Fontes Convencionais e Alternativas de Fertilizantes Fosfatados em Solos Tropicais II Workshop sobre Tecnologia de Fertilizantes: Recursos Minerais no Brasil: Fontes Alternativas e Otimização de Processos Uberlândia, 20 e 21 de Outubro de 2011 José Carlos Polidoro Pesquisador Embrapa Solos www.cnps.embrapa.br

PROJEÇÃO DO CONSUMO DE NUTRIENTES E DE PRODUTO – BRASIL Milhões ton /ano 2008-2015 35% Fonte :2010 – Agroconsult 78ª IFA – ANDA - Produto - estimado/projetado Ama Brasil

1- Introdução Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal.

MO SB (V%) CTC Classes de restrição dos solos brasileiros em relação à fertilidade do solo (Sparovek et al., 2003, preparado por Prochnow, L. 2008)

Milho: FONTE: Costa, 2009.

Parcelas de milho com e sem fósforo - Foto: Divulgação / Embrapa Cerrados www.cnpc.embrapa .br (D. M. Sousa)

Resposta da cultura da Soja a disponibilidade de P no solo Fonte: D.M. Souza, 2010

1- Introdução Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal. Dentre os nutrientes primários, NPK, o fósforo é o requerido em quantidades menores, até 10 a 20 vezes menos (0,2 a 0,5%).

Adaptado de Roquetti Filho, D., 2010

1- Introdução Fósforo é o nutriente que determina os fluxos de energia química nas plantas e, principalmente por isso, sua deficiência causa sérias limitações na produção vegetal. Dentre os nutrientes primários, NPK, o fósforo é o requerido em quantidades menores, até 10 a 30 vezes menos. Quantidades exportadas do campo nos produtos agrícolas é muito menor que as doses de “manutenção da fertilidade do solo” recomendadas.

11 Fertilizante entregue ao consumidor Eficiência de uso 72 % 20 % 2.502.245 3.195.934 3.688.611 Eficiência de uso 72 % 20 % 65 % Fonte: CONAB (2008); ANDA (2008),. Elaborado por Benites, 2010 11

Balanço do consumo de nutrientes na agricultura brasileira – 2008 (Extraído de Casarin, V, 2011) P2O5 K2O Exportação pelas principais culturas (t) 5.461.678 1.591.858 2.724.891 Dedução de N referente a Fixação Biológica do Nitrogênio pela soja e de 30% exportado pelo feijão (t) 3.436.970 - Dedução referente a disponibilidade de 60 kg ha-1 fornecido pela soja às culturas de safrinha e inverno (t) 284.586 Dedução de K referente a 20% K2O da cana-de- açúcar (t) 121.954 Exportação Total, t (I) 1.656.340 2.602.937 Entradas por fertilizantes, t (II) 2.308.171 2.948.058 3.402.523 Índice de aproveitamento médio (I/II)*100 72% 54% 76% Fonte: Informações Agronômicas (no 130), 2010.

TD < 60% Quadro 1- Taxa de Desfrute Balanço do consumo de nutrientes na agricultura Brasileira (Cunha, et al., 2010)

FÓSFORO Balanço de P na Produção de Soja Para a classe de teores adequados de P no solo (Oliveira, et al. 2010) 1 Indicação de adubação para Expectativa de produção de 3000 kg ha-1 (Tecnologias..., 2008) 2 Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 (Embrapa Soja, 1999) 3 Valores de Fósforo extraído por Resina aniônica (Tanaka & Mascarenhas, 1997) 4 Valores de Fósforo extraído por Mehlich-1 adequados para solos de textura média (Sousa et al., 2002) Aplicação 26,2 60 21,8 50 P kg ha-1 P2O5 Entradas1 15,1 - 20 16 - 40 P no solo mg dm-3 Cerrado4 SP3 PR2 Região > 6,0 Exportação Extração 13,2 20,4 P ------- kg ha-1 ------- Saídas1 13,0 8,6 kg ha-1 APL-EXP Balanço APL EXP 2,0 1,7 F

Evolução da Fertilidade do solo – Fósforo M-1 (0 – 20 cm) (Oliveira, et al. 2010) Testemunha P, REC – inverno F= 1,4 P, EXP - verão e REC – inverno F=2,2 P, REC - verão e REC – inverno F=3,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tempo (anos) 25 30 35 P, mg dm-3 y = 10 + 0,88x y = 10 + 0,24x y =10 - 0,03x y =10 - 0,37x S T M A A/N G Embrapa Soja

Níveis de fósforo em solos do Sudoeste Goiano Pequeno Efeito residual da adubação fosfatada Alta dependência do Manejo da Adubação Base de dados do laboratório de análise de solos da COMIGO, 33000 análises realizadas entre 2003 e 2007, 80 perfis de controle em áreas sob vegetação nativa, pastagem, silvicultura e agricultura (Elaborado por Benites et al., 2008)

Fertilizante convencionais Adubação fosfatada no Brasil 90% da adubação fosfatada é feita com fontes aciduladas e altamente solúveis em água ou CNA + Água (MAPA, IN 27 Anexo II, DE 5 DE JUNHO DE 2006) Fertilizante convencionais Fórmula química Teor de P2O5 (%) FPSA (%) * Outros Nutrientes Fosfato diamônico (NH4)2HPO4 53 84 17% N Superfosfato simples Ca(H2PO4)2. H2O, CaSO4.H2O 20 89 16% de Ca 8% de S Superfosfato triplo Ca(H2PO4)2. H2O 45 90 10% de Ca Fosfato monoamônico NH4H2PO4 48 92 9% N Nitrofosfato 18 80 14% de N 6% de Ca *FPSA = Fração do teor de P2O5 em CNA+H2O que é solúvel em água

Fração Coloidal do Solo Dinâmica teórica dos fertilizantes fosfatados convencionais em solos tropicais Fração Coloidal do Solo DAP MAP TSP SSP H2PO4- Planta Fontes solúveis em água de P Drenos

Solos Tropicais: Elevada acidez natural, P.C.Z. em pH elevado, argilas de atividades baixas(dependente de pH) alto teor de Al, Fe e Mn solúveis em água, etc). EX.: Latossolo Amarelo, textura média. Região de Luis Eduardo Magalhães-BA

14.516 6.097 1,331 62 19.315 8.112 1,771 61 9.478 3.981 0,869 55 4.417 1.855 0,405 19 ST (kg/ha)‏ P2O5 (kg/ha)‏ CMAP (mg/g)‏ Argila (%)‏ Capacidade máxima de adsorção de fósforo por quatro solos de Minas Gerais. Fonte: Kurihara, 2008 e Adaptado de Alvarez & Fonseca (1990) e Fernández (1995)‏

Modos de adubação fosfatada (Cedido por Vitti, G.C.) RELAÇÕES P-SOLO/PLANTA/ADUBO P-ADUBO P- LÁBIL P-SOLUÇÃO P- NÃO LÁBIL P- PLANTA

Diagrama de solubilidade de alguns fosfatos de Ca, Fe e Al em solos (Lindsay, 1979)

Figure 6.14 Another possible mechanism of P adsorption to Fe and/or Al oxide surfaces. Bohn et al. (1979). Chemistry, p. 177, John Wiley & Sons.

A eficiência da adubação fosfatada tem dependência muito elavada do manejo dos fertilizantes no sistema de produção Progama IPNI - Boas Práticas de Utilização de Fertilizantes (BPUFs) (L.I. Prochnow e V. Casarin)

Soja cultivada em sistema de plantio direto na palha no Paraná JORDÃO (2010)

Sistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano Palhada de milho

Sistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano Pousio

Sistemas de Plantio Direto no Cerrado Goiano Sorgo (ou milheto primavera/ verão)

Soja cultivada em plantio direto no Oeste da Bahia – Rotação Soja / Milho

Adubação fosfatada a LANÇO, Luis Eduardo Magalhães-BA Pré Plantio da cultura da Soja

Para aumentar a eficiência do fósforo na agricultura brasileira é essencial a inovação tecnológica de novos produtos em fertilizantes, como complemento importante das BPUFs. “Tecnologia e Manejo de fertilizantes de mãos dadas”

Tecnologias para o aumento de eficiência de fertilizantes e identificação de fontes alternativas de nutrientes para a agricultura brasileira MP1 - Nº 01.09.01.001 10/2009 a 10/2013

Estratégias Boas práticas para o uso eficiente de fertilizantes Identificação de fontes alternativas de nutrientes para a agricultura brasileira Novas tecnologias em fertilizantes

Rede Nacional de Ensaios Agronômicos Unidades experimentais da Rede FertBrasil 34

Fertilizantes de Eficiência Aumentada GRÂNULO DE FERTILIZANTE (p.e. MAP) ADITIVO 2 - PÓ ADITIVO 1 - LÍQUIDO Liberação lenta/controlada dos nutrientes em fertilizantes convencionais

Figura x – Produtividade de grãos de milho em resposta a aplicação de fertilizante fosfatado convencional e polimerizado. Extraído de: Valderrama, et. al. 2010.

Fonte: Perin, et al. 2010

Fonte: Reis Jr, et al. 2011

Graças a sua estrutura química, TOP-PHOS ® oferece um fósforo protegida contra retrogradação, complexando com o PNP-FT mantendo livre de qualquer ataque de carbonato ou alumínio PNP FT P=O O Ca O = P X X Ca++, Al3+ CO32- Solos alcalinos TOP-PHOS ® permanece solúvel e disponível Solos ácidos TOP-PHOS ® permanece solúvel e disponível

Modelo conceitual do Humophós (MAP + Substâncias Húmicas) COOH- COOH- H2PO4- H2PO4- HPO4-2 H2PO4- H2PO4- COOH- H2PO4- H2PO4- COOH- H2PO4- H2PO4- HPO4-2 HPO4-2 COOH- H2PO4- H2PO4- COOH- 42

Figura X – Curva de máxima exploração possível de fosfato (com nível tecnológico atual) no mundo. Fonte: Cordell, 2008.

~ 400 anos Quadro 2 – Reservas de fosfatos para a produção de fertilizantes fosfatados acidulados.

Operações Unitárias Perdas de P2O5 Causas Extração e transporte do Minério 1-2% Ineficiência do método de extração faz com que um pouco de apatita fique associada ao estéril, geração de poeira, perda no transporte da mina à usina. Separação Magnética 2-10% Apatita associada a minerais portadores de ferro (deficiência de liberação). Deslamagem 5-20% Geração excessiva de lamas (10 kWh/st < Wi <13 kWh/st) Descarte de fosfatos secundários Flotação de Barita 5-10% Apatita fina é arrastada para a espuma; Semelhança de propriedades interfaciais Flotação de Apatita 15-40% Deficiência na flotação de grossos e finos; Heterogeneidade física e química superficial; Ativação dos silicatos; Depressão deficiente dos carbonatos Quadro 3 – Perdas de P2O5 durante o processo de produção de concentrado fosfático no Brasil (Laurindo Leal, comunicação pessoal, 2011)

Quanto desse recursos mineral se torna fertilizante e produto agrícola? Quadro X– Aproveitamento do fósforo (P2O5) - Mina a Produção Vegetal Fonte: Barbosa (1980), Cedido por Vitti, G.

MERCADO INTERNACIONAL DE FERTILIZANTES Evolução dos Preços SUPER FOSFATO TRIPLO - TSP – US$ / T.–CFR AGO/08 US$ 1200/ t 61% JUN/11 US$ 595/ t JUN/10 US$ 370/ t JUN/07 US$ 390/ t FONTE: EMPRESAS DO SETOR – REVISTAS ESPECIALIZADAS – SECEX, Adaptado de Florence, 2011

Fertilizantes fosfatados Alternativos (Fontes alternativas de fosfato para a agricultura Brasileira) Fosfatos acidulados de baixa solubilidade em água Fosfatos Naturais reativos ou de baixa reatividade Fosfatos parcialmente acidulados Termofosfatos Fosfatos biossolubilizados Fertilizantes fosfatados organominerais Em geral, há comprovações da eficiência agronômica de todas essas fontes alternativas, porém há uma forte limitação da legislação brasileira para o registro de alguns. É muito importante aumentar o uso das fontes alternativas de fertilizantes no Brasil

Fosfatos Naturais totalmente acidulados de baixa solubilidade em água Extraído de Prochnow, L., Diretor IPNI

Solubilidade Relativa (%) Uso de fosfatos naturais reativos na agricultura Brasileira Característica química de alguns fosfatos naturais reativos comercializados no Brasil, determinados em amostras moídas para análise química (100% < 0,063 mm) Fosfato Natural P2O5 Solubilidade Relativa (%) Total P2O5 Ac. Cítrico P2O5 Ac. Fórmico Arad 33 35 (11,5) 58 Djebel Onk (Argélia) 29 38 (10,0) 68 Daoui (Khouribga/Marrocos) 32 31 (10,0) 59 Gafsa (Tunísia) 41 (11,9) 72 Carolina do Norte (EUA) 30 44 (13,2) 76 Cor vermelha = % P2O5 HCi 2% Fonte: D.M.G de Sousa et all (1999) – EMBRAPA Cerrados

Trabalho de Drs. Djalma M Trabalho de Drs. Djalma M. Sousa e Edson Lobado, Embrapa Cerrados (8 anos de cultivos sucessivos) Cultura  Soja Preparo  convencional Dose  80 kg/ha de P2O5

Trabalho do Dr. Djalma M. Sousa e Edson Lobado, Embrapa Cerrados (8 anos de cultivos sucessivos) Cultura  Soja Preparo  Sem preparo de solo Dose  80 kg/ha de P2O5

Parceria: Origem: PERU

* * F.T.C – Fosfato Tricálcico Ca3(PO4), também conhecido como Bone Phosphate of Lime – BPL

Garantias: P2O5 Total = 29% P2O5 sol. Ácido cítrico = 14% (48% do P2O5 total) P2O5 sol. Ácido fórmico = 20% (70% do P2O5 total) Ca = 32%

Rede nacional de ensaios agronômicos Unidades experimentais da Rede FertBrasil 58

Rede de experimentos para aumento da eficiência agronômica do fósforo na agricultura Brasileira com o uso de fosfatos naturais Experimentos que combinam a fosfatagem com fosfatos naturais e a adubação das culturas com fosfatos solúveis em água (fertilizantes fosfatados SSP, SFT, MAP, etc) Áreas com limitações na disponibilidade de fósforo (sobretudo áreas novas e de reforma)

Ocorrência no Brasil

Fonte: Rodrigues, 2010

Microrganismos solubilizadores de fosfatos Fosfatos de baixo teor, (mineração), fosfatos naturais “não reativos” e/ou resíduos (indústria) Biossolubilização Biolixiviação Microrganismos solubilizadores de fosfatos Fertilizantes fosfatados bioativos (ou organominerais NPK) Ácido fosfórico

Processo biológicos para solubilização de apatita Convênio Embrapa(Rede FertBrasil) – Vale Fertilizantes S/A) TEMA: Prospecção, seleção/caracterização, engenharia genética, produção de moléculas, etc.

Fertilizantes organominerais com fosfatos biossolubilizados a partir de fosfatos naturais, ou fosfatos solúveis em água) 64 Foto: José Carlos Polidoro

“Economia” do fertilizante Figura 3 – Resposta da Soja a aplicação de fertilizantes minerais e organominerais Benites et al., 2011 (em preparação)

Justus Von Liebig em 1840 foi o primeiro a descobrir que o fosfato de cálcio em farinha de osso poderia ser mais prontamente disponível para as plantas por tratamento com ácido sulfúrico, e ficou conhecido por Superfosfato. Retirado de TimacAgro

Quantidade de P2O5 aproveitável/ano* Fonte de resíduos x 1000 toneladas Bovino de corte 615,6 Suinocultura 149,1 Tabela 02 – Conteúdo de fósforo nos ossos e vísceras de bovinos e suínos e aves que são descartados ou usados como alimento animal na agroindústria no Brasil *Parte de ossos, vísceras, e outros resíduos que não é aproveitada para fins alimentares, cosméticos e industriais. Em Rondônia, a quantidade de P2O5 descartada em resíduos da bovinocultura (frigoríficos) é o suficiente para abastecer a demanda por superfosfato simples do Município de Vilhena (soja)

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