Em direção a uma

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Em direção a uma

Em direção a uma
agricultura
inteligente...
DA N
le Nitrogen*
Directly Availab
*Azoto diretamente disponível
PT Smart Agriculture Nitrates.indd 1
1
13/03/13 13:14
Em direção a uma
agricultura inteligente ...
O desafio
O
s fertilizantes minerais têm um papel essencial a desempenhar
na resposta ao duplo desafio de alimentar uma população
mundial em crescimento e de reduzir as alterações climáticas.
Encontrando-se na vanguarda da revolução verde da agricultura,
calcula-se que contribuam, atualmente, para mais de metade da
produção alimentar e do fornecimento de proteínas a nível mundial.
A Fertilizers Europe acredita que o enfoque da política agrícola Europeia
deverá ser na melhoria do desempenho do sector agrícola, em termos da
sua produtividade e eficiência. Isso permitirá que os agricultores Europeus
aumentem a autossuficiência da Europa e a respetiva contribuição para as
necessidades alimentares globais, conduzindo, igualmente, a uma produção
agrícola mais sustentável. A intensificação sustentável da agricultura
Europeia através da utilização eficiente de fertilizantes minerais pode ajudar
o sector a responder aos principais objetivos políticos da UE.
Os adubos de azoto diretamente disponível DAN (Directly Available Nitrogen)
proporcionam aos agricultores e aos agrónomos um meio preciso e fiável para
aumentar a produção alimentar e energética de uma forma ambientalmente
aceitável. Os fertilizantes DAN, baseados em nitratos e amónio, associam
os benefícios das duas formas mais simples de azoto reativo que estão
diretamente disponíveis para as plantas.
Esta brochura enuncia os principais aspetos do impacto agronómico e
ambiental dos diferentes tipos de adubos azotados atualmente utilizados na
Europa e os benefícios dos adubos DAN tais como Nitrato de Amónio (NA),
nitrato de amónio com calcário (CAN) e Sulfonitrato de Amónio.
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A família DAN
“A utilização da
forma correta de
adubos azotados
é de enorme
importância, dado
que produtos
diferentes
têm impactos
ambientais
diferentes” Daniella.
“Associar boas
práticas agrícolas
com adubos
DAN potencia
a eficiência da
utilização do azoto
e minimiza as
perdas ambientais” Danny.
“Os adubos de
azoto diretamente
disponível DAN vão
pôr comida suficiente
na minha mesa,
mesmo quando for
crescida” Dani. DA N
n
able Nitroge
Directly Avail
3
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Em direção a uma
Capítulos
Azoto essencial para a vida
5
Azoto na natureza
Nutrição mineral
Compreender o ciclo do azoto
6
Azoto a partir de nitratos
Azoto a partir de amónio
Azoto a partir de ureia
Alimentar o mundo
9
Responder às necessidades alimentares da Europa
Otimizar a produção e a qualidade
Preservar o ambiente
12
Atenuar as alterações climáticas
15
Em direção a boas práticas agrícolas 16
Reduzir as emissões de amoníaco para o ar
Controlar a lixiviação
Produção otimizada de fertilizantes
Potenciar a eficiência dos fertilizantes
Fazer corresponder a aplicação de fertilizantes às necessidades das plantas
Garantir a precisão da aplicação
Otimizar a quantidade de adubos azotados
Abordar a acidificação
Bibliografia 18
4
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DA N
le
Directly Availab
Azoto: essencial para a vida
Nitrogen
Ao longo dos anos, a maioria dos agricultores Europeus tem vindo a
considerar os adubos de azoto diretamente disponível DAN (directly
available nitrogen) como sendo uma fonte eficaz e eficiente de
azoto para as culturas. No entanto, são igualmente utilizadas
outras fontes minerais de azoto que interagem com o solo de forma
diferente. Essas diferenças têm de ser tidas em consideração quando
se avaliam os respetivos desempenhos agronómicos e ambientais.
A falta de azoto tem como consequência a
diminuição da fertilidade dos solos, produções
reduzidas e baixa qualidade das colheitas. Por
outro lado, o azoto em excesso no solo pode
passar para as águas subterrâneas e provocar
a eutrofização das águas de superfície ou
escapar para a atmosfera, eventualmente
causando poluição e o aquecimento do clima.
Nutrição mineral
Os principais fertilizantes minerais têm origem
em matérias-primas presentes na natureza
que foram transformadas numa forma
mais disponível para as plantas através de
processamento industrial:
99%
do azoto na Terra
encontra-se
armazenado na
atmosfera.
Esse azoto não
está diretamente
disponível para a
maioria das plantas.
Azoto na natureza
O azoto (N) é um elemento essencial para a
vida das plantas. Estimula o crescimento das
raízes e a fotossíntese bem como a absorção
de outros nutrientes para as plantas tais como
fósforo (P) e potássio (K). Contudo, 99% do
azoto na Terra encontra-se armazenado na
atmosfera e menos de 1% está disponível na
crusta terrestre. As moléculas de azoto (N2) na
atmosfera são quimicamente inativas e não são
facilmente absorvidas pelas plantas.
A agricultura ainda diminui mais o azoto
reativo existente no solo. O azoto é absorvido
durante o crescimento das plantas e, em
seguida, exportado do campo, principalmente
nas proteínas, quando as culturas são
colhidas. Precisa de ser reposto através
de fontes orgânicas e minerais de azoto.
Consequentemente, os fertilizantes, quer sejam
aplicados sob a forma de estrume ou de azoto
mineral, constituem um elemento crucial da
agricultura sustentável.
}
O azoto (N), proveniente do ar, é essencial
enquanto componente importante das
proteínas vegetais.
}
O fósforo (P), extraído de jazidas de minério,
é um componente dos ácidos nucleicos e
dos lípidos e é crucial para a transferência
de energia.
}
O potássio (K), extraído de jazidas de
minério, desempenha um papel relevante no
metabolismo vegetal, para a fotossíntese, a
ativação enzimática, a osmorregulação, etc.
As principais fontes
minerais de adubos azotados
utilizados na Europa são:
DA N
}
O nitrato de amónio
(NA) que contém azoto
sob a forma de NH4+
(amónio) e NO3 (nitrato) em
percentagens iguais.
DA N
}
O nitrato de amónio com
calcário (CAN) que contém
adicionalmente calcário,
dolomítico ou calcítico.
Directly Available
Nitrogen
Directly Available
Nitrogen
}
O nitrato de amónio-ureia
(UAN) que é uma solução
aquosa de ureia e nitrato de
amónio.
}
A ureia que contém azoto
na sua forma amida (NH 2 ).
5
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Compreender o ciclo do azoto
O azoto é submetido a transformações no solo, consoante a composição do
azoto aplicado. Enquanto a forma nítrica é absorvida diretamente pela planta,
podem ocorrer perdas quando as formas amoniacal e ureica têm, primeiro, de ser
transformadas em nitratos.
1 A energia, sob a forma de gás natural, é
combinada com o azoto do ar para formar
amoníaco, o principal componente dos adubos
azotados (NA, ureia).
3
A absorção dos nitratos é rápida devido à sua
elevada mobilidade. A maioria das plantas
prefere a forma nítrica à forma amoniacal.
4
A absorção do amónio é mais lenta do que a
dos nitratos. O amónio encontra-se ligado a
partículas de argila no solo e as raízes têm de
o alcançar. Consequentemente, a maioria do
amónio é nitrificada antes de ser absorvida
pelas plantas.
2 Os adubos azotados podem ser aplicados sob
a forma de azoto mineral, amoniacal, nítrico,
ureico ou em mistura, e como fertilizantes
orgânicos e estrume que contêm compostos
azotados orgânicos complexos e amónio.
5
1
DANA N
Directly Available
2
A nitrificação levada a cabo pelas bactérias do
solo converte o amónio em nitratos ao longo
de um período que varia entre alguns dias e
algumas semanas. O protóxido de azoto e o
óxido nítrico são libertados para a atmosfera
durante o processo.
6
A desnitrificação ocorre quando os
microrganismos têm falta de oxigénio
(alagamento e compactação do solo). Neste
processo, as bactérias do solo convertem os
nitratos e os nitritos em protóxido de azoto, óxido
nítrico e azoto elementar. Estes são libertados
para a atmosfera.
7
A imobilização transforma o azoto mineral
em matéria orgânica do solo. A atividade dos
micróbios do solo é principalmente estimulada
pelo amónio. O azoto imobilizado não fica
imediatamente disponível para a absorção pelas
plantas; primeiro, precisa de ser mineralizado. A
mineralização da matéria orgânica do solo (e do
estrume) liberta amónio para o solo.
8 A hidrólise da ureia pelas enzimas do solo
converte a ureia em amónio e CO2 gasoso.
Consoante a temperatura, a hidrólise demora
entre um dia a uma semana. O pH do solo
em torno dos grânulos de ureia aumenta
significativamente durante o processo,
favorecendo a volatilização do amoníaco.
Produção
N2O + NO + N2
N2O + NO
NH3
Nitrogen
9 Volatilização
Aplicação
NH3
3 Absorção
4 Absorção
5 Nitrificação
NO2–
NO2–
6 Desnitrificação
NO3–
NH4+
Matéria orgânica do solo
8 Hidrólise
Imobilização e
mineralização
Azoto
Amónio
10 Lixiviação
NO3–
6
Transformação da ureia, do amónio e dos nitratos no solo.
A ureia sofre as maiores perdas durante a transformação;
os nitratos as menores.
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CO
DA N
le
Directly Availab
Produto
Nitrogen
Teor em azoto
N-ureico CO(NH2)2
Hidrólise
N-amoniacal (NH4+) Nitrificação
N-nítrico (NO3-)
Nitrato de Amónio
50%
50%
Nitrato de Amónio com Calcário
50%
50%
25%
25%
Nitrato de Amónio-Ureia
50%
Absorção
100%
Ureia
As formas frequentes de adubos azotados minerais contêm azoto sob a forma nítrica, amoniacal ou amídica, em diferentes proporções. Apenas os nitratos são
facilmente absorvidos pelas plantas. A amida e o amónio são transformados em nitratos por hidrólise e nitrificação.
9 A volatilização do amoníaco ocorre quando
o amónio é convertido em amoníaco,
que é libertado para a atmosfera. Um
nível elevado de pH do solo favorece essa
conversão. Se ocorrer à superfície do solo,
as perdas são mais elevadas. Estas duas
condições verificam-se quando a ureia é
espalhada e não incorporada e absorvida
imediatamente.
10 A lixiviação dos nitratos ocorre
principalmente no inverno, quando as
chuvas arrastam os nitratos residuais
e mineralizados sob a zona das raízes.
Uma fertilização precisa reduz a lixiviação
durante e após o período de crescimento.
1
Produção
CO2
Azoto a partir de amónio
Os nitratos (NO3-) são facilmente absorvidos
pelas plantas com taxas elevadas. Ao
contrário da ureia ou do amónio, encontramse imediata e totalmente disponíveis como
nutrientes. Os nitratos apresentam uma
mobilidade extremamente elevada no solo e
alcançam rapidamente as raízes das plantas.
Consequentemente, aplicar azoto sob a forma
de nitrato de amónio ou de nitrato de amónio
com calcário, proporciona um fornecimento
diretamente disponível de nutrientes.
O amónio (NH4+) é absorvido pelas plantas
a taxas reduzidas. O ião carregado
positivamente fixa-se aos minerais do solo
e apresenta uma menor mobilidade do que
o ião nitrato (NO3-). Consequentemente,
as raízes das plantas têm de crescer em
direção ao amónio. A maioria do amónio é
transformada em nitratos pelos micróbios do
solo. Este processo de nitrificação depende
da temperatura e demora entre uma a várias
semanas.
A absorção de nitratos carregados
negativamente está associada à absorção de
nutrientes carregados positivamente, tais como
magnésio, cálcio e potássio.
Outra parte do amónio é imobilizada pelos
micróbios do solo e apenas libertada durante
períodos de tempo mais prolongados,
formando, deste modo, matéria orgânica do
solo.
É importante referir que, essencialmente, todo
o azoto no solo, quer seja aplicado sob a forma
ureica, amoniacal ou nítrica, acaba por se
transformar em nitratos antes de ser absorvido
pelas plantas. Se os nitratos forem aplicados
diretamente, são evitadas as perdas devidas
à transformação da ureia em amónio e do
amónio em nitratos.
Ureia
2
Azoto a partir de nitratos
Aplicação
CO2
dióxido de carbono (gasoso)
amoníaco (gasoso)
NH amónio
+
4
CO (NH2)2
NO3- nitrato
NO nitrito
NO óxido nítrico (gasoso)
N2O
protóxido de azoto (gasoso)
N2 azoto (gasoso)
2
Estas perdas são o principal motivo para a
menor eficiência do azoto observada com
a ureia. É igualmente este o motivo pelo
que a ureia, sempre que possível, deve ser
incorporada no solo imediatamente após a
aplicação.
® Yara
Ureia
As raízes das plantas não absorvem
diretamente a forma ureica do azoto em
quantidades significativas. Primeiro, a ureia
tem de ser hidrolisada em amónio, pelas
enzimas do solo, o que demora entre um dia a
uma semana, consoante a temperatura. Para
que a hidrólise ocorra é necessária humidade.
Contudo, o amónio produzido pela hidrólise
da ureia não se comporta exatamente como
o amónio proveniente do nitrato de amónio. A
hidrólise da ureia resulta numa alcalinização
de curto prazo na vizinhança imediata do
granulado de ureia aplicado. Isso desloca
o equilíbrio natural entre o amónio (NH4+) e
o amoníaco gasoso (NH3) na direção deste,
tendo como consequência perdas por
volatilização. A utilização de um inibidor da
urease pode ajudar a minimizar essas perdas.
CO(NH2)2 ureia
NH3 Azoto a partir de ureia
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Em direção a uma
Com as previsões da OAA
de que a população mundial
atingirá os
9,1 mil milhões
até 2050, a produção alimentar
terá de aumentar em
70%.
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Alimentar o mundo
Nitrogen
O crescimento da população mundial e o aumento das preocupações
ambientais estão a trazer a agricultura para o centro das atenções com
perspetivas totalmente novas. De que modo pode a política agrícola conciliar
a segurança alimentar e a proteção ambiental? De que forma o desempenho
agronómico pode ser ponderado relativamente à carga ambiental? Qual é o
papel dos fertilizantes minerais e quais são as melhores opções?
Responder às necessidades
alimentares da Europa
T
al como realçado pela OAA, durante
os últimos cinquenta anos, a «revolução
verde» triplicou a produção alimentar
graças, em grande parte, à utilização de
fertilizantes minerais. Ao mesmo tempo, a
população mundial aumentou de 3 para
7 mil milhões de pessoas.
A população está a aumentar mas os terrenos
aráveis são limitados (Fig. 1).Com as previsões
da OAA de que a população mundial atingirá
os 9,1 mil milhões de pessoas até 2050, a
produção alimentar terá de aumentar em
70%. Além disso, a diminuição da quantidade
de terrenos disponíveis para conversão em
agricultura significa que a otimização da
produção nas áreas agrícolas existentes é
um imperativo. [ref. 1]
A utilização da
forma de azoto
correta, tal como
a disponibilizada
pelos adubos
DAN, é da maior
relevância.
Pode ajudar a
alimentar o mundo
e a preservar o
ambiente.
A agricultura Europeia é uma das mais
eficientes e produtivas a nível mundial.
No entanto, a União Europeia emergiu como
o maior importador mundial de produtos
agrícolas. As importações da Europa
ultrapassam as suas exportações em
65 milhões de toneladas, com um aumento de
40 % ao longo da última década. A área fora da
União Europeia necessária para produzir essas
importações perfaz quase 35 milhões
de hectares, aproximadamente a dimensão
da Alemanha [ref. 2].
Fig. 1
população mundial versus terrenos
aráveis disponíveis 1995 - 2030
Arable
area
Área arável
(ha
person)
(ha per
por pessoa)
0,3
São necessários progressos adicionais na
produção e na fertilidade para responder
aos desafios do século XXI. Os fertilizantes
minerais são cruciais para apoiar a utilização
eficiente dos terrenos aráveis e podem ajudar
a assegurar a segurança alimentar à escala
global e a proteger florestas e pastagens
da conversão em terrenos aráveis evitando,
consequentemente, a alteração da utilização
da terra e as respetivas perdas de carbono.
8,5
7,5
0,25
6,5
0,2
5,5
1998
Tal como demonstrado anteriormente, a
utilização da forma de azoto correta, tal como a
disponibilizada pelos adubos DAN, é da maior
relevância.
2030
A população mundial está a aumentar mas
os terrenos aráveis são limitados [ref. 1].
ield t/ha
4
World population
População
mundial
(mil
milhões)
(billion)
3
Fertilizers
Manure
9
Soil reserves of nutrients
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Otimizar a produção e a
qualidade
A utilização da fonte adequada de fertilizante
é essencial. Diferentes fontes minerais de
azoto apresentam efeitos diferentes sobre a
produção e a qualidade das colheitas. Este
é um facto bem conhecido pelos agricultores
Europeus desde há décadas.
95%
dos agricultores
Europeus confiam
nos fertilizantes
minerais.
A diferença de desempenho entre as várias
fontes minerais de azoto é principalmente
devida a diferenças nas perdas, especialmente
por volatilização mas igualmente por lixiviação.
Algumas dessas perdas são agravadas por
uma disparidade entre o fornecimento de azoto
e a absorção pelas plantas.
Estudos de campo na França, na Alemanha e
no Reino Unido demonstraram que os adubos
DAN proporcionaram, de forma consistente,
produções superiores e uma melhor qualidade
das colheitas do que a ureia. A maior parte do
desempenho inferior observado com a UAN
e a ureia pode ser compensado com uma
dose superior de azoto, embora à custa de um
aumento da carga ambiental.
As boas práticas
agrícolas e as
ferramentas agrícolas
de precisão podem
melhorar a eficiência
dos fertilizantes e
minimizar as perdas
de azoto.
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Fig. 3
Fig. 2
comparação de produção para o na e
o uan em frança
França (Fig. 2)
Alemanha (Fig. 3)
Na Alemanha, foram realizados 55 ensaios
de campo entre 2004 e 2010 com cereais de
inverno e diversos tipos de solo. Para a taxa
de azoto ideal, que foi em média de 210 kg/
ha, o nitrato de amónio com calcário (CAN)
proporcionou uma produção 2% superior e
um teor em proteínas 0,23 pontos superior
à ureia. Foram necessários 15 kg N/ha
(7,1%) adicionais de ureia para atingir o nível
económico ótimo [ref. 4].
Response curves for AN and UAN in France
9
1,0
t / ha
0,8
7
182
kg N
6
209
kg N
0
50
100
150
200
250
300
França (Fig. 7)
Os resultados da experiência ADA em França
(NA vs. Ureia) demonstram que, a longo
prazo (utilização repetida ano após ano), o NA
proporcionou uma melhor eficiência de azoto
comparativamente à ureia. Para qualquer taxa
de aplicação, a produção com NA é superior
em 4 a 6% comparativamente à ureia com trigo
e colza. É necessária uma dose adicional de
40 kg N para obter a mesma produção com
ureia [ref. 6].
better
yield
Melhor
produção
com
withCAN
CAN
0,0
fields
Terrenos
kg N // ha
kg
ha
As curvas de resposta ao azoto (N) dos ensaios
indicam que, em média, teriam sido necessários
27 kg adicionais de azoto com UAN para atingir o
nível económico ótimo [ref. 3].
Dos 55 terrenos fertilizados com o nível de
N ideal na Alemanha, 75 % originaram uma
melhor produção com nitrato de amónio
com calcário (CAN) e 25 % originaram uma
melhor produção com ureia [ref. 4].
Fig. 4
Fig. 5
n adicional necessário para a mesma
produção
teor em proteínas para uma taxa
de n idêntica
%
120
12,8
+18 %
+14 %
12,6
110
12,4
100
90
-0,3 %
12,2
AN NA
UAN
uan
UUrea
reia
Para manter a mesma produção, foi necessário
significativamente mais azoto proveniente da ureia
e da UAN do que do nitrato de amónio [ref. 5].
-0,5 %
12,0
NA Fig. 6
Fig. 7
produção para taxas de n idênticas
eficiência do azoto
t/ha
Índice de produção (base 100 = dose de NA)
110
8,8
100
8,6
Produção: +4%
90
80
-0,31 t/ha
8,4
-0,39 t/ha
-40 kg N
70
60
8,2
NA
Ureia
50
8,0
Ureia
uan
O teor em proteínas foi inferior nos terrenos
fertilizados com ureia ou UAN do que com
nitrato de amónio [ref. 5]
%
O estudo mais exaustivo que comparou
diferentes formas de adubos azotados foi
realizado em nome do Ministério do Ambiente,
Alimentação e Assuntos Rurais (DEFRA) do
governo Britânico entre 2003 e 2005 [ref. 5].
Para além de diferenças quantitativas,
o estudo destacou a variabilidade de
resultados observados com a ureia e a UAN.
Consequentemente, as taxas adicionais de
aplicação de azoto necessárias com ureia
e UAN não se podem prever com a mesma
fiabilidade que para o nitrato de amónio.
Yield
Produção
com urea
ureia
with
0,2
%
Reino Unido (Figs. 4,5,6)
0,6
0,4
5
4
comparação de produção na/ureia
em 55 locais na alemanh a
Yield comparison AN / Urea at 55 locations in Germany
NA
UAN
8
t / ha
Para a taxa de azoto ideal, que foi em média de
182 kg/ha, o nitrato de amónio proporcionou uma
produção de mais 0,26 t e um teor em proteínas
0,75 pontos superior à UAN. Foram necessários
27 kg N/ha (15 %) adicionais de UAN para atingir
o nível económico ótimo [ref. 3].
Nitrogen
NA uan
Ureia
40
0
50 100150200250 300
Dose N (kg/ha)
A produção foi igualmente inferior com ureia
e UAN do que com nitrato de amónio [ref. 5].
Efeito ao longo do tempo de diferentes formas
de N aplicadas. (Rede ADA 2008-2011,
resultados de 30 testes em colza, trigo e
cevada) [ref. 6].
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Em direção a uma
Preservar o ambiente
Os adubos de azoto diretamente disponível DAN (nitrato de amónio e nitrato
de amónio com calcário) demonstraram vantagens ambientais inequívocas
relativamente a outras formas de adubos azotados. Apresentam uma pegada
de carbono inferior ao longo do seu ciclo de vida, incluindo produção e
aplicação, e uma menor volatilização do amoníaco mesmo quando não são
incorporados no solo.
Reduzir as emissões de
amoníaco para o ar
O Inventário Europeu das Emissões (EMEP)
calcula que 94% de todas as emissões de
amoníaco são causadas pela agricultura,
tendo cerca de 80 % dessas emissões origem
em fontes orgânicas.
A volatilização do amoníaco é uma perda
direta de azoto e, por isso, uma carga
ambiental significativa. O amoníaco volatizado
desloca-se para além das fronteiras nacionais,
causando acidificação e eutrofização das
terras e das águas. Além disso, o amoníaco
volatilizado contribui significativamente para
a formação de micropartículas (PM 2,5) que,
por sua vez, podem contribuir para graves
problemas de saúde. Por este motivo, o
Protocolo de Gotemburgo CEE/ONU e a
Diretiva sobre Valores-limite Nacionais de
Emissão da UE propõem medidas e limites
para controlar as emissões de amoníaco
independentemente da fonte.
Há muito tempo que se sabe que a ureia ou
a UAN provocam perdas por volatilização
superiores às do nitrato de amónio ou do
nitrato de amónio com calcário. As perdas
de amoníaco a partir da ureia podem ser
reduzidas através da sua incorporação no
solo após a aplicação. Contudo, isto apenas
é exequível para culturas semeadas na
primavera.
Fig. 8
emissões médias de amoníaco por kg de azoto aplicado para diferentes tipos de fertilizantes
Perdas por Terrenos aráveis
volatilização [% N] Pastagens
EMEPDefraEMEPDefra
CAN
NA 0,6% 3 (-3-10)% 1.6% 2 (-4-13)%
UAN
6% 14 (8-17)% 12%
N.D.
Ureia
11,5% 22 (2-43)% 23% 27 (10-58)%
A tabela inclui dados do Inventário Europeu das Emissões oficial (EMEP) bem como de um estudo
do Ministério do Ambiente, Alimentação e Assuntos Rurais (DEFRA) do Governo do Reino Unido. Em
todos os casos, as perdas por volatilização são significativamente superiores para a ureia e o UAN do
que para o nitrato de amónio (com calcário) [refs. 7,8,9].
As perdas das pastagens são geralmente
consideradas superiores às dos solos aráveis,
dado que os fertilizantes são habitualmente
aplicados à superfície (Fig. 8).
A utilização de fertilizantes com ureia dá
origem a perdas de até 58% de N sob a forma
de amoníaco, dependendo das condições
naturais locais. As medidas disponíveis
para minimizar o amoníaco proveniente da
agricultura incluem rações com baixo teor em
azoto, sistemas de alojamento com baixas
emissões para gado, suínos e aves, sistemas
de purificação do ar, armazenamento de
estrume coberto, aplicação de estrume e
adubos sólidos com baixo teor em amoníaco,
incineração do estrume de aves e substituição
da ureia (CEE/ONU, 2007).
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Directly Availab
Controlar a lixiviação
As concentrações elevadas de nitratos nas
águas subterrâneas e de superfície são
indesejáveis. A Diretiva Nitratos da UE de
1991 estabeleceu o limite tolerável em 50 mg/l.
De um modo geral, a lixiviação de nitratos é
independente da fonte de azoto. Pode resultar
da matéria orgânica do solo, dos adubos
orgânicos ou dos fertilizantes minerais se não
forem devidamente aplicados.
A lixiviação dos nitratos ocorre quando o
solo se encontra saturado com água e os
nitratos são arrastados para além da zona
das raízes por ação das águas de percolação
provenientes das chuvas ou das regas.
Os nitratos não se encontram ligados às
partículas do solo e permanecem na solução
do solo, onde se movimentam livremente
conjuntamente com a água do solo. O amónio
encontra-se principalmente ligado a partículas
de argila no solo e, consequentemente, é
menos propenso a lixiviação.
Durante o período de crescimento
praticamente não se verifica qualquer
lixiviação. A maior parte da perda de nitratos
para a água ocorre fora do período de cultura,
durante o inverno. Consequentemente, o
objetivo global é minimizar as concentrações
de nitratos no solo no final do período de
colheita.
Para os cereais de inverno, a aplicação de
azoto até à taxa económica ótima irá maximizar
a produção, permitindo, simultaneamente,
a redução significativa da concentração
de nitratos no solo após a colheita e,
consequentemente, o risco de lixiviação.
A taxa ideal de aplicação de azoto minimiza
igualmente o azoto residual (Fig. 9).
A lixiviação de
nitratos ocorre
independentemente
da fonte de azoto.
A ureia é rapidamente transformada em
amónio por hidrólise e, posteriormente, na
forma nítrica através da atividade microbiana,
o que provoca libertação de emissões fora do
período de crescimento. Adicionalmente, a
molécula de ureia apresenta uma mobilidade
elevada e pode ser diretamente arrastada para
o subsolo por precipitações abundantes após
a aplicação.
Nitrogen
A lixiviação pode ser
minimizada através de:
}Determinação do teor em azoto
do solo por amostragem e análise
adequadas
}Fracionamento das aplicações de
azoto para assegurar uma absorção
rápida pelas plantas durante o
período de crescimento
}Utilização de adubos DAN com uma
libertação de azoto rápida e previsível,
tal como o nitrato de amónio
}Ajuste da aplicação de azoto às
necessidades reais das culturas,
sempre que possível, utilizando
ferramentas agrícolas de precisão
}Facilitação de um sistema radicular
profundo e extenso para utilizar o
azoto de forma mais eficiente
}Manutenção de uma estrutura porosa
do solo
Pode ser minimizada
utilizando boas
práticas agrícolas.
}Absorção do azoto residual através de
culturas intercalares e de cobertura
}Assegurar uma nutrição equilibrada
para que o azoto disponível possa ser
absorvido.
Fig. 9
Optimum Nideal
supply
Fornecimento
de N
10
100
9
80
8
60
7
40
6
20
5
4
0
50
100
150
200
250
300
0
350
Azoto Residual
Residual
Nitrogen(kg
(kgN/ha)
N/ha)
Rendimento
em grão
(t/ha)
Grain yield
(t/ha)
rendimento em grão e azoto residual versus taxa de aplicação de n
application
(kg
N/ha)
TaxaNde
aplicaçãorate
de N
(kg
N/ha)
O azoto residual no solo após a colheita e, consequentemente, o
risco de lixiviação, diminui significativamente para a taxa ideal de
aplicação de N. [ref. 10].
13
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Em direção a uma
Fertilizantes
diferentes possuem
diferentes impactos
agronómicos e
ambientais. Para
avaliar o impacto
de um adubo
azotado, tem de
ser executada uma
análise do ciclo de
vida.
Historicamente,
os adubos DAN
apresentam
melhores
desempenhos na
Europa.
Produção otimizada de
fertilizantes
Os adubos azotados minerais são produzidos
extraindo azoto da atmosfera. O processo
necessita de energia e liberta CO2, um
gás com efeito de estufa, o que contribui
para as alterações climáticas. Graças a
melhorias contínuas, as instalações Europeias
de produção de fertilizantes funcionam
presentemente a níveis próximos do mínimo
energético tecnológico, encontrando-se
atualmente as instalações de produção de
amoníaco na Europa entre as melhores do
mundo (Fig. 10 e 11).
Para além de protóxido de azoto, a produção
de fertilizantes pode libertar óxido nítrico, um
potente gás com efeito de estufa. Os membros
da Fertilizers Europe instalaram uma nova
tecnologia catalítica para reduzir a maioria
do protóxido de azoto libertado durante a
produção.
No futuro, caso a tecnologia de captura e
armazenamento de carbono (CAC) se torne
disponível, os fertilizantes com nitratos tornarse-ão ainda mais a escolha preferida. Em geral,
o CO2 originado nos processos industriais e na
produção de energia precisa de um processo
dispendioso de purificação/concentração antes
de se tornar disponível para a CAC. Com a
produção de adubos DAN, o CO2 já é puro e
está pronto para a utilização na CAC.
Fig. 11
progresso da eficiência energética na
produção de amoníaco
eficiência energética das fábricas de amoníaco a nível
mundial (média regional)
Processo Haber-Bosch
100
80
60
Conversão por vapor
do gás natural
40
Limite tecnológico = 27GJ/t de NH3
20
0
1930
1950 1960 1975 20002010
O consumo energético das fábricas de fertilizantes Europeias
diminuiu ao longo do tempo e, hoje em dia, situa-se próximo do
limite tecnológico teórico [ref. 11].
GJ LHV por tonelada de amoniaco, 2011
Fig. 10
120
GJ por tonelada de amoníaco
O impacto para as alterações climáticas de
um fertilizante pode ser medido pela sua
pegada de carbono, que é expressa em kg
CO2 eq/ kg de azoto produzido. No entanto,
para compreender o verdadeiro impacto de um
produto sobre o clima, tem de ser executada
uma análise do ciclo de vida (ACV) que
abrange todas as etapas desde a produção até
à absorção pelas plantas. Uma comparação
detalhada sobre as pegadas de carbono
respetivas dos ciclos de vida de vários tipos de
fertilizantes é igualmente fornecida na secção
seguinte (Fig. 12).
41
40
39
38
37
36
35
34
32
Europa
(EU-27)
EUA
Arábia Norte de Ucrânia Rússia
Saudita África
A eficiência energética média das fábricas de amoníaco
Europeias encontra-se entre as melhores do mundo [ref. 12].
14
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DA N
le
Directly Availab
Nitrogen
Atenuar as alterações climáticas
A produção, o transporte e a utilização de fertilizantes minerais
contribuem direta e indiretamente para as emissões de gases com
efeito de estufa (gee), particularmente o dióxido de carbono (co2 ) e
o protóxido de azoto (n2o).
S
imultaneamente, os fertilizantes melhoram
a produtividade agrícola e estimulam a
absorção de CO2 pelas culturas e a captura
no solo. Aumentam a produção e reduzem a
necessidade de cultivar novas terras, evitando,
desse modo, as emissões de GEE devidas à
alteração do uso das terras - a alteração do uso
das terras por si só representa 12 % das emissões
globais de GEE [ref. 13].
A análise do ciclo de
vida estabelece as
emissões e absorções
globais de GEE de um
fertilizante.
Para atingir a mesma
produção global, a
pegada de carbono dos
adubos DAN é cerca de
25% inferior.
A análise do ciclo de vida dos fertilizantes
estabelece as emissões e absorções de GEE
na produção, transporte e armazenamento de
fertilizantes, bem como durante a aplicação e o
crescimento das culturas (ou seja, durante todas
as etapas da «vida» de um fertilizante). Isso
proporciona uma melhor compreensão do que
pode e deve ser feito para melhorar o equilíbrio
global do carbono. Para tornar comparáveis os
diferentes GEE’s, estes são convertidos em CO2
equivalentes (CO2 eq).
Diferentes tipos de fertilizantes possuem diferentes
pegadas de carbono. A ureia emite menos CO2
durante a produção do que o nitrato de amónio.
Após a aplicação, essa diferença inverte-se
dado que a ureia liberta o CO2 contido na sua
molécula. Em média, prevê-se que seja libertado
mais N2O do solo após a aplicação de ureia
comparativamente a um adubo DAN [ref. 14].
comparação das emissões de carbono de diferentes tipos de fertilizantes
14
kg de CO2 equivalente/kg de N
Consequentemente, a pegada de carbono do
ciclo de vida é superior para a ureia do que para
os adubos DAN. Adicionalmente, as perdas por
volatilização da ureia e a menor eficiência do azoto
têm de ser compensadas por uma dose superior
em cerca de 15%, que é adicionada à pegada
de carbono. Logo, quando se mede a pegada de
carbono de um determinado tipo de fertilizante é
essencial comparar todo o ciclo de vida do produto
(Fig. 12).
Fig. 12
12
10
DA N
Directly Available Nitrogen
8
6
4
2
0
CAN
NA
CO2 da produção
CO2 da aplicação
UAN
Ureia
N2O da produção
N2O da aplicação
Ureia
+ 15%N
CO2 do transporte
A pegada de carbono do ciclo de vida do nitrato de amónio é inferior à
da ureia e da UAN. Quando se compensa a menor eficiência da ureia
e da UAN com uma dose superior, a diferença ainda é mais acentuada
[ref. 15].
15
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Em direção a uma
Em direção a boas práticas agrícolas
A regra de ouro para
a utilização de adubos
azotados permanece simples:
aplicar o produto correto
à taxa correta, no local
correto, no momento
correto. Os fertilizantes
com um perfil de libertação
fiável e características de
aplicação precisas reduzem
as perdas e melhoram a
absorção pelas plantas.
Potenciar a eficiência
dos fertilizantes
Fazer corresponder a
aplicação de fertilizantes às
necessidades das plantas
O azoto tem de estar disponível em
quantidades suficientes para não limitar
o crescimento das plantas e a produção.
Contudo, o azoto em excesso, para além
das necessidades de curto prazo das
plantas, pode ser libertado para o ambiente
ou ter como consequência o consumo de
luxo. Fazer corresponder exatamente a
disponibilidade de azoto às necessidades das
plantas em cada momento e ao fornecimento
efetivo de nutrientes pelo solo maximiza a
produção, minimiza o impacto ambiental e
otimiza o lucro (Fig. 13).
Fig. 13
Monitorização
da cultura
Necessidade de
fertilizante
2ª adubação
Garantir a precisão da
aplicação
1ª adubação
Fornecimento de azoto
pelo solo
Fevereiro
Março
Afilhamento
Abril
Encanamento
Maio
Junho
Espigamento
O estudo do DEFRA realçou a falibilidade da
ureia, tendo detetado perdas por volatilização
que variaram entre 2 a 58% do azoto
aplicado.
Encontram-se disponíveis no mercado
diversas ferramentas para medir as
necessidades de azoto das plantas e para
ajustar as aplicações de adubos azotados em
conformidade.
3ª adubação
Monitorização
da cultura
É o caso do nitrato de amónio e do nitrato de
amónio com calcário (CAN) mas, geralmente,
não da ureia. A hidrólise da ureia e as perdas
por volatilização dependem em grande
medida das condições climáticas após a
aplicação, especialmente durante as chuvas.
Como aquelas não se podem prever com
grande exatidão, pode verificar-se tanto uma
insuficiência como um excesso de azoto.
Uma nutrição equilibrada constitui outro dos
pré-requisitos para uma utilização económica
dos fertilizantes. Um fornecimento insuficiente
de fósforo, potássio ou enxofre pode reduzir
a eficiência da utilização do azoto. A
amostragem periódica do solo fornece dados
sobre o fornecimento efetivo de nutrientes
pelo solo e as necessidades de fertilizante.
Absorção de azoto
pelas plantas
aplicação fracionada de um adubo
dan em trigo de inverno
A aplicação fracionada é considerada
uma boa prática agrícola na maioria das
condições. Os fertilizantes que proporcionam
uma libertação previsível do azoto disponível
para as plantas são os mais indicados para
uma aplicação fracionada.
Julho
Floração
A necessidade efetiva de fertilizante depende tanto do fornecimento de azoto pelo solo como das
necessidades das plantas. As ferramentas modernas de monitorização facilitam a monitorização das
culturas e ajudam a ajustar as aplicações fracionadas de forma precisa [ref. 4].
Agosto
A aplicação homogénea assegura um
fornecimento ideal de azoto. Devido à
sua maior densidade aparente e menor
concentração em azoto, os adubos DAN
proporcionam características de aplicação
mais homogéneas do que a ureia. O vento
pode degradar ainda mais a homogeneidade
da aplicação com ureia, causando
fornecimentos locais significativamente
insuficientes ou excedentários.
Um estudo, realizado na Alemanha, comparou
a perda de ureia na aplicação com a do nitrato
de amónio com calcário (CAN). Com uma
largura de aplicação de apenas 21 metros,
uma brisa ligeira de 4 m/s provocou uma
variação de 26% na taxa de aplicação com
ureia, enquanto que com CAN esta foi apenas
de 6% [ref. 16].
16
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DA N
le
Directly Availab
Nitrogen
Fig. 14
mapeamento de biomassa e de azoto
Otimizar a quantidade de
adubos azotados
Mapeamento de biomassa relativa
por tecnologia de sensores
As ferramentas agrícolas de precisão podem
melhorar ainda mais a precisão da aplicação.
A tecnologia de sensores disponibiliza aos
agricultores um controlo em tempo real sobre
a aplicação de fertilizantes e um cálculo
baseado em GPS sobre o fornecimento de
nutrientes. A necessidade de azoto das plantas
é determinada de forma contínua durante
a aplicação e, quando utilizada para uma
aplicação homogénea de fertilizantes com
nitratos, garante a produção mais elevada com
a menor quantidade de fornecimento de azoto.
Abordar a acidificação
Em determinados solos, os adubos azotados
podem ter um efeito acidificante que tem
de ser corrigido por calagem. A aplicação
de fertilizantes com uma elevada eficiência
de azoto reduz a potencial acidificação e a
necessidade de calagem. Os fertilizantes
tais como o nitrato de amónio com calcário
(CAN) contêm calcário, calcítico ou dolomítico,
proporcionando poupanças adicionais tanto em
custo como em tempo com a calagem. (Fig. 15)
Biomass
Biomassa
<5,5 (5,1%)
5,5-6,0 (5,8%)
6,0-6,5 (7,3%)
6,5-7,0 (8,4%)
7,0-7,5 (11,3%)
7,5-8,0 (13,3%)
8,0-8,5 (13,6%)
8,5-9,0 (15,2%)
9,0-9,5 (12,4%)
>9,5 (7,8%)
Kg N/ha
>110 (10,3%)
100-110 (10,2%)
90-100 (12,8%)
80-90 (18,1%)
70-80 (18,3%)
0m
100m
60-70 (19%)
<60 (11,5%)
Os sensores de azoto aplicam automaticamente as taxas ideais de azoto (azul) com base no mapeamento
em tempo real da biomassa e da clorofila (verde), evitando tanto a subfertilização como a sobrefertilização.
Trigo de inverno, Alemanha [ref. 17].
Fig. 15
necessidade de calagem
Lime demand
120
kg CaO/100kg N
Muitos ensaios de campo compararam a
utilização da tecnologia de sensores com a
prática agrícola comum, tendo demonstrado
um aumento do teor em proteínas nas plantas
de 0,2 – 1,2%, um aumento da produção de
7% e uma redução no fornecimento de azoto
de 12% (Fig. 14). Esta tecnologia é igualmente
utilizada juntamente com uma tecnologia de
satélite para gerar mapas de aplicação.
Mapeamento de recomendações de
azoto por tecnologia de sensores
100
80
60
A necessidade de
calagem com nitrato de
amónio (com calcário) é
significativamente inferior
do que com ureia. [ref. 18]
40
20
0
CAN
27%
NA
UAN
Ureia
UAN
+
10% N
Ureia
+
15% N
Os sensores de azoto
fornecem informação
imediata sobre as
efetivas necessidades
de azoto.
Os adubos DAN
potenciam a
eficiência do azoto
e minimizam as
perdas.
17
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Em direção a uma
Bibliografia
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18
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19
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A Fertilizers Europe representa a maioria dos produtores de adubos
azotados na Europa e é reconhecida como a fonte de informação
dedicada à indústria sobre fertilizantes minerais. A associação comunica
com uma vasta gama de instituições, legisladores, partes interessadas
e membros do público que procuram informação sobre tecnologia de
fertilizantes e temas relacionados com os atuais desafios agrícolas,
ambientais e económicos. O sítio de internet da Fertilizers Europe fornece
informação sobre temas relevantes para todos os que se interessam pela
contribuição dos fertilizantes para a segurança alimentar global.
Fertilizers Europe
Avenue E. Van Nieuwenhuyse 4/6
B-1160, Bruselas, Bélgica
Tel: +32 2 675 3550
Fax: +32 2 675 3961
[email protected]
www.fertilizerseurope.com
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