têm sido suspeitos de causar Hypoxia, ou a “Zona da Morte” no Golfo do México. Existe muita controvérsia sobre a causa, e mesmo se esses nutrientes forem realmente a causa, eles podem se originar de diversas fontes além dos fertilizantes minerais. Água enriquecida de nutrientes, especialmente aquela proveniente do escorrimento superficial na agricultura, é também incriminada pelo problema de Pfiesteria que matou um número grande de peixes na Baía de Chesapeake, E. U. A., no verão de 1997. É altamenteimprovávelqueosfertilizantesminerais sejam os principais responsáveis por qualquer um desses problemas, mas a indústria de fertilizantes norte-americana está cooperando totalmente nas investigações. 7.2.2. Águas interiores Em corpos de água doce, sob condições temperadas, o fósforo (P) é normalmente o nutriente limitante e mesmo concentrações muito baixas podem causar problemas de eutroficação. Águas superficiais podem ser enriquecidas com P de fontes pontuais (ex: tratamento de esgotos) ou fontes difusas (ex: áreas sob agricultura). Como a quantidade de P das fontes pontuais diminuiu em anos recentes, a contribuição percentual de fontes difusas aumentou. Embora geralmente tenha sido aceito que a maioria dos solos fixa fortemente o P, mesmo pequenas quantidades de P perdidas do solo podem manter a concentração de P na água de drenagem em níveis prováveis de causar problemas ambientais17 . O fosfato no solo é bastante imóvel e a perda de fosfato solúvel em água por lixiviação é normalmente muito pequena (menos de 1 kg de P2 O5 por hectare por ano). Ignorando a remoção pelas culturas, os dois caminhos primários de perda de fósforo do solo são a erosão (vento e água) e o escorrimento superficial. Nas condições européias, as excessivas aplicações superficiais de estercos animais podem resultar em perdas significativas de sedimentos pelo escorrimento superficial. Áreas sob exploração intensiva de gado de leite podem estar sujeitas à aplicação de quantidades excessivas de fósforo ao solo, normalmente na forma de aplicações pesadas de resíduos animais, i.e. chorume ou esterco de 16 No Brasil, são raros os trabalhos avaliando os teores de nitrato na água potável e, quando teores elevados são detectados em algumas situações, não há a comprovação de que isto seja decorrente do uso de fertilizantes minerais nitrogenados. Considerando-se a dose média de nitrogênio aplicada anualmente na agricultura brasileira (30,5 kg/ha) e ainda o fato de que muitos solos brasileiros têm a capacidade de reter nitratos nas suas cargas positivas (o que não ocorre na maioria dos solos de regiões temperadas), é pouco provável que isso contribua significativamente para efeitos ambientais negativos ao ecossistema, a não ser sob situações muito específicas decorrentes de doses e métodos de aplicação inadequados. 17 A peculiaridade de comportamento dos solos brasileiros, no que diz respeito à alta capacidade de fixação de P, pode fazer com que possíveis problemas ambientais dessa natureza ocorram em menor intensidade em solos com altos teores de óxidos de Fe e Al, onde o P, mesmo após ser arrastado por erosão para os corpos d’água, continua adsorvido à partícula, e não em solução.\n25. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 25 curral. Sob essas condições, os solos podem ter um conteúdo tão alto de fósforo que as perdas podem aumentar. Em lagos tropicais, existem evidências de que o nitrogênio pode ser o nutriente limitante. Concentrações de fosfato na água são freqüentemente mais altas do que nas regiões temperadas enquanto as contribuições de N dos solos circunvizinhos podem ser baixas18 . Escorrimento superficial (inclusive erosão) de áreas com culturas anuais, pastagem e florestadas pode contribuir na carga de fosfatos das águas superficiais. Melhores práticas de manejo são altamente eficientes para eliminar essa possibilidade e, ao mesmo tempo, permitir o mais eficiente uso da adubação da cultura. 7.3. Potássio Diferentemente do nitrogênio e do fósforo, o potássio não tem nenhum efeito danoso conhecido na qualidade de águas naturais (J.K. Syers, 1998). 18 Embora isso possa ser observado em lagos tropicais, dados recentes de grandes bacias hidrográficas no mundo, incluindo as bacias dos rios Amazonas, Tocantins e Paraná no Brasil, revelaram que os teores de nitrato nessas bacias brasileiras são menores, enquanto que os de fosfato são semelhantes aos observados para grandes bacias hidrográficas localizadas na região temperada (Fonte: WORLD RESOURCES INSTITUTE. World Resources Report 1998-99. Environmental change and human health. Oxford University Press, 384 p. 1998).\n26. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente26 O nitrogênio pode ser perdido de sistemas agrícolas por três formas que podem causar poluição; perda de nitrato por lixiviação, volatilização de amônia e perda de óxido nitroso durante os processos de desnitrificação. Perdas de amônia para a atmosfera e sua deposição subseqüente contribuem para a eutroficação de “habitats” naturais e águas marinhas e também para a acidificação de solos e lagos, quando o NH4 + é convertido a NO3 - . Perdas através de desnitrificação são inofensivas se o produto final for nitrogênio gasoso, mas se o gás resultante for óxido nitroso há uma contribuição efetiva ao efeito estufa e à depleção de ozônio na estratosfera. 8.1. Amônia H. Kirchmann (1998) observou que a deposição de amônia da atmosfera pode enriquecer ecossistemas terrestres e aquáticos. Em média, na Europa Ocidental, 92% de toda a amônia se originam da agricultura. Aproximadamente 30% do nitrogênio excretado por animais nas fazendas são liberados para a atmosfera dos estábulos, durante o armazenamento, pastoreio e aplicação dos estercos ao solo. Emissões de amônia de áreas com culturas em crescimento são baixas, mas as emissões podem ser maiores nos restos culturais em decomposição. A produção do composto resulta em grandes perdas de amônia. Deposição de amônia ocorre mesmo em áreas onde pequenas quantidades teriam sido aplicadas. Essa deposição, juntamente com óxidos de nitrogênio, diminui a biodiversidade, mas pode aumentar o armazenamento de carbono em sedimentos e solos florestais. Perto de grandes fazendas de gado, efeitos tóxicos localizados podem causar dano à vegetação circunvizinha. Deposição de amônia contribui para a acidificação do solo à medida que a amônia é nitrificada para nitrato e então o nitrato é perdido por lixiviação. A amônia também pode reagir na atmosfera com óxidos de enxofre para formar sulfato de amônio que chega ao solo com a chuva, causando acidificação. Embora a maioria das emissões de amônia seja de estercos e fontes naturais, experimentos demonstram que perdas de nitrogênio à atmosfera na forma de amônia que seguem a aplicação de uréiapodemchegara20%oumais,sobcondições temperadas. Perdas acontecem quando a uréia não é imediatamente incorporada ao solo e essas perdas são particularmente altas em solos calcários. A prática de plantio direto e/ou cultivo mínimo, em expansão, está aumentando a aplicação superficial de uréia e aumentando também as perdas. Perdas ainda maiores, até 40% ou mais sob condições tropicais, têm sido observadas em arroz inundado e em culturas perenes (banana, cana-de-açúcar, dendê e seringueira) nas quais a uréia é aplicada na superfície19 . 8.2. Gases de efeito estufa Gás carbônico (CO2 ), metano (CH4 ) e óxido nitroso (N2 O) são os três gases mais importantes, causadores do efeito estufa. Eles absorvem a radiação solar ao invés de permitir que o calor irradie para longe da terra. O impacto dos gases de efeito estufa, ou potencial de aquecimento global (GWP), é uma função de dois fatores: sua “força de radiação” e a vida média desses gases no ar. Considerando o GWP do CO2 como 1, o do CH4 é 21 e o do N2 O é 310. 8 - AR 19 Estimativas de perdas de amônia por volatilização na agricultura brasileira têm determinado que esses valores podem chegar a 80%, quando da aplicação superficial de uréia na palhada no sistema plantio direto, e 35%, com a aplicação superficial na agricultura convencional. As perdas por volatilização com a aplicação de nitrato de amônio e sulfato de amônio são negligíveis. Cabe ressaltar que a simples cobertura da uréia com uma camada de 5 cm de terra reduz substancialmente essas perdas (Fonte: CABEZAS, W.A.R.L.; KORNDÖRFER, G.H. & MOTTA, S.A. Volatilização de N-NH3 na cultura do milho: II. Avaliação de fontes sólidas e fluidas em sistema de plantio direto e convencional. R. Bras. Ci. Solo, 21:481-487, 1997.)\n27. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 27 8.2.1. Gás carbônico A fixação do gás carbônico através da fotossíntese é a fonte de carbono orgânico para as culturas e eventualmente para os solos. Práticas de produção das culturas que aumentam a atividade fotossintética melhoram a retenção de carbono. A decomposição da matéria orgânica libera gás carbônico de volta para a atmosfera. Boas práticas de adubação e preparo do solo melhoram o ganho líquido de carbono no solo. Estimativas recentes indicam que áreas agrícolas e florestadas do hemisfério norte são agora um dreno para gás carbônico no complexo solo/planta devido ao aumento no crescimento da vegetação. De acordo com E. Solberg (1998), para cada kg de nitrogênio aplicado como fertilizantes, 10 a 12 kg de carbono podem ser sequestrados. O rápido crescimento da área sob plantio direto ou cultivo mínimo está ajudando a reconstruir a matéria orgânica do solo, e, conseqüentemente, aumentando a quantidade de carbono armazenada. 8.2.2. Óxido nitroso O óxido nitroso apresenta um efeito estufa e é considerado prejudicial à camada de ozônio. De acordo com peritos do Painel Intergo- vernamental em Mudanças Climáticas (IPCC), o óxido nitroso é responsável por 7,5% do efeito estufa calculado como decorrente da atividade humana. Sua concentração na atmosfera está aumentando a uma taxa de cerca de 0,2% por ano. Solos são a principal fonte global de N2 O, respondendo por cerca de 65% de todas as emissões; elas são resultado de processos microbianos. Fertilizantes nitrogenados podem ser fontes diretas ou indiretas de emissões de N2 O; o IPCC assume, atualmente, um fator médio de emissão de N2 O do fertilizante nitrogenado de 1,25%, mas com uma amplitude de variação de nove vezes, ou seja, de 0,25 a 2,25%. Em geral, é provável que estratégias de manejo da adubação que aumentem a eficiência de absorção de N pelas culturas reduzam as emissões de N2 O para a atmosfera. Para informações adicionais, consultar O. C. Bockman e H. -W. Olfs (1998) e K. A. Smith et al. (1997). 8.2.3. Metano (CH4 ) A produção de metano ocorre, principalmente, da decomposição de partes de plantas em áreas encharcadas, de áreas com cultura do arroz inundado, da fermentação gástrica dos animais ruminantes, dos excrementos animais, dos esgotos domésticos e fontes abióticas, tais como mineração de carvão e gases naturais, etc. O impacto direto de fertilizantes químicos na emissão de metano não está claro. Nos E. U. A., estima-se que as fontes agrícolas respondam por 29% das emissões de metano. Das emissões agrícolas, animais ruminantes respondem por 62%, excrementos animais por 32% e campos de arroz inundados por 5%. Existem indicações de que práticas de cultivo e adubação nitrogenada diminuem a taxa pela qual o CH4 é retirado da atmosfera pelos solos, contribuindo, como conseqüência, para os níveis atmosféricos de metano, mas essas quantidades são pequenas em relação ao total das fontes (W. Griffith e T. Bruulsema, 1997). A. Suzuki (1997) relata que campos de arroz inun- dado no Japão respondem por aproximadamente 10 a 30% das emissões totais de metano de todas as fontes. Nessas áreas, o metano é formado pela decomposição anaeróbica da matéria orgânica. A adição de matéria orgânica de fácil decomposição aumenta de forma significativa as emissões de metano.\n28. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente28 Em função das grandes quantidades envolvidas, a ineficiência no uso de fertilizantes representa uma perda econômica significativa. Porexemplo,considerandoqueaproximadamente 80 milhões de toneladas de N foram utilizadas na agricultura mundial em 1996, uma perda de 20% com um preço por atacado nos E. U. A. de US$0,66 por kg de N na forma de uréia, representaria US$ 10,6 bilhões. Perdas excessivas de nitrogênio e fosfato para águas e de nitrogênio para a atmosfera também apresentam um risco ambiental. As plantas assimilam a maioria dos nutrientes de que necessitam das reservas do solo ou de fertilizantes minerais ou adubos orgânicos recentemente adicionados. A avaliação se os nutrientes adicionados são utilizados de maneira eficiente é feita, usualmente, pelo método da diferença. onde: A é o nutriente avaliado na quantidade Aa Au é a quantidade de A crescendo com A e sem A Calculada dessa forma, a recuperação dos nutrientes adicionados é muito dependente da produtividade da cultura que recebe o nutriente sendo avaliado e da quantidade do nutriente que é fornecida pelo solo. Podem ser usadas diferentes escalas de tempo. Normalmente, só uma colheita ou ano são considerados, mas para solos nos quais podem ser acumuladas reservas de nutrientes disponíveis para as plantas, é apropriado considerar um período de tempo mais longo. A. Finck (1992) considerou que as proporções médias de nutrientes do fertilizante absorvidas pelas culturas durante a estação de crescimento são: nitrogênio de 50 a 70%; fósforo: 15%; potássio: de 50 a 60%. Dados da Estação Experimental de Rothamsted, na Inglaterra, para fósforo, mostram que, de 1843 até os anos 1970’s, a extração de P foi um terço do total aplicado. Mas com a produtividade atual de 8,5 t/ha de grãos, a remoção de P nos grãos mais na palha é quase igual à aplicação anual de 35 kg P/ha, embora não necessariamente do P aplicado naquela cultura em particular. De modo semelhante, o aumento no rendimento de trigo de inverno remove, anualmente, em grãos mais palha, a maior parte do K aplicado a cada ano (90 kg K/ ha). 9.1. Nitrogênio Ao se avaliar a eficiência de nitrogênio, é importante levar em conta o fato de que a planta está, na realidade, em competição com a população microbiana do solo. Isto é especialmente verdade em solos nos quais a matéria orgânica está se acumulando. Pilbeam (1996) colecionou dados de experimentos nos quais os fertilizantes marcados com 15 N, contendo N em diferentes formas, eram aplicados em diferentes fases de crescimento de trigo de sequeiro, cultivado em diferentes locais em todo o mundo. As proporções de nitrogênio absorvidas pelas culturas e no solo variavam amplamente em relação às diferenças em índices pluviométricos e evaporação entre os diferentes locais, mas a proporção de 15 N marcado que não foi detectada, e presumivelmente se perdeu do sistema cultura/solo, foi largamente independente das variações climáticas. As perdas de N que não puderam ser explicadas variaram de 10 a 30%, com uma média de 20%. A. E. Johnston (1997) relatou que, em experimentos com 15 N na Estação Experimental de Rothamsted, na Inglaterra, aproximadamente 20% do N aplicado tinham sidos incorporados à matéria orgânica do solo entre a aplicação e a colheita. Esses dois fatores, a inevitável e parcial- 9 - PERDAS DE NUTRIENTES E EFICIÊNCIA (recuperação) % de eficiência = x 100 Au na cultura sem A Au na cultura na dose Aa A\n29. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 29 mente inexplicável perda de N, em média 20%, e a média de 20% incorporada ao solo, cor- respondem aos 50 a 70% de absorção pelas plantas da estimativa dos dados de Finck. O nitrogênio incorporado ao solo como matéria orgânica pode ser subseqüentemente minera- lizado e tornar-se disponível para as culturas subseqüentes. E como não é fácil predizer a quantidade e o prazo nos quais esse nitrogênio orgânico é mineralizado, é difícil de se fazer recomendações precisas para aplicação de fertilizantes nitrogenados. Embora 50 a 70% do nitrogênio aplicado possam ser absorvidos pelas plantas sob condições controladas nas estações experimentais, na prática, as perdas podem ser muito maiores. R. S. Paroda (1997) afirma que, em relação à Índia, “A eficiência de uso de nitrogênio varia de 20 a 25% na cultura do arroz, 21 a 45% no milho, 45 a 50% no trigo. Um aumento de 1% na taxa de recuperação de fertilizante nitrogenado salvaria 98 mil toneladas de N, equivalente a 1 milhão de toneladas de grãos alimentícios. No caso do fósforo, a recuperação varia de 15 a 20%”. Em um trabalho anterior, R. S. Paroda et al. (1994) observaram que em sistemas de rotação arroz-trigo na Ásia, a eficiênciadefertilizantesnitrogenadosécalculada em torno de 30 a 40%. Para micronutrientes, como zinco, a eficiência raramente excede de 10 a 15%. O texto seguinte é extraído de um trabalho de Peoples et al. (1995). “Infelizmente, as fontes fertilizantes não são utilizadas eficazmente em sistemas agrícolas, e a utilização pela planta de N dos fertilizantes, raramente excede 50% do N aplicado. Um dos motivos principais para a baixa eficiência no uso de fertilizantes é que uma proporção do N aplicado (até 89 %) é perdida do sistema solo-planta. O nitrogênio do fertilizante pode ser perdido por lixiviação, erosão e escorrimento superficial, ou através de emissões gasosas. A importância relativa desses processos pode variar amplamente, dependendo do sistema agrícola e do ambiente. De modo semelhante, a importância relativa da volatilização de NH3 e da desnitrificação varia consideravelmente e depende do agroecossistema, forma de fertilizante nitrogenado utilizado, manejo imposto à cultura e das condições ambientais prevalecentes. É enigmático que os agricultores em tantos países tolerem as baixas eficiências de uso de fertilizantes. Eles persistem com práticas agrícolas inadequadas enquanto práticas agrícolas simples que poderiam, se implementadas, aumentar a eficiência de utilização do N e diminuir os custos de produção, estão disponíveis. Problemas especiais surgem com culturas como arroz, algodão e cana-de-açúcar que recebem grandes doses de N, mas que também perdem grandes quantidades de N por desnitrificação e volatilização de NH3 . Quando a situação econômica é boa, os agricultores não se preocupam com aplicações excessivas de N, mas as conseqüências ambientais dessa prática esbanjadora precisam ser certamente consideradas. ...Muitas técnicas estão agora disponíveis para controlar as perdas de N por volatilização de NH3 e desnitrificação”. Em trabalho na China (A. Dobermann, 1998), em 25 experimentos conduzidos em propriedades rurais, a recuperação média de N por plantas de arroz precoce foi, em média, de 29% (amplitude de 10 a 65%), comparado com 41% de recuperação em um trabalho conduzido numa estação experimental. No caso de agricultores tradicionais, foram obtidos 5 kg de grãos por kg de N aplicado, em comparação com 24 kg de grãos por kg de N aplicado na estação experimental. Em uma cultura de arroz tardio, a recuperação média foi de 5%, com a amplitude variando de 0 a 12%. O autor estima que são atingidos somente 60% do rendimento potencial em áreas intensivas de produção de arroz na Ásia, com perdas muito altas de N para o ambiente. Em experimentos com arroz no Vietnã (A. Dobermann, 1998), houve uma eficiência média de 40% na recuperação do N aplicado, no caso dos agricultores tradicionais, mas com um rendimento de somente 11 kg de grãos por kg de\n30. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente30 N aplicado. Com práticas agrícolas melhoradas, em outro local, uma recuperação de 69% foi obtida por agricultores, sendo produzidos 30 kg de grãos por kg de N aplicado. Muito pode ser alcançado melhorando-se as práticas de manejo. Matson et al. (1998), trabalhando com trigo em uma região de agricultura intensiva no México, observaram que um sistema de manejo melhorado reduziu as perdas gasosas de N de aproximadamente 14 kg N/ha para virtualmente zero. Uma maior eficiência de absorção pelas plantas também pode ser alcançada com novas variedades. A. Suzuki (1997) relata que uma variedade de alta produtividade de arroz no Japão absorveu aproximadamente 160 kg N por ha enquanto uma variedade comum absorveu 130 kg/ha. 9.2. Fósforo e potássio Até há alguns anos atrás, acreditava-se que o fosfato (e a potássio) “fixado” pelo solo se tornava não disponível para as plantas, inerte e, conseqüentemente, em formas não utilizáveis. Tem havido, entretanto, uma mudança de percepção em anos recentes. Experimentos mostraram que, em muitos solos, as reservas de P e K disponíveis para as plantas podem se acumular com o passar dos anos. Solos enrique- cidos com estas reservas produziram mais do que aqueles sem as reservas. Conseqüentemente, a absorção de apenas 15% do fósforo subestima a eficiência a longo prazo de fertilizantes fosfatados. Fosfato e potássio acumulados nos solos não necessariamente são perdidos - mas isto não é razão para acumular esses resíduos desnecessariamente. Existem valores críticos de fósforo e potássio abaixo dos quais ocorrem diminuições apreciáveis no rendimento, que representam uma perda financeira para o agricultor. Acumular P e K no solo acima desses níveis críticos é um custo desnecessário para o agricultor. Isso pode representar, também, um risco ambiental, visto que o solo perdido pela erosão hídrica ou eólica para os ribeirões, rios e lagos levam junto os nutrientes que estão nele (A. E. Johnston, 1997). Pesquisas adicionais são necessárias para o estabelecimento desses níveis críticos para diferentes condições. Pesquisas para melhorar a absorção de P e K aplicados são também necessárias. O fósforo apresenta efeitos diretos e indiretos. O aumento na disponibilidade de fósforo tem um efeito positivo na quantidade e qualidade das produções agrícolas. Através dos efeitos das interações indiretas, o fósforo aumenta as respostas do nitrogênio e do potássio na produção agrícola e tem efeitos positivos na fixação biológica de nitrogênio, na manutenção da matéria orgânica, na capacidade de retenção de umidade, no controle da erosão e em outras propriedades físicas e químicas do solo. Todos esses efeitos positivos resultam em aumento da produção agrícola, produtividade contínua e conservação do solo (C. A. Baanante, 1998). 9.3. Produtos Como essas altas perdas de nitrogênio podem ser reduzidas? Em realidade, melhorias na eficiência de uso de fertilizantes têm sido observadas na maioria das regiões agrícolas, mas isto pode ser atribuído às melhorias nas práticas de cultivo, técnicas de aplicação de fertilizantes e variedades cultivadas. A não ser em relação a algum desenvolvimento no sentido de revestir os fertilizantes, produzir fertilizantes com liberação lenta e utilizar inibidores da nitrificação, tem havido, por muitos anos ou mesmo décadas, poucas mudanças significativas na natureza fundamental dos principais fertilizantes. Existe pouco incentivo para investir em pesquisa e desenvolvimento de um produto de baixo valor agregado, que oferece poucas perspectivas quanto a diferenciação de produtos. 9.3.1. Fertilizantes de liberação lenta Fertilizantes nitrogenados de solubilidade controlada apresentam vantagens agronômicas, especialmente em regiões tropicais, e em regiões com solos arenosos, sujeitas a chuvas intensas e sob irrigação, onde perdas de N são parti- cularmente acentuadas. Porém, até hoje o alto\n31. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente 31 custo desses fertilizantes de liberação lenta tem restringido o seu uso a culturas de alto valor, tais como as hortícolas. O uso de fertilizantes nitrogenados de liberação controlada para culturas anuais é mais avançado no Japão, na cultura do arroz, cuja produção é pesadamente subsidiada. A quantidade de fertilizante requerida pela cultura do arroz é geralmente dividida em 3 a 4 aplicações. Isso consome muita mão-de-obra e para reduzir o número de aplicações, têm sido estudados fertilizantes recobertos, de liberação lenta. Os resultados experimentais indicaram que uma única aplicação basal desses fertilizantes revestidos e de liberação lenta atingiu produtividades comparáveis às aplicações tradicionais, divididas em 3 a 4 aplicações. Foi observado, também, que a eficiência de uso de nitrogênio poderia ser melhorada de 10 a 20%, devido, principalmente, a um aumento de cerca de 16% na absorção de N pelas plantas. 9.3.2. Inibidores da nitrificação e da urease Restrições ambientais em certos países desenvolvidos podem encorajar mais agricultores para que usem inibidores da nitrificação e da urease, em associação com fertilizantes nitrogenados, em áreas onde é essencial reduzir perdas por razões ambientais. A aplicação de uréia (ou uma solução de nitrato de amônio/uréia, UAN), acrescida de um inibidor da urease geralmente permitiria uma redução significativa nas perdas de nitrogênio para a atmosfera, e, conseqüentemente, também nas doses de aplicação, sem afetar o crescimento e o rendimento de culturas adubadas. O futuro, e em particular um uso mais amplo de fertilizantes de liberação lenta ou controlada e de inibidores da nitrificação e da urease, depende, principalmente, do desenvolvimento de novos produtos que sejam eficientes, de baixo preço e não tóxicos. Mesmo se forem desenvolvidos produtos novos e promissores, devido à necessidade de testes prolongados e à coleta de dados para efeito de registro desses produtos, a introdução efetiva no mercado levaria vários anos. Também deve ser levado em conta que a orientação técnica aos agricultores, sobre como usar corretamente esses produtos, poderá ser muito cara. O assunto relativo a fertilizantes de liberação lenta, nitrificação e inibidores da urease é tratado em detalhes por M. E. Trenkel (1998). 9.3.3. Melhoradores da absorção de nutrientes Aumentar a absorção, pelas plantas, de nutrientes aplicados, ao invés da retenção desses pelo solo, é um meio de aumentar a eficiência de uso de fertilizantes. J. L. Anders e L. S. Murphy (1997) apresentaram trabalho com um polímero que melhorou a eficiência de absorção e a eficiência de uso de nutrientes. 9.3.4. Bio-fertilizantes; inoculantes micro- bianos Inoculantes de sementes, geralmente, mas erradamente, chamados bio-fertilizantes, podem aumentar a fixação biológica de nitrogênio ou solubilizar fosfatos. Os inoculantes são considerados eficientes em termos de custo, “eco- amigáveis” e renováveis, e geralmente capazes de suplementar os fertilizantes químicos em sistemas agrícolas sustentáveis. É conhecido há muito tempo que a inoculação com estirpes eficientes do Rhizobium simbiôntico pode ser benéfica a plantas leguminosas e de sementes oleaginosas. Organismos de vida livre, tais como Azobacter e Azospirillum, têm sido provados como eficientes na cultura do arroz, dentre outras. O problema com inoculantes é que, o estabelecimento e, por conseqüência a eficiência, dependem das condições naturais e da habilidade do usuário. Em relação ao produto de “per si”, o inoculante é um material vivo e há problemas devido à necessidade de seleção de estirpes mais efetivas, à dificuldade de controle de qualidade, à curta vida própria, à necessidade de se evitarem altas temperaturas durante o armazenamento etc. Com relação aos fosfatos, são conhecidas várias bactérias solubilizadoras capazes de mobilizar quantidades significativas de fosfato\n32. O Uso de Fertilizantes Minerais e o Meio Ambiente32 do solo que, caso contrário, não estaria disponível à planta, mas a efetividade delas é variável e não previsível. Micorrizas vesicular-arbusculares têm efeitos favoráveis na absorção de P, mas muito mais pesquisa e desenvolvimento são necessários, antes que produtos comerciais confiáveis possam ser disponíveis. No momento, essa tecnologia não tem sido utilizada em larga escala.20 O relatório do Centro de Tecnologia Alimentar e de Fertilizantes para a Ásia e região do Pacífico (FFTC, 1997) mostra que, enquanto existe um interesse crescente na Ásia para o uso de bactérias que fixam o N e solubilizam o P, a tecnologia de produção e usos desses avanços ainda está na fase inicial. Enquanto alguns materiais são bastante eficientes, muitos agricultores se acham, freqüentemente, pagando grandes somas por produtos praticamente inúteis. Existe um número muito grande de diferentes microrganismos em produtos microbianos e esses freqüentemente não são identificados, enquanto alguns são específicos para certas culturas. Há uma tendência de super valorização desses produtos e também uma grande necessidade de estabelecimento de padrões e desenvolvimento de métodos simples e precisos para avaliar suas eficiências. Em geral, inoculantes microbianos têm recebido somente uma aceitação limitada pelos agricultores em países em desenvolvimento. Eles se mostram consideravelmente promissores, mas se faz necessário um maior desenvolvimento. Em geral, parece provável que, no tempo devido, eles 20 Devido a dificuldade para multiplicar os fungos micorrízicos na ausência de raízes vivas, sua aplicação em larga escala na agricultura é ainda muito limitada. A inoculação só é viável em culturas que passam por uma fase de formação de mudas quando fungos eficientes podem ser introduzidos para garantir mudas de melhor qualidade e mais produtivas quando transportadas para o campo. A descoberta de substâncias (p.e. produtos a base de isoflavóides) capazes de estimular a micorrização das plantas abre novas perspectivas para a exploração dessa simbiose (Fonte: LOPES, A. S. & GUILHERME, L. R. G. Uso eficiente de fertilizantes e corretivos: aspectos agronômicos. Boletim Técnico no 4, 3a edição revisada e atualizada, São Paulo, ANDA, 72 p., 2000). 21 Um dos exemplos mais espetaculares do resultado do uso eficiente de inoculantes microbianos é o que ocorreu com a utilização do Rhyzobium na cultura da soja no Brasil. Levando em conta a área plantada de 13 milhões de ha, com uma produtividade média de 2,4 t/ha, uma exportação de N nos grãos de 60,6 kg de N/ t de soja e uma eficiência de 60% da adubação nitrogenada, isso equivaleria a aplicação de 3,15 milhões de toneladas de N ou 6,85 milhões de toneladas de uréia, que, aos preços de março de 1999 (US$149,44/t), representa uma contribuição equivalente a aproximadamente 1 bilhão de dólares em fertilizantes minerais (Fonte: Moreira, F. M. S. & Siqueira, J. O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. Editora UFLA, Lavras, 2001, no prelo). se tornarão suplementos significantes aos fertilizantes minerais, mas eles não podem substituí-los21 . Uma quantidade considerável de trabalhos de pesquisa foi desenvolvida com inoculantes microbianos na Índia. Em 1996, havia 62 unidades industriais no país. A Associação de Fertilizantes da Índia publicou uma brochura sobre o assunto (FAI, 1994). 9.4. O uso eficiente de fertilizantes Uma adubação eficiente é importante sob ambos os aspectos: econômico e ambiental. Isso é o mesmo que minimizar perdas de nutrientes para o ambiente, enquanto se obtêm rendimentos ótimos da cultura. Excesso de nitrogênio não absorvido pelas culturas pode ser perdido para o ambiente. As quantidades e proporções requeridas de diferentes nutrientes, por cada cultura e cada solo em particular, devem ser respeitadas. O desafio é manter a fertilidade dos solos mesmo sob condições de uso intensivo. Na realidade, a eficiência no uso de fertilizantes tem melhorado nos países desenvolvidos. Nos E. U. A., por exemplo, entre 1985 e 1995, a produção de milho por kg de nitrogênio aplicado aumentou de 18 kg em 1985 para 22 kg em 1995. A situação é mais ou menos a mesma com fósforo e potássio. Houve uma melhoria semelhante na Europa Ocidental, onde a produção agrícola continuou aumentando apesar da diminuição no uso de fertilizantes.\nCaderno pedagogico de geografia 2° bimestre